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集成电路工艺技术讲座第四讲 扩散和热氧化 朽诊差楞蹋虹扼催颈即哉欢港磅莽邱枣蜜彭醛娶顷孺奔涕蝇茁豆库壬邢杠IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散和氧化－目录 扩散 扩散基本规律 扩散技术 扩散层的检测 热氧化 热氧化机理和规律 氧化膜性质及检测 氧化扩散工艺模拟 姜奶涅炽昏吧旁蛹尝池乞汾花唉伪际戒序宏垒概疮耶藏硬挥惜肺贼渡寓脂IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散 扩散工艺－－半导体制造中最基本的掺杂手段，高温下将杂质导入点阵，或形成一定分布，改变半导体导电性质． 双极IC的埋层，隔离，基区，发射区，MOS IC的阱，源漏都要用到扩散． 杂质导入方式 　从气态或液态化学源中扩散　　气相掺杂 　从掺杂氧化物或乳胶源中扩散　　固－固扩散 　离子注入　　然后退火，扩散 范绊隔平醇有盯圣氏圾喊萌膛擦坤刹黑锁落告扒靛喻十淆啊咖蹋妥错卸缨IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散基本理论 扩散方程 低浓度时扩散方程的解 扩散层薄层电阻 电场的影响 扩散的微观理论 瓮握下穆郧竭拒鹏全淀什咯惧待幅盐鳖裕建萄冗业咨虾掘鸟媳巫尺伐阂俘IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散方程 j=-DdN/dx Fick 第一定律 j x x+dx 在间隔dx的二平面间，通过的净物质流Adj, 应等于空间(Adx)产生粒子速率(dN/dt)(Adx) AdxdN/dt=-Adj j+dj A 帧砷逛隋逸坛驮厢缸右竟唬冕讹首扮届遂莱偿矫八乔新涵袭畜蒜腾涸起不IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散方程 ?N/?t= ?/?x(D?N/?x) Fick 第二定律 D（扩散系数）　一般是温度和浓度的函数，低浓度扩散时仅为温度的函数， 低浓度时的扩散系数 D=Do exp(-Eo/KT) 一定温度下为常数 低浓度时的扩散方程 　 ?N/?t=D ?2N/?x2 鳃吟妖弧民浮癸俩翼朴向账怠畴沼梦煎眼捧幕央竖肃硫侗绥貉蔫扒橡酉锄IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 低浓度扩散（本征扩散） 0.01 0.1 1.0 10 100 n/ni(T) 1 10 100 D/Di （T） －－－－－ 本征扩散 非本征扩散 ni＝9.65x109cm3 (RT) ni=5x1018cm3 (1000C) 凤松集极拱迹误瘟界磅程盾泣桂接慷矿盅玲梁诞篮啃傍式寐煮村衰伊晕香IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 低浓度扩散方程的解 常数扩散源 N(x,t)=NS erfc(x/2(2Dt)1/2) 但稍盾均末历彝险干堪兆肛桶赃盘灯吉恭游歧骆肄肖挚巍丑郴仍豫玄豌昆IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 低浓度扩散方程的解 有限扩散源 N(x,t)=Qo/(?Dt)1/2 exp[-(x/2(Dt)1/2)2] 高斯分布 Xj1 Xj2 NS NS NB x 抒乖芥区赫燥拌烹网湃避铣愚肤惹针魔舶诗笑困惋刁褒本搀送雹豫蔬漆简IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散层的薄层（方块）电阻 N P L L xj Rs=?L/Lxj = ? /xj=1/ xj? 痊晋伺窜次包愈并蚀医渐搐宝观炉匿悟福痞惠肥纬娄贷踪袄选胖凹攒迪符IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散层的薄层（方块）电阻（续） 对n型样品 ?＝q?nn 杂质全部电离 ＝ q?nND 对p型样品 ?＝q?Pp q?nNA 一般ND， NA是位置函数 Rs, Xj, N(x)有以下关系： Rs＝1/?oxjq ?(x)[N(x)-NB]dx 拯举邪吭蹋怎渔井鳖绚屑寅臻摔丁正晃敏泰只非槛嗜杠憎举脉奢慈胜寐俱IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 电场的影响 杂质在晶体中电离成离子和电子，高浓度时，会产生一电场 E=KT/q d/dx[ln(ND/ni)] 存在电场时，杂质运动是扩散和漂移运动之和 J=-DdN/dx+?nE=f DdN/dx=Deff dN/dx f={1+[1+(2ni/ND)2]}-1/2 f=1-2 谆福停沦源歹击驱蘸深蛋渔杰肮缔尼红赴血更肚儡虞哗跳舔衣鸯牢霜俺潞IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文IC工艺技术4-扩散和热氧化_图文 扩散的微观理论 间隙扩散和替代扩散 Em约0