半導(dǎo)體制造工藝_08擴散(下)-wenkub
2023-03-22 14:53:48 本頁面
【正文】 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(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，從而增強了擴散系數(shù)。 ? ? ???????? ??DtxDtQtxC4exp,2?? ? 29151724210104ln4103ln4???????????? ????????????BsjCCxDt??????????DtxCC jsB4exp2解： 1）假設(shè)離子注入 +推進退火 4 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 2）推進退火的時間 假定在 1100 ?C進行推進退火，則擴散系數(shù) D= 1013 cm2/s ? 3）所需離子注入的雜質(zhì)劑量 可以推算出 該劑量可以很方便地用離子注入實現(xiàn)在非常薄的范圍內(nèi)的雜質(zhì)預(yù)淀積 ho 21329indri ve ???????t213917 ?? ???????? ?? DtCQ s5 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 4）假如采用 950 ?C熱擴散預(yù)淀積而非離子注入 ?預(yù)淀積時間為 此時， B的固溶度為 1020/cm3，擴散系數(shù) D= 1015 cm2/s 該預(yù)淀積為余誤差分布，則 但是預(yù)淀積時間過短，工藝無法實現(xiàn)。要求表面濃度 Cs=4x1017 cm3，結(jié)深 xj=3 mm。隨時間變化：雜質(zhì)總量增加，擴散深度增加 雜質(zhì)總量恒定，高斯函數(shù) /正態(tài)分布(Gaussian)。預(yù)淀積：氣固相預(yù)淀積擴散或離子注入。 Rs：表面為正方形的半導(dǎo)體薄層（結(jié)深），在平行電流方向所呈現(xiàn)的電阻，單位為 ?/?，反映 擴散入硅內(nèi)部的凈雜質(zhì) 總量。 隨時間變化：表面濃度下降，結(jié)深增加 ? ? ???????DtxCtxCs 2erfc,? ? ???????? ??DtxDtQtx T4exp,2?1 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 如何判斷對費克定律應(yīng)用何種解析解？ ?當(dāng)表面濃度為固溶度時，意味著該分布是余誤差分布 ?當(dāng)表面濃度較低時，意味著該分布是經(jīng)過長時間的推進過程，是高斯分布。 已知襯底濃度為 CB=11015 cm3。應(yīng)改為離子注入！ ?DtCQs2? 1522013deppre ??????????????????t即使 ? ? ? ?9indrive14deppre ???? ???? DtDt6 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 影響雜質(zhì)分布的其他因素 Fick’ s Laws： Only valid for diffusion under special conditions Simplification ! 7 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 電場效應(yīng)（ Field effect） —— 非本征擴散 ?電場的產(chǎn)生：由于載流子的遷移率高于雜質(zhì)離子，二者之間形成內(nèi)建電場。 13 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 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。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(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 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。 ?磷的本征擴散系數(shù)主要由中性空位 V0作用決定。因此磷常作為深結(jié)擴散的雜質(zhì) s/ 2?????? ?? kTD i ??????????????????????????? ??20iiiiie nnDnnDDhD20 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 3）砷 ?Ⅴ 族元素，施主雜質(zhì)，半徑與硅相同， ?擴散系數(shù)小，僅磷、硼的十分之一。 氣態(tài)雜質(zhì)源 (劇毒氣體 ) : 磷烷（ PH4）、砷烷（ AsH3）、氫化銻（ SbH3）、乙硼烷（ H2B6）等 23 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 液態(tài)源擴散 利用載氣（如 N2）通過液態(tài)雜質(zhì)源，攜帶著雜質(zhì)蒸汽進入高溫擴散反應(yīng)管，雜質(zhì)蒸汽在高溫下分解，并與硅表面硅原子發(fā)生反應(yīng)，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴散。 28 半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ) 第六章 擴散原理 (下 ) 旋涂摻雜法（ spinonglass） 用旋涂法在 Si表面形成摻雜氧化層，然后在高
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