半導體制造工藝_08擴散(下)-文庫吧
2025-02-21 14:53 本頁面
【正文】 并 假定雜質(zhì)全部離化 ，有 24 22 CnCn i ???場助擴散方程： xChDF????其中 h為擴散系數(shù)的電場增強因子： 22 41inCCh???當摻雜濃度遠大于本征載流子濃度時， h 接近 2。 10 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 電場效應對于低濃度本體雜質(zhì)分布影響更大 11 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 擴散系數(shù)與雜質(zhì)濃度的關系 在雜質(zhì)濃度很高時，擴散系數(shù)不再是常數(shù)，而與摻雜濃度相關 擴散方程改寫為： 箱型 ?????????????xCDxtC effA12 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 20??????????????????? ??iieffA nnDnnDDD 20??????????????????? ???iieffA npDnpDDDp型摻雜 n型摻雜 Ⅲ 、 Ⅴ 族元素在硅中的擴散運動是建立在雜質(zhì)與空位相互作用的基礎上的，摻入的施主或受主雜質(zhì)誘導出了大量荷電態(tài)空位，從而增強了擴散系數(shù)。 13 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 非本征摻雜擴散系數(shù)比本征摻雜擴散系數(shù) 高一個數(shù)量級 ?。? 由于非本征摻雜的擴散系數(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，非本征擴散系數(shù)： 14 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) ?對于 B， P來說，在氧化過程中，其擴散系數(shù)增加。 ?對 Sb來說，擴散系數(shù)減小。 ?雙擴散機制 : 雜質(zhì)可以通過空位和間隙兩種方式擴散 氧化增強 /抑制擴散（ oxidation enhanced / retarded diffusion） OED/ORD 15 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 1 ） OED： 對于原子 B或 P來說，其在硅中的擴散可以通過間隙硅原子進行。氧化時由于體積膨脹，造成大量 Si間隙原子注入，增加了 B和 P的擴散系數(shù) （ 1＋ 2?） Si＋ 2OI＋ 2?V?SiO 2＋ 2?I＋ stress A+I AI 16 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 2） ORD： 對于 Sb來說，其在硅中的擴散主要是通過空位進行。 氧化注入間隙 ?間隙和空位在硅中復合 ?硅中空位濃度減小 ?Sb的擴散被抑制 I+V?Sis 表示晶格上的 Si原子 As受間隙和空位擴散兩種機制控制，氧化時的擴散受影響較小 17 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 發(fā)射極推進效應（ Emitter Push effect） ?實驗現(xiàn)象：在 P（磷）發(fā)射區(qū)下的 B擴散比旁邊的 B擴散快，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的存在使得反應向左進行，通過 摻雜原子 A(P)向下擴散并找到晶格位置的同時，釋放大量的 間隙原子 I，產(chǎn)生所謂“間隙原子泵”效應 ，加快了硼的擴散。 Phosphorus Boron 18 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (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 ℃ 時固溶度達 1020 原子 /cm3 D0=1 cm2/s Ea= eV ?高濃度摻雜 ?如考慮場助效應 h 電場增強因子 s/ 200 ?????? ???????? ???? ?kTkTEDDDD aiii ?????????????? ???????????? ?iaiiie npkTEDnpDD exp00???????????????? ?iiie npDDhD 019 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 2）磷 ?Ⅴ 族元素 ， 施主原子 ， 有吸收銅 、 金等快擴散雜質(zhì)的性質(zhì) （ 這些雜質(zhì)在缺陷處淀積會產(chǎn)生漏電） ,固溶度達 5 1021 原子 /㎝ 3。 ?磷的本征擴散系數(shù)主要由中性空位 V0作用決定。 ?高濃度磷擴散 時濃度分布有三個區(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，尾區(qū)的擴散系數(shù) 比本征情況下的擴散系數(shù)大二個數(shù)量級。因此磷常作為深結擴散的雜質(zhì) s/ 2?????? ?? kTD i ??????????????????????????? ??20iiiiie
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