半導體制造工藝_08擴散(下)-文庫吧資料
2025-03-07 14:53本頁面
【正文】 章 擴散原理 (下 ) 35 非本征擴散 前面討論對于恒定擴散系數(shù)而言，只發(fā)生在摻雜濃度低于擴散溫度下的本征載流子濃度 ni時。 NB 襯底摻雜濃度 Vbi 結的內(nèi)建勢 。 B ev elxj??32 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) ?摻雜分布測量 ?C－ V測量（ CapacitanceVoltage Measurement） 測量結的反偏電容和電壓的關系可以測得擴散層的摻雜分布。 1和 4稱為電流探針，由穩(wěn)壓電源恒電流供電； 3和 4稱為電位探針，測量這兩個探針之間的電位差 IVIVxRxIVjsj2ln2ln????????V I t S S S S t時成立！ 1 4 3 2 31 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) ?結深測量 ? 磨角染色法（ bevel and stain） ?pn結顯示技術：不同導電類型的區(qū)域，由于電化學勢不同，經(jīng)染色后顯示出不同顏色。 28 半導體制造工藝基礎 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，然后在高溫下雜質(zhì)向硅中擴散。 27 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 銻的箱法擴散 硅片與擴散源同放一箱內(nèi)， 在 N2氣保護下擴散 源 ： Sb2O3 : SiO2 = 1:4 (粉末重量比 ) 2Sb2O3 + 3Si = 4Sb + 3SiO2 片狀固態(tài)氮化硼擴散 活化處理 4BN + 3O2 ? 2B2O3 + 2N2 900 ?C 1 h. 通 O2 擴散 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B BN片與硅片大小相當，和硅片相間均勻放置在舟上。 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 半導體制造工藝基礎 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，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴散。 ?在硅晶體中，砷激活量低于摻雜量，電激活濃度達 2 1021 ㎝ 3 適宜于淺結，精確控制 s/ 2?????? ?? kTD i ???????????????? ?iiie nnDDhD 021 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) ?氣態(tài)相源擴散（ gas source） ?液態(tài)源擴散（ liquid source） ?固態(tài)源擴散（ solid source） ?旋涂源擴散（ spinonglass） 注意：在引入擴散源后作推進擴散時，常常會在硅片上表面有一氧化層或其它覆蓋層保護硅片，使硅片中的雜質(zhì)不會揮發(fā)到大氣中去。因此磷常作為深結擴散的雜質(zhì) s/ 2?????? ?? kTD i ??????????????????????????? ??20iiiiie nnDnnDDhD20 半導體制造工藝基礎 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。主要是磷離子與 V0， V，V=三種空位的作用造成的。 ?磷的本征擴散系數(shù)主要由中性空位 V0作用決定。 ? 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。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。 ?對 Sb來說，擴散系數(shù)減小。 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。 如果 NA、 ND＞ ni（擴散溫度下）時，非本征擴散效應 8 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 所以，雜質(zhì)流由兩部分組成： 內(nèi)
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