《3.掺杂工艺小结.ppt

掺杂工艺小结 —— 扩散与离子注入 微电子工艺 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.概述 掺杂工艺要实现在衬底上的定域、定量的掺杂 包括扩散和离子注入 两种掺杂工艺各有优缺点 在掺杂前先通过氧化和光刻在衬底表面制备氧化层掩膜 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.对比 扩散为准热力学平衡过程，所以受固溶度的限制 离子注入为非热力学平衡过程，不受固溶度的限制 扩散工艺温度高，为900-1200 ℃ 离子注入温度低，在室温或400℃以下，但退火时所需温度较高，一般在800℃以上 扩散工艺对杂质的控制能力低 离子注入对掺杂浓度和分布的控制力较好，适合浅结掺杂及对浓度及分布要求较高的场合 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2.对比 扩散工艺的横向效应严重，相对而言，离子注入要好得多 离子注入会导致晶格损伤 离子注入可实现对化合物半导体的掺杂 两种工艺各有千秋，通常将两者混合使用，即采用离子注入将定量杂质射入衬底表面，再通过扩散将杂质推入内部，形成所需分布（和扩散工艺中先恒定表面源扩散，再限定表面源扩散有异曲同工之妙） Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.扩散 概念 目的：通过定域、定量扩散掺杂改变半导体导电类型，电阻率或形成PN结 形成：浓度梯度 扩散机构（三种）： 间隙式扩散 替位式扩散 间隙—替位式扩散 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.扩散 替位式扩散：以近邻处有空位为前题 替位扩散杂质：As， Al，Ga，Sb，Ge 对替位扩散杂质而言，在晶格位置上势能相对较低，在间隙处势能较高（和间隙式杂质正好相反，对比图5-2和图5-3） 替位式扩散速率比填隙式扩散低得多 填隙扩散杂质：O，Au，Fe，Cu，Ni，Zn，Mg 两种扩散速率与温度均成指数关系 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.扩散 许多杂质即可以是替位式也可以是间隙式溶于晶体的晶格中，并以间隙-替位式扩散。 这类扩散杂质的跳跃率随空位和自间隙等缺陷的浓度增加而迅速增加。 B，P一般作为间隙－替位式扩散杂质 注：填隙式杂质没有占据晶格格点位置，无电活性，讨论意义不大 替位式杂质扩散速率慢，称慢扩散杂质，间隙－替位式扩散杂质称为快扩散杂质 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.扩散 固体中的扩散基本特点 （1）固体中明显的质点扩散常开始于较高的温度，但实际上又往往低于固体的熔点。 （2）晶体结构将以一定的对称性和周期性限制着质点每一步迁移的方向和自由行程。 扩散方程：菲克第二定律 扩散系数：D =D0exp(-Ea/kT) 扩散系数主要受温度的影响，当然也受杂质浓度等的影响 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 3.扩散 两种方式：恒定表面源扩散和限定表面源扩散 扩散工艺重要的工艺参数包括： ①