[科普中國(guó)]-氣相外延法

氣相外延法是指一種晶體浮生在另一種晶體上的方法，浮生晶體與襯底晶體間存在著結(jié)構(gòu)相似的晶體學(xué)低指數(shù)。面晶體是在結(jié)構(gòu)匹配的界面上生長(zhǎng)，稱(chēng)為配向浮生1。

簡(jiǎn)介氣相外延法是指一種晶體浮生在另一種晶體上的方法，浮生晶體與襯底晶體間存在著結(jié)構(gòu)相似的晶體學(xué)低指數(shù)。面晶體是在結(jié)構(gòu)匹配的界面上生長(zhǎng)，稱(chēng)為配向浮生1。

分類(lèi)根據(jù)襯底下同，可分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延法兩種。根據(jù)生長(zhǎng)體系狀態(tài)的不同、外延法又可分為氣相外延法、液相外延法、熔融外延法等。

過(guò)程在氣相狀態(tài)下，將半導(dǎo)體材料淀積在單晶片上，使它沿著單晶片的結(jié)晶軸方向生長(zhǎng)出一層厚度和電阻率合乎要求的單晶層，這一工藝稱(chēng)為氣相外延2。

應(yīng)用外延法常用于薄膜生長(zhǎng)。在外延生長(zhǎng)中，襯底的選擇是至關(guān)重要的，除了與被沉積晶體存在晶格匹配外，襯底表面必須清潔，沒(méi)有機(jī)械損傷和粗大的雜質(zhì)堆積，否則會(huì)影響外延膜的生長(zhǎng)和質(zhì)量。沉積速率和氣氛也影響外延膜的質(zhì)量。該法常用于電子儀器、磁性記憶裝置和集成光學(xué)等方面的工作元件的制作，并日益發(fā)揮著重要的作用。

在半導(dǎo)體中的應(yīng)用在半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，氣相外延發(fā)揮了重要作用，典型代表是Si氣相外延和GaAs以及固溶體氣相外延。Si氣相外延是以高純氫氣作為輸運(yùn)和還原氣體，在化學(xué)反應(yīng)后生成Si原子并沉積在襯底上，生長(zhǎng)出晶體取向與襯底相同的Si單晶外延層，該技術(shù)已廣泛用于Si半導(dǎo)體器件和集成電路的工業(yè)化生產(chǎn)。GaAs氣相外延通常有兩種方法：氯化物法和氫化物法，該技術(shù)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)的GaAs純度高、電學(xué)特性好，已廣泛的應(yīng)用于霍爾器件、耿氏二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等微波器件中3。

特點(diǎn)其特點(diǎn)有：

（1）外延生長(zhǎng)溫度高，生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)，因而可以制造較厚的外延層；

（2）在外延過(guò)程中可以任意改變雜質(zhì)的濃度和導(dǎo)電類(lèi)型。

工業(yè)上應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)常用的氣相外延工藝有：四氯化硅（鍺）外延，硅（鍺）烷外延、三氯氫硅及二氯二氫硅等（二氯二氫硅具有淀積溫度低，沉積速度快，淀積成膜均勻等優(yōu)點(diǎn)）外延等1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)