按照外延層/襯底材料的異同可以將外延工藝劃分為同質(zhì)外延和異質(zhì)外延。同質(zhì)外M24C16-WMN6T延叉稱為均勻外延,是外延層與襯底材料相同的外延。緒論中介紹的vn型晶體管就是在同質(zhì)外延硅片上制作的。異質(zhì)外延也稱為非均勻外延,外延層與襯底材料不相同,甚至物理結(jié)構(gòu)也與襯底完全不同。在藍(lán)寶石(A1(λ)或尖晶石(MgA炻(`)晶體上生長(zhǎng)硅單晶,就是異質(zhì)外延,這種外延也被稱為⒏)S技術(shù),是應(yīng)用最多的異質(zhì)外延技術(shù)。在異質(zhì)外延中,若襯底材料與外延層材料的晶格常數(shù)相差很大,在外延層/襯底界面上就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力,從而產(chǎn)生位錯(cuò)等缺陷。這些缺陷會(huì)從界面向上延伸,甚至延伸到外延層表面,影響到制作在外延層上器件的性能。

   對(duì)于B/A(夕卜延層丿/襯底)型的異質(zhì)外延,在襯底A上能否外延生長(zhǎng)外延層B,外延層B晶格能否完好,都受襯底A與外延層B的兼容性影響。襯底與外延層的兼容性主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。其一,襯底A與外延層B兩種材料在外延溫度下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不發(fā)生大劑量的互溶現(xiàn)象,即A和B的化學(xué)特性兼容。

   其二,襯底A與外延層B的熱力學(xué)參數(shù)相匹配,這是指兩種材料的熱膨脹系數(shù)接近,以避免生長(zhǎng)的外延層由生長(zhǎng)溫度冷卻至室溫時(shí),因熱膨脹產(chǎn)生殘余應(yīng)力,在B/A界面出現(xiàn)大量位錯(cuò)。當(dāng)A、B兩種材料的熱力學(xué)參數(shù)不匹配時(shí),可能會(huì)發(fā)生外延層龜裂現(xiàn)象。其△,襯底與外延層的晶格參數(shù)相匹配,這是指兩種材料的晶體結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)接近,以避免晶格結(jié)構(gòu)及參數(shù)的不匹配引起WA界面附近晶格缺陷多和應(yīng)力大的現(xiàn)象。