第二章微纳加工技术-4扩散一现象分类及描述

一．扩散现象的分类及描二．扩散机三．扩散工艺过程简六．扩散系九．工艺控制和质量检一．扩散现象的分类及描 Aftersome0ConcentrationLabelsome AftersomeDB4二．扩散机替位式扩散（SubstitutionalDiffusion）：杂质离子占据硅原子的位置Ⅲ、Ⅴ族元一般要在很高的温度(950～1280℃)下进磷、硼、砷等在二氧化硅层中的扩散系数均远小于在硅中的扩散系数可以利用氧化层作为杂质扩散的掩间隙式扩散（InterstitialDiffusion）：杂质离子/原子位于晶格间隙Na、K、Fe、Cu、Au等元素(比基质原子小的原子，常采用间隙式扩散系数要比替位式扩散大6～7个数三．扩散工艺过程Diffusion-DepositedDopantSiSiDiffusion-SiSiDiffusion-DriveSiSiDopedDiffusion-DriveDopedSi四．扩散在一些制造工艺上的应--Diffusecarbonatomsintothehostironatomsatthesurface.--Exampleofinterstitialdiffusion（间隙式扩散）isacasehardenedgear.Result:The"Case"--hardtodeform:C"lock"planesfrom--hardtocrack:Catomsputthesurfaceincompression.8扩散在一些制造工艺上的应 （掺杂）SiliconwithPforn-typeDepositPlayersonHeatResult:DopedSEMimagesanddot扩散在一些制造工艺上的应O3O32123 1玻璃-熔盐界面上两种离子相互取代——五 扩散方程（不要求子个数 xzFluxcanbemeasured----host(A)--impurity(B)

x-UnitareaA浓度分布同原子流密度的浓度分布同原子流密度的关CuNiofCu[kg/m3]ofNi[kg/m3]Position,CuNiofCu[kg/m3]ofNi[kg/m3]Position,Empiricallyholds–fluxgoestozerowhengoestoNegativesigndirectionofdiffusionisdowntheDisDisindependentofgradient–varywithdirection（同晶SteadyState:theconcentrationprofiledoesn'tchangewithNonetaccumulationordepletion,fluxisindependentofApplyApplyFick'sFirstJx IfJx)left=Jx)right,

Result:theslope,dC/dx,mustbe(i.e.,slopedoesn'tvarywithConcentrationC(x),changesw/time.Toconserve •Fick'sFirsterningFick’ssecondLaw–assumedDisindependentofcD2c2c2c2cx2y2z2ND2N(x,t)x2N(x,t)Fick第二定律的解析GaussianerrorBoundaryAttimet0thereisnoconcentrationXatsurfaceis0andincreasesintotheT=0isinstantbeforediffusionFort=0,C=C0at0xFort>0,C=Csatx=0,C=C0atx=六．扩散系DDexp(DDexp(0) 填隙扩散物质：如He,H2O2AuNa,NiCu,Fe替位扩散物质：如B,AsPSb，E3～4eV扩散系数与衬底掺杂浓度有七．几种常见杂质扩散的浓度分其扩散后杂质浓度分布为函数分布预扩散（或预淀积）：温度低、时间主扩散（或淀积）：温度高、时间预淀积（或预扩散）现已普遍被离子注入代4.4.1其中Di0Di＋Di－、Di2－分别表示中性、正一价、负一价、负八.常见扩散方九一.工艺 间：进舟出舟自动化,试扩散工艺质量检结深测4测三、质量分1．硅片表面不良：表面合金点；表面黑点或白雾；表面凸起物