氣相外延I藝中的摻雜是直接將含有所需雜質(zhì)元素的氣體摻雜劑,按照所需劑量,和硅源LD1117STR外延劑氣體一起通人反應(yīng)器內(nèi),摻雜劑氣體也和外延劑氣體一樣擴(kuò)散穿越邊界層到達(dá)襯底,并在襯底上發(fā)生 分解,替代硅原子排列在襯底上。

   因摻雜劑和外延劑的熱力學(xué)性質(zhì)不同,摻雜使外延生長(zhǎng)過(guò)程變得更為復(fù)雜。雜質(zhì)摻雜效率不僅依賴于外延溫度、生 ⌒長(zhǎng)速率、氣流中摻雜劑的摩爾分?jǐn)?shù)、反應(yīng)室的幾何形狀等因逼素,還依賴于摻雜劑自身的特性。常用的摻雜劑多為含雜質(zhì) 量長(zhǎng)速率一定時(shí),硼的摻入劑量隨生長(zhǎng)溫度上升而增加,而磷和 憨砷的摻入劑量卻隨溫度上升而降低。

   另外,還有跡象表明,影響摻雜效率的因素還有襯底的取向和外延層結(jié)晶質(zhì)量。摻雜劑和硅之間的表面競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng),對(duì)外延層生長(zhǎng)速率也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。如PH3的存在會(huì)降低外延層的生長(zhǎng)速率,而馬H6的存在會(huì)提高外延層的生長(zhǎng)速率。外延層中吸收雜質(zhì)的量取決于外延生長(zhǎng)速率。通常生長(zhǎng) 速率低時(shí)雜質(zhì)吸收得多,而生長(zhǎng)速率高時(shí)吸收的雜質(zhì)相對(duì)較少。以從AsH3中吸收As為例,如果外延生長(zhǎng)速率由0.2um/min增加到1.0凹/rrlln時(shí),腮的吸收率將減小為原來(lái)的1/4。總之,在外延過(guò)程中直接進(jìn)行摻雜,摻雜效率會(huì)受到多重因素的影響。

   硅的氣相外延是在單晶襯底上生長(zhǎng)硅單晶,外延襯底通常并不是本征硅,而是摻雜硅。而氣相外延又是高溫工藝,在外延層生長(zhǎng)過(guò)程中,襯底和外延層之間存在雜質(zhì)交換現(xiàn)象,即出現(xiàn)雜質(zhì)的再分布現(xiàn)象,外延層和襯底的雜質(zhì)濃度及分布都與預(yù)期的理想情況有所不同。雜質(zhì)再分布是由自摻雜效應(yīng)和互擴(kuò)散效應(yīng)兩種現(xiàn)象引起的。