[科普中国]-化学气相掺杂

化学气相掺杂是指在化学气相沉积((CVD)薄膜的同时通过气相将杂质元素掺入薄膜的工艺。许多薄膜要求适当掺入一定量的杂质以达到改性的目的，如半导体薄膜在掺入施主元素或受主元素后可分别成为n型和P型半导体。

简介化学气相掺杂是指在化学气相沉积((CVD)薄膜的同时通过气相将杂质元素掺入薄膜的工艺1。

原理许多薄膜要求适当掺入一定量的杂质以达到改性的目的，如半导体薄膜在掺入施主元素或受主元素后可分别成为n型和P型半导体。掺入量通常很低，为十的负九次方到十的负八次方。

优点与其它掺杂方法比，化学气相掺杂的特点是杂质可在整个薄膜厚度内作均匀的分布。不需增添设备，只需将待掺入的杂质原子的气体混合入化学气相沉积的主气流中即可。掺杂源可以是气体，也可以是液体或固体。

输入方式液体掺杂源头通过载气鼓泡方式输入，固体掺杂源则可采用升华方式输入。掺杂剂的分解特性应与化学气相沉积时采用的主气源相匹配。硅在CVD时常用乙硼烷、砷烷或磷烷作为掺杂剂2。

掺杂浓度因为掺杂量一般很低，故常用氢稀释掺杂剂，以便于控制流量，达到所需的掺杂浓度。掺杂浓度的控制主要通过调整掺杂气体在主气流中的分压来实现。当掺杂浓度为十的负五次方以下时，掺杂原子在薄膜中的藕合量基本上与掺杂气体的分压成正比。在掺杂浓度较高时，将会出现偏离线性的藕合特征。砷化镓的n型化学气相掺杂通常是在主气流中掺入硅烷的蒸气。砷化镓的高浓度n型掺杂则采用S、Se或Te的氢化物作掺杂剂。

应用在化学气相沉积二氧化硅膜时，若同时通入适量的PH3，或B2H5作掺杂剂，可分别获得磷硅玻璃和硼硅玻璃，它们在器件中可作保护膜、层间隔离膜或固相扩散源等2。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学