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毕业论文简介外延抑制自掺杂技术研究应用物理2班 08510233 伏瑜指导老师：王青 ( 教授) 杜金生 (工程师)摘要外延层杂质浓度是影响电学性能的重要参数，外延掺杂存在有意识掺杂和无意识掺杂（即自掺杂），自掺杂影响外延生长。
自掺杂降低了衬底/外延界面过渡区的陡峭程度，同时也增加了外延淀积过程中的本底浓度。
不但对外延层的电阻率控制带来相当大的困难，使外延层界面处杂质分布梯度变缓，外延层有效厚度减薄，PN结击穿电压的显著降低，晶体管的大电流特性变坏，特别不利于要求薄而界面处杂质分布陡的外延层的微波器件的制造。
而且一些有害杂质的存在，还会使噪声增加等。
本文对外延淀积过程中自掺杂的产生进行了分析，提出了在外延淀积过程中可以通过改变压力、温度、及采用HCl腐蚀抛光技术、背封技术、H2烘烤赶气技术、二步外延技术等方法来解决外延自掺杂，从而改善器件的特性参数。
关键词：外延淀积自掺杂AbstractThe impurity concentration is a key parameter which has an effect on the electrical performance of the device in the epitaxy, the doping of epitaxy exists conscious and unconscious doping (i.e, self-doping), the growth of epitaxy is influenced by self-doping. Since the self-doping reduced the steep degree of substrate and the epitaxy interface of transition region, also increased background concentration in the process of the extension. It makes the control of the epitaxy,s resistivity difficult, the epitaxy of the interface between layer impurities distribution gradient slow, the epitaxy of effective thickness thin, the breakdown voltage of PN junction significantly reduce, and the current characteristics of transistor change bad, especially to the disadvantage of manufacturing microwave devices ,which were required thin and the distribution of the impurities were steep in the interface. And the existence of some harmful impurities, still can make noise up, etc.This paper analised the generation of self-doping during the epitaxial deposition , some techniques such as altering press, temperature，HCl rot, back-seal, H2expel，and two-step epitaxy, are proposed to improve the electrical charateristics of the device by reducing self-doping effect during epitaxial deposition.Key words:Epitaxy; Deposition;Self-doping;第一章外延技术概述1、概念所谓外延就是在一定的条件下，在单晶衬底上，沿原来的结晶方向生长一层导电类型、电阻率、厚度和晶格结构、完整性等都符合要求的新单晶层的工艺过程。
1.硅作为电子材料的优点·原料充分，占地壳25%，沙子是硅在自然界中存在的主要形式；·硅晶体表面易于生长稳定的氧化层，这对于保护硅表面器件或电路的结构、性质很重要； ·密度只有2.33g/cm3，是锗/砷化镓的43.8%，用于航空、航天；·热学特性好，线热膨胀系数小，2.5*10-6/℃ ，热导率高，1.50W/cm ·℃，芯片散热； ·单晶圆片的缺陷少，直径大，工艺性能好，目前16英寸；·机械性能良好，MEMS 。
2.硅晶体缺陷——点缺陷·本征缺陷（晶体中原子由于热运动） 空位 A ：晶格硅原子位置上出现空缺；自填隙原子B ：硅原子不在晶格位置上，而处在晶格位置之间。
·杂质（非本征缺陷：硅以外的其它原子进入硅晶体） 替位杂质C 填隙杂质D 注：·肖特基缺陷：空位缺陷； ·弗伦克尔（Frenkel ）缺陷：原子热运动脱离晶格位置进入晶格之间，形成的空穴和自填隙的组合；·填隙杂质在微电子工艺中是应尽量避免的，这些杂质破坏了晶格的完整性，引起点阵的 变，但对半导体晶体的电学性质影响不大； ·替位杂质通常是在微电子工艺中有意掺入的杂质。
例如，硅晶体中掺入Ⅲ、Ⅴ族替位杂质， 目的是调节硅晶体的电导率；掺入贵金属Au 等，目的是在硅晶体中添加载流子复合中心， 缩短载流子寿命。
3.硅晶体缺陷——线缺陷·线缺陷最常见的就是位错。
位错附近，原子排列偏离了严格的周期性，相对位置发生了错 乱。
位错可看成由滑移形成，滑移后两部分晶体重新吻合。
在交界处形成位错。
用滑移矢量表征滑移量大小和方向。
