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文档简介

三、杂质扩散,1.恒定表面源扩散扩散过程中，硅片表面杂质浓度始终不变这种类型的扩散称为恒定表面源扩散。其扩散后杂质浓度分布为余误差函数分布,38,1,39,2,2.有限表面源扩散扩散前在硅片表面先淀积一层杂质，在整个过程中，这层杂质作为扩散源，不再有新源补充，杂质总量不再变化。这种类型的扩散称为有限表面源扩散。其扩散后杂质浓度分布为高斯函数分布,310,3,311,4,3.两步扩散,312,5,预淀积（或预扩散）：温度低、时间短主淀积（或推进）：温度高、时间长预淀积（或预扩散）现已普遍被离子注入代替,313,6,4.实际杂质分布(偏离理论值),1)二维扩散一般横向扩散(0.750.85)*Xj(Xj纵向结深),314,7,横向扩散,315,8,2)杂质浓度对扩散系数的影响,其中Di0、Di、Di、Di2分别表示中性、正一价、负一价、负二价的低浓度杂质空穴对的本征扩散系数。,316,9,其中Di0、Di(p/ni)、Di(n/ni)、Di2(n/ni)2分别表示中性、正一价、负一价、负二价的高浓度杂质空穴对的非本征条件下的有效扩散系数。,以上是考虑多重电荷空位的杂质扩散模型时，扩散衬底杂质浓度将严重影响扩散系数,317,10,3)电场效应,318,11,4)发射区推进效应,V2-:二价负电荷空位,N+,P,N-,319,12,5)热氧化过程中的杂质再分布(杂质分凝),硼:m1砷:m1,320,13,6）氧化增强扩散,321,14,7)硅片晶向的影响,322,15,2典型扩散工艺方法,一双温区锑扩散制作双极型集成电路的隐埋区时，常用锑和砷作杂质。因为它们的扩散系数小，外延时自掺杂少，其中又因为锑毒性小，故生产上常用锑。系统特点：用主辅两个炉子，产生两个恒温区。杂质源放在低温区，硅片放在高温区。,323,16,反应式：3Sb2O3+3Si=4Sb+SiO2优点：1）可使用纯Sb2O3粉状源，避免了箱法扩散中烘源的麻烦；2)两步扩散，不象箱法扩散那样始终是高浓度恒定表面源扩散，扩散层缺陷密度小；3）表面质量好，有利于提高表面浓度。,324,17,二.常见扩散方法,325,18,326,19,327,20,液态源扩散常用POCl3,6005POCl3=P2O53PCl52P2O55Si=5SiO24P氧过量4PCl55O2=2P2O5
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