硅碳棒同质外延一般是指在硅碳棒基片上外延生长出与基片结构取向一致的硅碳棒薄膜。在硅碳棒基片上，由于众多缺陷的存在，严重地影响了硅碳棒材料的电学性质，使得半导体器件不能直接制作在硅碳棒基片上，因此，在4H-或6H-硅碳棒基片上外延高质量的硅碳棒薄膜，一直是研究的重点之一。

    自硅碳棒晶片商业化后，硅碳棒同质外延生长研究发展很快。一般采用CVD方法同质外延硅碳棒薄膜。同质外延的研究是从在6H-硅碳棒基片上外延生长开始的。在同质外延研究初期，要在6H-硅碳棒基片上生长出质量较好的外延薄膜，生长温度必须高于1800 ℃，低于该温度，会在薄膜中发现3C-硅碳棒李晶的存在，因此，研究初期，过高的设备要求，严重制约了硅碳棒半导体器件的发展。提出了“台阶控制((step-controlled)”生长机制，即当吸附原子的扩散长度与基片的台阶宽度相差不大时，吸附原子将扩散到台阶处，沿台阶横向生长;当台阶宽度远大于吸附原子的扩散长度时，吸附原子在台面上形核(terrace-nucleation)，生长沿两维方向进行。随后，提出了著名的“硅碳棒台阶控制生长模式”，如图1-5所示fuel。他指出:在偏向[1120)方向5一100的硅碳棒 (0001)面上，同质外延硅碳棒薄膜，所需温度可以低于1200 ℃。这是由于对于斜切基片而言，表面存在大量的台阶，台阶宽度很窄，小于吸附原子的扩散长度，使得吸附原子在台阶处成核，并沿着基片表面的以ABCACB排列，外延生长出6H-硅碳棒;而1200℃下直接在硅碳棒(0001)面上生长硅碳棒薄膜，基片表面不存在台阶或台阶数非常少，相对于吸附原子来说，生长平面非常大，根据台阶控制生长理论，吸附原子将在台面上，随机的二维成核生长薄膜，同时由于成核生长出的薄膜存在ABC, ACB两种排列方式，因此极易在6H-硅碳棒基片表面生长出3C-硅碳棒孪晶。总的来说，在“台阶控制”生长模式发生时，6H-硅碳棒衬底上同质外延6H-硅碳棒薄膜;面内形核出现时，外延的6H-硅碳棒薄膜有大量的3C-硅碳棒孪晶。研究了各种斜切基片台阶控制模式的生长温度，如图1-6所示。他还发现了:随着生长温度的升高，硅碳棒生长速率增大;增大S肠的流量，硅碳棒生长速率也会随之增大;而随着C/Si比的增大，硅碳棒生长速率最后会达到饱和;并且，高的C/Si比和低的SiH4流量更有利于在低温下(1400℃左右)获得高质量的外延薄膜。www.zbqunqiang.cn   （p16）