集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件 2.2.3气相外延的掺杂部分.pptx

集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺主讲/田丽王蔚 外 延第2章 外 延JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 2.1 概述目 录CONTENTS2.2 气相外延2.3 分子束外延2.4 其它外延2.5 外延层缺陷及检测 气相外延外延掺杂采用原位气相掺杂。常用掺杂剂：PH3、B2H6、AsH3等。杂质掺入外延层浓度依赖于：外延气流中掺杂剂分压，外延温度、速率，反应器几何形状，掺杂剂自身特性。外延工艺过程中有杂质再分布现象。掺杂剂分压为0.1Pa 1. 自掺杂效应 自掺杂效应是气相外延过程中，掺杂衬底中的杂质反扩散进入气相边界层，又从边界层扩散掺入外延层的现象 。 自掺杂是气相外延的本征效应，不可能完全避免。 气相外延 1. 自掺杂效应假设1：生长外延层时，外延气体中无杂质，杂质来源于自掺杂效应 外延层杂质浓度为：假设2：衬底杂质没有逸出外延层杂质浓度为：自掺杂后，外延层杂质浓度为： 气相外延 2. 互扩散效应 衬底与外延层中的杂质，在外延过程中相互扩散，引起外延界面附近杂质浓度缓慢变化的现象。 在高温外延时，会引起外延界面附近杂质浓度的再分布。 气相外延 2. 互扩散效应 外延速率远大于杂质扩散速率，衬底中的杂质向外延层扩散，或者外延层中杂质向衬底扩散，都如同杂质在半无限大固体中的扩散。依据扩散方程，互扩散后，杂质浓度分布为： 气相外延 3. 杂质再分布及其降低措施nn+n-降低工艺温度，使用SiH4、SiH2Cl2，研究新型低温硅源N衬底外延前埋层掺杂，使用蒸汽压、扩散系数都低的杂质，如锑重掺杂衬底，先用轻掺杂硅薄层密封其底面和侧面，减少杂质外逸。低压外延，可以抑制自掺杂效应。 气相外延