外延層的雜質(zhì)分布

外延層必須是經(jīng)過(guò)摻雜的單晶層。從器件制造的角度考慮，總希望外延層具有均勻的一定量的單一雜質(zhì)分布，而且要求外延層與襯底界面處雜質(zhì)分布濃度陡峭一些。

SiCl₄氫還原法外延由于在高達(dá)1200℃高溫下進(jìn)行，襯底與外延層中雜質(zhì)相互擴(kuò)散，從而使襯底與外延層形成雜質(zhì)濃度緩變分布，這就是外延中的擴(kuò)散效應(yīng)。這種效應(yīng)是可逆的，生成的HCl對(duì)硅有腐蝕作用。在襯底腐蝕的同時(shí)其中雜質(zhì)就釋放出來(lái)，加之在高溫外延過(guò)程中，高摻雜襯底中的雜質(zhì)也會(huì)揮發(fā)，此外整個(gè)外延層系統(tǒng)中也存在雜質(zhì)的沾污源，這三種因素造成的自摻雜效應(yīng)嚴(yán)重影響了外延的雜質(zhì)分布，外延電阻率做高也不容易。

SiH₄熱分解法反應(yīng)溫度低，其化學(xué)反應(yīng)激活能是1.6eV，比SiCl₄小0.3eV，可以在1100℃時(shí)獲得與1200℃下SiCl₄反應(yīng)時(shí)相當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)速率，同時(shí)這種方法不產(chǎn)生HCl，無(wú)反應(yīng)腐蝕問(wèn)題，因而擴(kuò)散效應(yīng)和自摻雜現(xiàn)象不如SiCl₄嚴(yán)重。如果采用“背封”技術(shù)和“二步法”外延，用SiH₄熱分解法就能獲得較為理想的突變結(jié)和濃度分布。