半導(dǎo)體制造工藝_08擴(kuò)散(下)-文庫(kù)吧
2025-02-21 14:53 本頁(yè)面
【正文】 并 假定雜質(zhì)全部離化 ，有 24 22 CnCn i ???場(chǎng)助擴(kuò)散方程： xChDF????其中 h為擴(kuò)散系數(shù)的電場(chǎng)增強(qiáng)因子： 22 41inCCh???當(dāng)摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征載流子濃度時(shí)， h 接近 2。 10 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 電場(chǎng)效應(yīng)對(duì)于低濃度本體雜質(zhì)分布影響更大 11 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 擴(kuò)散系數(shù)與雜質(zhì)濃度的關(guān)系 在雜質(zhì)濃度很高時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)不再是常數(shù)，而與摻雜濃度相關(guān) 擴(kuò)散方程改寫為： 箱型 ?????????????xCDxtC effA12 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 20??????????????????? ??iieffA nnDnnDDD 20??????????????????? ???iieffA npDnpDDDp型摻雜 n型摻雜 Ⅲ 、 Ⅴ 族元素在硅中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是建立在雜質(zhì)與空位相互作用的基礎(chǔ)上的，摻入的施主或受主雜質(zhì)誘導(dǎo)出了大量荷電態(tài)空位，從而增強(qiáng)了擴(kuò)散系數(shù)。 13 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 非本征摻雜擴(kuò)散系數(shù)比本征摻雜擴(kuò)散系數(shù) 高一個(gè)數(shù)量級(jí) ??！ 由于非本征摻雜的擴(kuò)散系數(shù)在摻雜邊緣迅速衰減，因而出現(xiàn)邊緣陡峭的“箱型”分布。 sec/ 214???AsD箱型 1000 ?C下，非本征擴(kuò)散系數(shù)： 14 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) ?對(duì)于 B， P來(lái)說(shuō)，在氧化過(guò)程中，其擴(kuò)散系數(shù)增加。 ?對(duì) Sb來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散系數(shù)減小。 ?雙擴(kuò)散機(jī)制 : 雜質(zhì)可以通過(guò)空位和間隙兩種方式擴(kuò)散 氧化增強(qiáng) /抑制擴(kuò)散（ oxidation enhanced / retarded diffusion） OED/ORD 15 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 1 ） OED： 對(duì)于原子 B或 P來(lái)說(shuō)，其在硅中的擴(kuò)散可以通過(guò)間隙硅原子進(jìn)行。氧化時(shí)由于體積膨脹，造成大量 Si間隙原子注入，增加了 B和 P的擴(kuò)散系數(shù) （ 1＋ 2?） Si＋ 2OI＋ 2?V?SiO 2＋ 2?I＋ stress A+I AI 16 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 2） ORD： 對(duì)于 Sb來(lái)說(shuō)，其在硅中的擴(kuò)散主要是通過(guò)空位進(jìn)行。 氧化注入間隙 ?間隙和空位在硅中復(fù)合 ?硅中空位濃度減小 ?Sb的擴(kuò)散被抑制 I+V?Sis 表示晶格上的 Si原子 As受間隙和空位擴(kuò)散兩種機(jī)制控制，氧化時(shí)的擴(kuò)散受影響較小 17 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 發(fā)射極推進(jìn)效應(yīng)（ Emitter Push effect） ?實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在 P（磷）發(fā)射區(qū)下的 B擴(kuò)散比旁邊的 B擴(kuò)散快，使得基區(qū)寬度改變。 ? A＋ I?AI， 由于發(fā)射區(qū)內(nèi)大量 A(P)I的存在使得反應(yīng)向左進(jìn)行，通過(guò) 摻雜原子 A(P)向下擴(kuò)散并找到晶格位置的同時(shí)，釋放大量的 間隙原子 I，產(chǎn)生所謂“間隙原子泵”效應(yīng) ，加快了硼的擴(kuò)散。 Phosphorus Boron 18 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 常用雜質(zhì)硼（ B），磷（ P），砷（ As）在硅中的性質(zhì) 1）硼 B: III族元素，受主雜質(zhì)， 1150 ℃ 時(shí)固溶度達(dá) 1020 原子 /cm3 D0=1 cm2/s Ea= eV ?高濃度摻雜 ?如考慮場(chǎng)助效應(yīng) h 電場(chǎng)增強(qiáng)因子 s/ 200 ?????? ???????? ???? ?kTkTEDDDD aiii ?????????????? ???????????? ?iaiiie npkTEDnpDD exp00???????????????? ?iiie npDDhD 019 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴(kuò)散原理 (下 ) 2）磷 ?Ⅴ 族元素 ， 施主原子 ， 有吸收銅 、 金等快擴(kuò)散雜質(zhì)的性質(zhì) （ 這些雜質(zhì)在缺陷處淀積會(huì)產(chǎn)生漏電） ,固溶度達(dá) 5 1021 原子 /㎝ 3。 ?磷的本征擴(kuò)散系數(shù)主要由中性空位 V0作用決定。 ?高濃度磷擴(kuò)散 時(shí)濃度分布有三個(gè)區(qū)域。主要是磷離子與 V0， V，V=三種空位的作用造成的。 溫度為 1000 ℃ 時(shí)，尾區(qū)的擴(kuò)散系數(shù) 比本征情況下的擴(kuò)散系數(shù)大二個(gè)數(shù)量級(jí)。因此磷常作為深結(jié)擴(kuò)散的雜質(zhì) s/ 2?????? ?? kTD i ??????????????????????????? ??20iiiiie
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