在外延生長過程中,外延氣體進(jìn)人反應(yīng)器,氣體中的反應(yīng)劑氣相輸運(yùn)到達(dá)襯底,在高溫襯底上發(fā)生化學(xué)反應(yīng),LD1117ASTR生成的外延物質(zhì)沿著襯底晶向規(guī)則地排列,生長出外延層。因此,氣相外延是由外延氣體的氣相質(zhì)量傳遞和表面外延兩個過程完成的。

   本節(jié)以硅烷(siH4)為硅源,氫氣為載氣的硅外延系統(tǒng)為例,從氣相質(zhì)量傳遞和表面外延兩個過程介紹氣相外延原理。硅烷的熱分解反應(yīng)方程式.

  氣相質(zhì)量傳遞過程

   外延氣體被送人反應(yīng)器,其中硅烷氣相輸運(yùn)到達(dá)襯底表面,這一過程是硅源的氣相質(zhì)量傳遞過程�；诹黧w動力學(xué)原理來分析硅烷的氣相質(zhì)量傳遞過程。外延反應(yīng)室的氣體壓力通常是常壓或低壓,一般在常壓至133.3h范圍內(nèi),在此范圍氣體分子的平均自由程遠(yuǎn)小于反應(yīng)室的幾何尺寸,因此氣體是黏滯性的。分子自由程是指一個分子與其他分子相繼兩次碰撞之間經(jīng)過的直線路程。對于單個分子而言,白由程時長時短,但大量氣體分子的自由程具有確定的統(tǒng)計規(guī)律,乃為玻耳茲曼常數(shù);T為熱力學(xué)溫度;〃為反應(yīng)室流體力學(xué)直徑,反應(yīng)器的'值為幾十cm;P為氣體壓力。例如,即使在低壓反應(yīng)室,當(dāng)氣壓為133,3Pa時,氣體分子的平均自由程約為0.045mm,這比最小的反應(yīng)室的尺寸還要小得多。

   外延氣體在反應(yīng)室內(nèi)的流動是通過控制進(jìn)/出口氣體的壓差來實現(xiàn)的。為了確保外延生長環(huán)境的穩(wěn)定,應(yīng)使氣體處于層流狀態(tài)。