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事實(shí)上，外延生長主要是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程。包頭氣體氫氣和氯硅烷是硅外延生長的主要?dú)庠矗缢穆然?sicl4)、三氯甲硅烷(sihcl3)和二氯甲硅烷(sih2cl2)。
  事實(shí)上，外延生長主要是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程。包頭氣體氫氣和氯硅烷是硅外延生長的主要?dú)庠矗缢穆然?sicl4)、三氯甲硅烷(sihcl3)和二氯甲硅烷(sih2cl2)。此外，為了降低生長溫度，硅烷也經(jīng)常被用作氣源。選擇哪種氣源主要取決于生長條件和外延層的規(guī)格，其中生長溫度是選擇氣源類型時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。硅外延層生長速度與生長溫度之間的關(guān)系。圖中顯示了兩個(gè)明顯不同的生長區(qū)。在低溫區(qū)（區(qū)域a），硅外延層的生長速度與溫度成指數(shù)關(guān)系，表明它們受表面反應(yīng)控制；但在高溫區(qū)（區(qū)域b），其生長速度與溫度基本無直接關(guān)系，表明它們受到質(zhì)量運(yùn)輸或擴(kuò)散的控制。需要注意的是，生長在低溫環(huán)境下的硅膜是多晶層。硅外延層的形成溫度在每條曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)以上，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度隨著摩爾比、氣流速度和反應(yīng)爐類型的變化而變化。從這張圖可以推斷，當(dāng)以sih4為氣源時(shí)，硅外延層的形成溫度約為900℃，而以sicl4為氣源時(shí)，硅外延層的形成溫度約為1100℃。


包頭氣體


  需要注意的是，恢復(fù)和腐蝕過程是良性競爭，主要取決于生成物的摩爾比和生長溫度。在大氣壓下，sicl4和h2作為生成物，總壓力為1.01×在l05pa(1大氣壓)的情況下，腐蝕沉積的交界線與生長溫度與sicl4分壓的關(guān)系。其他研究還提出了生長速度與溫度之間的關(guān)系，如圖2.2-31所示。從圖中可以看出，腐蝕過程發(fā)生在低溫和高溫下。因此，在這種情況下，外延溫度一般為1100～1300℃。為了獲得較厚的外延層，一般選擇sihcl3作為氣源，主要是因?yàn)樗某练e速度比sicl4快。

  作為延伸氣源，sicl4涉及不同的化學(xué)變化。選擇sih4氣源時(shí)的熱分解反應(yīng)是不可逆的。與其他氯硅烷相比，硅烷的主要優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)較低的溫度下獲得硅延伸層。但由于硅烷的同質(zhì)反應(yīng)，很難防止硅的氣相成核。因此，硅顆粒會(huì)在生長過程中產(chǎn)生，導(dǎo)致表面形態(tài)粗糙甚至多晶生長。這個(gè)問題可以通過控制生長溫度或低壓生長來解決。硅烷是一種易氧化爆炸的氣體，因此在傳統(tǒng)的硅延伸中不常用。而且硅烷作為氣源的生長過程中不會(huì)有hcl，所以這個(gè)過程不會(huì)被腐蝕，導(dǎo)致延伸層中含有較高濃度的金屬雜質(zhì)。因此，在使用硅烷作為延伸氣源時(shí)，需要采用仔細(xì)的預(yù)清洗工藝。

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