第7章外延.ppt

2018/5/17
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材料异同
同质外延:生长的外延层与衬底材料相同。 Si-Si
异质外延:生长的外延层与衬底材料不同。
SOS技术--蓝宝石上生长硅
外延分类:气相外延(VPE)---常用
液相外延(LPE)---Ⅲ-Ⅴ
固相外延(SPE)---熔融在结晶
分子束外延(MBE)---超薄
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硅气相外延基本原理
硅源
①四***化硅(SiCl4),
②三***硅烷(SiHCl3),称为TCS
③二***硅烷(SiH2Cl2),称为DCS
④硅烷(SiH4)
⑤二硅烷(Si2H6)
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外延薄膜的生长模型—Grove模型
:平台、扭转、台阶---近晶面
:
反应剂先被生长表面吸附---反应后生成Si和一些副产物。
(二维)进行的。
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A位置—平台上,吸附其它硅原子
B位置—台阶边缘
C位置—扭转,形成了一半的Si-Si键
稳定性: C﹥ B ﹥ A
吸附原子所处位置可能性
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原子的稳定性受淀积速率和温度限制
任意特定的淀积温度存在一个最大淀积率。
高于最大淀积率----生成多晶薄膜
低于最大淀积率----生成单晶外延层
P185
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化学反应过程
SiCl4氢还原法的总反应式
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Si-Cl-H系统热力学原理的研究
SiCl4氢还原反应
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Si的析出反应
SiHCl3和SiH2Cl2是中间产物SiCl2是气相外延中最主要反应剂
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生长速率
特点:①生长率依赖于选用的硅源,依次SiH4/SiH2Cl2/ SiHCl3/SiCl4顺序递减;
②两个生长区域:
B-高温区:生长速率由气相质量输运控制,且对反应室几何形状和气流有依赖性。
质量输运或扩散控制过程
A-低温区:生长速率由表面化学反应控制。即由化学反应的快慢决定
影响外延生长速率的主要因素:
:B区高温区(常选用),A区低温区
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