半導體制造工藝_08擴散(下)-在線瀏覽
2025-04-04 14:53本頁面
【正文】 預淀積時間過短，工藝無法實現(xiàn)。 ?載流子領先于雜質(zhì)離子，直到內(nèi)建電場的漂移流與擴散流達到動態(tài)平衡。 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(guān)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(guān) 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)。 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。 ?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。 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。 ?高濃度磷擴散 時濃度分布有三個區(qū)域。 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。 ?在高摻雜情況下也不引起畸變。 擴散摻雜工藝 22 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 氣態(tài)源擴散 利用載氣（如 N2）稀釋雜質(zhì)氣體，雜質(zhì)氣體在高溫下與硅表面硅原子發(fā)生反應，釋放出雜質(zhì)原子向硅中擴散。 舟 24 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 1）液態(tài)源硼擴散 ? 源 硼酸三甲脂 B[(CH3)O]3 ? 在 500 oC 以上分解反應 B[(CH3)O]3 ? B2O3 + CO2 + H2O ＋ ... 2B2O3 + 3Si ? 3SiO2 + 4B ? 例： 預淀積 : 950 oC 通源 10－ 20 分鐘， N2 再分布 : 1100 － 1200 o C干氧＋濕氧＋干氧 25 半導體制造工藝基礎 第六章 擴散原理 (下 ) 2）液態(tài)源磷擴散 ? 源 三氯氧磷 (POCl3) 600 ?C 5POCl3 ???? P2O5 + 3PCl5 2P2O5 + 5Si = 5SiO2 + 4P (向硅中擴散 ) ? PCl5難分解，會腐蝕硅，故還要通入少量 O2 4PCl5 + 5O
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