外延[積體電路製造中一道工藝]

外延就是在單晶襯底上澱積一層薄的單晶層（如圖1 所示)。新澱積的這層稱為外延層。外延為器件設計者在最佳化器件性能方面提供了很大的靈活性，例如可以控制外延層摻雜厚度、濃度、輪廊，而這些因素是與矽片襯底無關的。這種控制可以通過外延生長過程中的摻雜來實現。外延層還可以減少CMOS器件中的閂鎖效應。IC製造中最普通的外延反應是高溫CVD系統。

在一些正處於研究階段的套用中，外延能達到製造未來高性能IC的要求。例如用來獲得低的接觸電阻的抬高的源漏結構（S/D)。通過在器件的源端、漏端和柵區域澱積外延矽可以形成抬髙的源漏結構。這能有效地增加源漏的表面積因此降低薄層電阻(類似於相同材料下直徑大的導線比直徑小的導線電阻小)。

在外延澱積過程中，可能發生不希望的摻雜不均勻現象。因為輕摻雜外延層通常生長在重摻雜襯底上，外延層會發生自摻雜現象。這種現象發生在摻雜雜質從襯底蒸發，或者是由於澱積過程中氯對矽片表面的腐蝕而自發進行。這些雜質進人氣流並導致不希望的外延摻雜。作為外延層生長，來自矽片的雜質很少，氣流中的雜質達到一個恆定的水平。另外的不規則摻雜形式是襯底作為摻雜雜質源擴散到外延層，這稱為外擴散。自摻雜和外擴散都能影響雜質在襯底和外延層之間形成過渡，導致雜質分布不如預想的那樣陡。

圖1 矽片上外延生長矽

如果膜和襯底的材料相同（例如矽襯底上長矽膜)，這樣的膜生長稱為同質外延。膜材料與底材料不一致的情況（例如矽襯底上長氧化鋁）較少，稱為異質外延。