·位错主要有刃位错和螺位错刃（形）位错：晶体中插入了一列原子或一个原子面，位错线AB与滑移矢量垂直； 螺（旋）位错：一族平行晶面变成单个晶面所组成的螺旋阶梯，位错线AD 与滑移矢量平kT E v v e N n /0-=νkTE i i i e N n /0-=1 23 BA 缺陷附近共价键被压缩1、拉长2、悬挂3，存在应力·刃形位错的两种运动方式：滑移和攀移。
均匀基区相关知识点I pEI pCI prI nEI nr相关公式β∗W B2 τb =1− =1− 2 2 LB τBD EW B N B WBρE γ = 1− D W N = 1− W ρ B E E E B⎛ W B2 α =⎜ ⎜1 − 2 L2 B ⎝2 B 2 BR口E = 1− R口B1⎞⎛ R口E ⎞ W B2 R口E ⎟ ⎟⎜ ⎟ ≈ 1 − 2 L2 − R ⎜1 − R ⎟ 口 B1 ⎠ B 口 B1 ⎠⎝⎛W R口E ⎜ β ≈⎜ + R口B1 ⎝ 2L⎞ ⎟ ⎟ ⎠−1§3-3 缓变基区晶体管的放大系数以NPN 管为例，结电压为 VBE 与 VBC 。
现代晶体管，如双扩散外延平面管 属缓变基区晶体管，由于载流子在 基区主要是以漂移运动在传输，故 它又称为 漂移晶体管。
N+0PN杂质浓度分布图：x jE x jCWB = x jC − x jEN E ( x) N B ( x)NC0x jE x jCx1、基区内建电场的形成与求解 形成的物理机理(以P型基区的Xmb-Xjc段为例)xjE 和xjC为发射结 和集电结结深， xmB为杂质补偿后 基区净杂质浓度 的极值位置杂质浓度高的地方留下不 可移动的电离杂质电荷 （NA-)，杂质浓度低的地 方积累多子（空穴）杂质（NA) 浓度梯度杂质电离多子（空 穴） 浓度梯度多子（空 穴） 扩散正负电荷 分离内建电场内建电场的作用 漂移晶体管电场方向：指向发射结 加速场 电场作用： 基区的少子（电子） 向集电结方向漂移运 动，对少子有加速作用 向发射结方向漂移运动， 抵消多子扩散运动 多子电流等于零基区的多子（空穴）xjE到xmB段，将产生一个与EB方向相反的自建电场EB’，它将阻止 基区中少子（电子）流向集电结，称阻滞电场，该部分基区称阻 滞区。
一般情况下，相对与整个基区而言，阻滞区很窄，一般可以忽略。
请从以下几方面总结半导体器件中的内建电场① 掺杂不均匀产生的内建电场 ~ 产生机理？ 对多数载流子运动的影响？ 对少数载流子运动的影响？ ② 大注入产生的内建电场 ~ 产生机理？ 对多数载流子运动的影响？ 对少数载流子运动的影响 ？ ③ p-n结中的内建电场 ~ 产生机理？ 势垒区（阻挡层）→阻挡多数载流子还是阻挡少数载流子？ 耗尽层近似？→ 耗尽什么种类的载流子？三个内建电场形成机理的比较内建电场种类形成原因 P区与N区刚接触 时冶金结两边存 在自由载流子浓 度差 大注入时中性区 多子具有浓度梯 度分布电荷分离的表现形式 冶金结两边自由载流子扩散，留下不 可移动的电离施主和受主杂质电荷在 空间上分离 多子与少子同时扩散，但由于多子扩 散得不到补充，最终使得靠近耗尽区 少子浓度高于多子浓度，远离耗尽区 边界少子浓度低于多子浓度，最终多 子与少子电荷在空间上分离 多子浓度扩散，使得靠近发射结耗尽 区的电离杂质电荷高于多子，靠近集 电结耗尽区的电离杂质电荷低于多 子，造成电离杂质电荷与多子电荷在 空间上分离作用 载流子的扩散运 动等于漂移运动PN结空间电 荷区内建电 场 大注入PN结 中性区中的 内建电场 （自建场） 缓变基区BJT 中基区内建 电场多子的扩散运动 与漂移运动抵 消，加强少子扩 散运动 多子的扩散运动与 漂移运动抵消，少 子在基区以漂移运 动为主掺杂原子具有浓 度梯度，多子具 有相同的浓度梯 度分布基区内建电场表达式的推导 设基区杂质浓度分布为：NB (0)NB (x)⎛ ηx ⎞ N B ( x ) = N B ( 0 ) exp ⎜ ⎜− W ⎟ ⎟ B ⎠ ⎝ 式中 η 是表征基区内杂质变化程度的一个参数：NB (WB )0WBxN B (W B ) = N B ( 0 ) exp (− η )N B (0) η = ln N B (W B )当 η = 0 时为均匀基区。
第三章外延、内涵与意识形态符号的本质在于意义，意义是符号的真谛。
符号学发展到今天尽管已经门类混杂，方法各异，但任何符号理论都少不了对符号意义的研究。
正如沙夫所言：“没有意义就没有符号”①。
任何符号，由于某些原有而不为人所理解的时候，都不过是一个诸如墨迹或者声音之类的物质对象而已。
艺术设计符号研究的就是研究使用、认知及社会语境下人为事物的象征品质，关注意义如何嵌入社会生活的网络。
Design的词源学意义de+sign即为制造“印记”来区分事物，给出意义，指定物与物、物与人、物与环境、物与社会的关系。
因此，设计在本质上与意义联结，深深植根于集体无意识下的神话原型，植根于文化的象征体系。
3.1 功能：艺术设计符号的外延意义3.1.1 符号系统与意义序列1946年罗兰·巴特发表了题为《物的语义学》的演讲，首次将物作为“能指”看待，它的“所指”除了功能性的“本义”外，还有它的“引申意义”。
罗兰·巴特将其称为不同序列的表意：第一序列是由能指和所指结合在一起的第一层意指系统（真实符码）构成第二层意指系统（术语系统）的所指，称之为外延系统，所表达的是外延意义（denotation）或“物”的本义（图3-4）；第二序列是有能指和所指结合在一起的第二层意指系统（真实符码）构成第三层意指系统（修辞系统）的能指，称之为内涵系统，所表达的是内涵意义（connotation）（图3-5）。
符号的意义(signification)则是外延的有机统一。
比如一台白色电话机的外延意义就是通信工具，但其外延还传达了女性或豪华的内涵意义，巴特称之为“意义剩余”。
物品的意义剩余存在于两个维度上:一是象征的坐标，属于物隐喻的深度，比如汽车象征速度、力量、自由、运动的家等神话学意涵；另一方面则是分类的坐标，乃是社会赋予的等级系统，比如奔驰、帕萨特、捷达等意义差异。
在这种符号学视角下，物如同语言，成为一种人类表意的符号体系。
