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外延生長(zhǎng)實(shí)際上主要是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。硅外延生長(zhǎng)使用的主要?dú)庠词菤錃夂吐裙柰轭?，如四氯化硅（SiCl4）、三氯甲硅烷（SiHCl3）和二氯甲硅烷（SiH2Cl2）。另外，為了降低生長(zhǎng)溫度，也經(jīng)常使用硅烷作為氣源。選擇使用哪種氣源主要由生長(zhǎng)條件和外延層的規(guī)格來(lái)決定的，其中生長(zhǎng)溫度是選擇氣源種類時(shí)要考慮的最重要因素。硅外延層生長(zhǎng)速度和生長(zhǎng)溫度的關(guān)系。

需要注意的是還原和腐蝕過(guò)程是相互競(jìng)爭(zhēng)的，這主要決定于反應(yīng)物的摩爾比和生長(zhǎng)溫度。在大氣壓下，以SiCl4和H2為反應(yīng)物并在總壓強(qiáng)為1.01×l05Pa（1大氣壓）的情況下，腐蝕和沉積的分界線與生長(zhǎng)溫度和SiCl4分壓的關(guān)系。另外的研究也給出了以SiCl4和H2為硅外延的反應(yīng)物時(shí)，生長(zhǎng)速度和溫度的關(guān)系，如圖2.2-31表示。從圖中可以看出在低溫和高溫下發(fā)生的是腐蝕過(guò)程。因此在這種情況下，外延溫度通常選在1 100～1300℃。為了得到了較厚的外延層，通常會(huì)選擇SiHCl3作為氣源，主要是因?yàn)樗某练e速度比SiCl4的快。

SiCl4作為外延氣源時(shí)所涉及的化學(xué)反應(yīng)不同，采用SiH4氣源時(shí)的熱分解反應(yīng)是不可逆的，其過(guò)程可以用、和其他任何氯硅烷相比，硅烷的主要優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)較低的溫度下可以得到硅外延層。但是由于硅烷的同質(zhì)反應(yīng)，很難避免硅的氣相成核。因此在生長(zhǎng)過(guò)程中將會(huì)形成硅顆粒，從而導(dǎo)致粗糙的表面形貌甚至是多晶生長(zhǎng)。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)控制生長(zhǎng)溫度或者在低壓生長(zhǎng)而得到解決。硅烷是一種易于氧化和爆炸的氣體，因此在傳統(tǒng)的硅外延中，它不被經(jīng)常使用。而且，在以硅烷為氣源的生長(zhǎng)過(guò)程中不存在HCl，因此不存在腐蝕這道工藝過(guò)程，從而導(dǎo)致外延層中含有更高濃度的金屬雜質(zhì)。因此，在使用硅烷作為外延氣源時(shí)，需要采取非常仔細(xì)的預(yù)清洗工藝，而且硅烷氣體供氣系統(tǒng)需要找專業(yè)有資質(zhì)的工程公司來(lái)設(shè)計(jì)選型和安裝。