外延层电阻率介绍及变流量吹扫工艺

掺杂浓度的测量方法： 扩展电阻剖面分 布法(SRP) :要求知 道衬 底型号与 取向，否则测试不 准。 三探针:探针接触 电阻大。 四探针:当在界面 有低阻过渡区时测 试不准。 （4）C-V:要求 严格的表面清洁处 理。 二次离子质谱法 (SIMS)
两种外延片电阻率分布
基区和发射区的扩散分布
N衬底:衬底中挥发出来的杂质掺入外延层中的杂质浓度分量 N气:外延层中来自混合气体的杂质浓度分量 N邻片：外延层中来自相邻衬底的杂质浓度分量 N扩散：衬底中杂质经固相扩散进入外延层的杂质浓度分量 N基座：来自基座的杂质浓度分量 N系统：除上述因素外整个生长系统引入的杂质浓度分量 N气，N基座，N系统，杂质不是来源衬底片，因此称为外掺杂(人为 控制) N扩散，N衬底，N邻片的杂质来源于衬底片，通称为自掺杂(非人为 控制)
外延层中杂质的再分布 外延层中含有和衬底中杂质类型不同类型的杂质， 或是同一类型，不同浓度的杂质 通常希望外延层和衬底之间界面处的掺杂浓度梯 度很陡，但是由于外延生长是在高温下进行，衬底 中及其他部分的杂质会进入外延层，使得外延层和 衬底之间界面处的杂质浓度梯度变平
外延层中杂质来源很多，总的载流子浓度 N 总可以表示 为： N总＝N衬底±N气±N邻片±N扩散±N基座±N系统
Project:影响外延质量的参数及监控原理
收集资料 了解影响外延层质量的各种参数 外延层生长速率 电阻率及均匀度 平整度和晶格缺陷defect 厚度及均匀度 (FTIR) 了解控制外延层质量的各种监控原理 总结
外延层的阻抗是根据在生长外延层同时掺入杂质的 多少而决定的不同器件对外延层的电参数要求是不 同的，这就需要在外延生长过程中，精确控制外延 层中的杂质浓度和分布来解决。除了所控制的掺杂 以外还有其它杂质掺杂进来。
造成自掺杂的主要原因 外延生长时衬底受热，杂质由衬底内部扩散到表面，再由表 面蒸发到气相中，它们的一部分停留在滞流层中，并沿气流 方向扩散， 在外延生长过程中再次掺入到外延层中。外延 生长开始时，衬底正面的蒸发受到抑制，自掺杂主要来自衬 底背面杂质的蒸发
减少自掺杂的方法
1.减少杂质由衬底逸出 (1)使用蒸发速度较小的杂质做衬 底和埋层中的杂质。 (2)外延生长前高温加热衬底，使 硅衬底表面附近形成一杂质耗尽 层，再外延时杂质逸出速度减少 可降低自掺杂。 (3)采用背面封闭技术，即将背面 预先生长高纯 SiO2或多晶硅封闭 后再生长外延层，可抑制背面杂
变流量吹扫工艺原理与分析
变流量吹扫工艺是根据边界层厚度随气体流速变化而改变的原理引入的， 用 于将边界层中的杂质有效地排出反应室， 从而减少滞流层中的杂质， 实现提 高外延层电阻率均匀性的目的。对于描述气体由空间到衬底表面的质量运输， 边界层模型已经被广泛地接受， 即在衬底表面的气体流速为零， 衬底向上的 气流速度很快地增加到与容器内气体相同的速度， 气流速度由零增加到容器 气流速度时的距离定义为边界层厚度。边界层内的杂质很难被带出反应室， 因此在边界层内存在着大量的杂质。在外延生长过程中， 由于这些杂质的存 在， 再次进入外延层中， 会带来严重的自掺杂效应， 导致电阻率均匀性变差。 因此必须采取措施， 降低边界层中的杂质浓度， 提高气体流速， 边界层厚度 减小， 反之边界层厚度增加。因此， 在外延工艺过程中， 通过改变气体流量， 使气体流速不断变化， 从而有效减少边界层内的杂质浓度， 提高外延层电阻 率均匀性。
质的蒸发而降低自掺杂。 (4)采用低温外延技术和不含有卤 原子的硅源。 (5)采用二段外延生长技术。(即先 生长一段很短时间的外延层，然 后停止供源，只通氢气驱除贮存 在停滞层中的杂质，再开始生长 第二段外延层，直到达到预定厚 度)。
Hale Waihona Puke Baidu
2.采用减压生长技术 使已蒸发到气相中的杂质尽量不再进入外延层。一般在 1.3×103～ 2×104Pa 的压力下进行。