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文档简介

1、三、杂质扩散三、杂质扩散 1. 恒定表面源扩散恒定表面源扩散 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恒定表面源扩散。 其扩散后杂质浓度分布为余误差函数余误差函数分 布 2. 有限表面源扩散有限表面源扩散 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有限 表面源扩散。表面源扩散。 其扩散后杂质浓度分布为高斯函数高斯函数分 布布 3. 两步扩散 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 4.实际杂质分布(偏离理论

2、值) 1)二维扩散 一般横向扩散(0.750.85)*Xj(Xj纵向结深) Xj 0.750.85 Xj 横向扩散 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。 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 3)电场效应 4)发射区推进效应 V2- :二价负 电荷空位 N+ P N- 5)热氧化过程

3、中的杂质再分布 (杂质分凝) 硼:m1 砷:m1 6)氧化增强扩散)氧化增强扩散 7)硅片晶向的影响 2 典型扩散工艺方法 一双温区锑扩散一双温区锑扩散 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。 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。 二二. 常见扩散方法常见扩散方法 液态源扩散常用液态源扩散常用POCl3 600 5POCl3 =P2O5 3PCl5 2P2O5 5Si =5Si O24P 氧过量 4PCl5

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