外延层的导电类型和电阻率取决于掺杂。在外延过程中，掺杂剂将同时或者间歇性地进入外延层中。在硅外延时，硼烷（B2H6）通常用做p型掺杂剂，而磷烷（PH3）或者砷烷（AsH3）用做n型掺杂剂。它们的可燃性和毒性。这些气体都是剧毒并且在室温以上不稳定，因此通常需要用大量的氢气稀释。因此，这些氢化物掺杂气体从气相进入外延层中不会遵循某一简单的规律。为了使外延层中的掺杂浓度与气相状态时的浓度相对应，只能针对具体的生长条件和外延炉来确定工艺参数。影响掺杂剂掺杂的主要因素包括生长温度、生长速度、气相中的掺杂剂浓度以及外延炉的几何形状。
另外，由于掺杂气体和硅源气体之间的交互或者竞争作用，使得掺杂过程变得相当复杂。研究发现B2H6和PH3对硅沉积速度有相反的作用，即前者提高沉积速度，而后者抑制沉积速度。研究还发现，在高温下PH3能化学吸附在硅片上，并分解参与形成Si—H键；氢在高于400℃时脱附，从而形成含磷层，它们在550℃时吸附最显著。一旦被吸附，PH3将稳定在SiH4气流下，从而有效地钝化了硅表面，抑制了掺磷外延层的生长速度。另一方面，B2H6具有非常小的粘附系数，很容易在硅表面直接分解而形成硼。吸附的B2H6有利于硅源气体在硅片表面的异质反应，从而提高生长速度。另外，掺杂剂进入硅外延层的数量还受生长速度的影响。图2.2-32显示了在砷掺杂中，杂质浓度和硅生长速度的典型关系曲线。在高生长速度时，砷的掺杂由表面动力学（如表面吸附和扩散）决定；而在低生长速度时，掺杂过程则由质量输运控制。
文章来源：互联网
