第五章 硅外延生长
1、 解释名词：
①*自掺杂：外延生长时由衬底、基座和系统等带来的杂质进入到外延层中的非人为控制的掺杂称为自掺杂。
②外扩散：在外延生长中，由于是在高温条件下进行的，衬底中的杂质会扩散进入外延层致使外延层和衬底之间界面处的杂质浓度梯度变平的现象。
③外延夹层：外延层和衬底界面附近出现的高阻层或反形层。
④双掺杂技术：在外延生长或扩散时，同时引入两种杂质。因为原子半径不同而产生的应变正好相反。当两种杂质原子掺入比例适当时，可以使应力互相得到补偿，减少或避免发生晶格畸变，从而消除失配位错的产生。这种方法叫作双掺杂技术。
⑤SOS技术：在蓝宝石或者尖晶石衬底上外延生长硅。
⑥SOI技术：把器件制作在绝缘衬底上生长的硅单晶层上。（当器件尺寸缩小到亚微米范围以内时，常规结构就不适应了，导致了SOI结构的发展）
⑦SIMOX：氧注入隔离，通过氧离子注入到硅片，再经高温退火过程消除注入缺陷而成。
⑧SDB&BE：直接键合与背面腐蚀技术。将两片硅片通过表面的SiO2层键合在一起,再把背面用腐蚀等方法减薄来获得SOI结构。
⑨ELTRAN：外延层转移，在多孔硅表面上可生长平整的外延层，并能以合理的速率将多孔硅区域彻底刻蚀掉 ，该技术保留了外延层所具有的原子平整性，在晶体形成过程中也不产生颗粒堆积或凹坑，因此具有比其它SOI技术更为优越的性能。
⑩Smart-Cut：利用H+注入Si片中形成气泡层，将注氢片与另一片支撑片键合，经适当的热处理，使注氢片从气泡层完整剥离形成SOI结构。
2、 *(简述)详述影响硅外延生长速率的因素。
答：①SiCL4浓度：生长速率随浓度的增加增大并达到一个最大值，以后由于腐蚀作用增大，生长速率反而降低。
②*温度：当温度较低时，生长速率随温度升高而呈指数变化，在较高温度区，生长速率随温度变化比较平缓，并且晶体完整性比较好。
③气流速度：在反应物浓度和生长温度一定时，生长速率与总氢气流速平方根成比例关系，但到极限时不在增加。
④衬底晶向：不同的晶向的衬底其表面原子排列不同，因此外延生长速率也不相同。
3、 用外延生长的Grove模型解释高温区、低温区温度与生长速度的关系。
答：外延生长的Grove模型：
①当Y一定时，，Ea为活化能，k为
玻尔兹曼常数，T为绝对温度。所以生长速率按指数关系变化，这与低温情况是相符的。
4、 由外延生长的Grove模型得到外延生长速率与反应物的浓度成正比，对于以SiCl4为原料的硅外延为什么随SiCl4浓度的增加会出现负的生长速率？
答：因为外延生长硅时所依据的反应：SiCl4+2H2=Si+4HCl4（可逆号）
此反应是可逆反应，当生成的HCl浓度很高时，它与Si衬底进行反应对其进行腐蚀，故SiCl4浓度达到一定时，外延生长速率会由于腐蚀速度的增加而下降。
5、 解释为什么使用外延生长难以得到突变结？
答：因为在外延生长过程中，衬底中的杂质会因为高温条件而扩散进入外延层中，这种外扩散杂质分布相当于一个恒定界面浓度杂质源的余误差分布函数，外延层中总的杂质分布为外掺杂和外扩散共同形成的，所以使用外延生长难以得到突变结。
6、 确定在1200℃时，由SiCl4源生长的外延层的生长速率。反应室的气相质量输运系数是hg=5厘米/秒，表面反应系数为kg=107exp（-1.9eV/kT）厘米/秒，Cg=5×1016厘米-3。如果反应温度降低2℃，生长速率将变化多少？
答：参考肖祥作业。
7、 计算<111>硅的外延层厚度为多少时，外延层上的刻蚀坑具有1.838微米的尺
寸？
答：参考肖祥作业。
8、 补充：
①SiH4是气体，硅烷外延的特点是反应温度低，无腐蚀性气体，可得到杂质分布陡峭的外延层（但要求有良好的气密性）。
②外延层中杂质的来源是多方面的：
总载流子浓度：N总＝N衬底N气N邻片N扩散N基座N系统
③如果外延层与衬底是同种材料，称为同质外延；若是不同材料，称为*异质外延。
9、*Si-H-Cl体系，硅外延生长的动力学过程：（老师没画）
答：1.反应物气体向反应区输运；
2.反应物穿过边界层向衬底表面迁移；
3.反应物吸附在衬底表面；
4.在衬底表面发生化学反应以生成薄膜和反应副产物，原子移动到晶格点阵；
5.副产物气体从表面脱附并穿过边界层向主气流中扩散；
6.气体副产物及未反应的反应物分子离开沉积区并排出系统。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容