《3第三章 扩散.pptVIP

3.1 杂质扩散机制（间隙式、替位式扩散）3.2 扩散系数与扩散方程（扩散系数、菲克第一、第二定律）3.3 扩散杂质的分布（有限表面源、恒定表面源、两步法扩散）3.4 影响杂质扩散的其它因素（硅中点缺陷、扩散系数与杂质浓度的关系、氧化增强扩散、发射区推进、二维扩散）3.5 扩散工艺（气、固、液源扩散）3.6 扩散工艺的发展（快速气相掺杂、气体浸没激光掺杂） 3.7 工艺控制和质量检测 3.1 杂质的扩散基本形式 扩散的基本形式：间隙式扩散、替位式扩散两类 间隙式扩散：杂质离子位于晶格间隙，间隙杂质从一个间隙到另一个间隙是通过原子间的缝隙进行的，这种依靠间隙方式而逐步跳跃前进的扩散方式称为间隙式扩散。 Na、K、Fe、Cu、Au 等元素 扩散系数要比替位式扩散大6～7个数量级 3.3 扩散杂质的分布 3.3.1 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。 边界条件：C(0,t)=Cs, C(∞,t)=0 初始条件：C(x,0)=0, x0 根据边界条件和初始条件，可求出扩散方程的解，满足余误差函数分布： 根据 得到恒定表面源扩散的杂质分布： 3.3.2 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 3.3.3 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 3.4 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)；高浓度扩散时，横向扩散距离：65％－70％Xj 2)杂质浓度对扩散系数的影响 3)电场效应 4)发射区推进效应 4)热氧化过程中的杂质再分布(杂质分凝) 7)硅片晶向的影响 3.5 典型扩散工艺 一．固态源扩散－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.液态源扩散－－常用POCl3 温度600℃ 5POCl3 ==P2O5 ＋3PCl5 2P2O5＋ 5Si =5Si O2＋4P 4PCl5 ＋ 5O2 = 2P2O5 ＋10Cl2 (氧过量) 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 1.工艺控制 污染控制：颗粒、有机物、薄膜、金属离子 污染来源：操作者,清洗过程,高温处理,工具 参量控制：温度，时间，气体流量(影响最大?) 2.质量检测 （1）扩散工艺质量检测项目 （2） 结深测量 （3）扩展电阻法 叙述其他策略 列出每项的优势和劣势 叙述每项所需的消耗 （4）方块电阻测量 3、质量分析 1．硅片表面不良：表面合金点；表面黑点或白雾；表面凸起物；表面氧化层颜色不一致；硅片表面滑移线或硅片弯曲；硅片表面划伤，边缘缺损，或硅片开裂等。 2．漏电电流大：表面沾污引起的表面漏电；氧化层的缺陷破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中的绝缘作用而导电；硅片的缺陷引起杂质扩散时产生管道击穿。 3．薄层电阻偏差。 V2- :二价负 电荷空位 N+ P N- Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 硼:m1 磷:m1 砷:m1 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 推进氧化 Evaluation only