杂质扩散

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3－83－92.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3－103－113.两步扩散3－12•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3－134.实际杂质分布(偏离理论值)1)二维扩散一般横向扩散(0.75~0.85)*Xj(Xj纵向结深)3－14Xj0.75~0.85Xj横向扩散3－152)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。3－16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3－173)电场效应3－184)发射区推进效应V2-:二价负电荷空位N+PN-3－195)热氧化过程中的杂质再分布(杂质分凝)硼:m1磷:m1砷:m13－206）氧化增强扩散3－217)硅片晶向的影响3－22§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。3－23•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。3－24二.常见扩散方法3－253－263－27液态源扩散－－常用POCl3600℃•5POCl3==P2O5＋3PCl5•2P2O5＋5Si=5SiO2＋4P氧过量•4PCl5＋5O2=2P2O5＋10Cl23－28影响扩散参量的因素•源POCl3的温度•扩散温度和时间•气体流量3－29