扩散工艺培训以及常见异常处理20151122解释.pdf

扩散工艺培训以及常见异常分 析处理 张洪栋 2015.11.22 1 ? 扩散基本原理 2 ? 吸杂技术分类形式 3 ? 机台常识与基本操作 4 ? 异常问题及解决方法 5 ? 安全常识 1. 扩散基本原理 1.1 扩散的基本概念 扩散现象： ? 气体在空气（气体）中的扩散 ? 气体在液体中的扩散 ? 液体在液体中的扩散 ? 固体在液体中的扩散 ? 固体内的扩散： 气体、液体、固体在固体中的扩散 1.1 扩散的基本概念 扩散系统： 扩散物质、扩散介质 扩散的概念： 当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度 等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定 向迁移过程。 扩散是一种传质过程 扩散的本质是质点的热运动 1.2 扩散的基本特点 不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中： 对流、扩散 固体中 ：扩散 注：对流（convection）：流体各部分之间发生相对位移，依靠冷热流体互相 掺混和移动所引起的热量传递方式。 1.2 扩散的基本特点 扩散的分类 互扩散：有浓度差的空间扩散 （1）按浓度均匀程度分 自扩散：没有浓度差的扩散 （2） 按扩散方向分 顺扩散（下坡扩散）：由高浓度区向低浓度区的扩散 逆扩散（上坡扩散）：由低浓度区向高浓度区的扩散 体扩散：在晶粒内部进行的扩散 （3） 按原子的扩散途径分 表面扩散：在表面进行的扩散 晶界扩散：沿晶界进行的扩散 1.3 扩散方式 替位式扩散 这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大，它沿着硅晶体内 晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不 改变原来硅材料的晶体结构。 硼、磷、砷等是此种方式。 杂质原子 晶格空位 Si原子 1.3 扩散方式 填隙式扩散 这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体 后，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一个 硅原子间隙逐次跳跃前进。 镍、铁等重金属元素等是此种方式。 杂质原子 Si原子 1.4 扩散方程 恒定源扩散 整个扩散过程中，硅片 表面浓度CS保持不变. 扩散方程： ?C ?2C ? D ?t ?x2 1.4 扩散方程 限定源扩散 杂质源限定在硅片表面 薄的一层，杂质总量Q 是常数. 扩散方程： ?C ?2C ? D ?t ?x2 1.4 扩散方程 氧化增强扩散（oxidation enhanced diffusion）OED：对于原子B或P来说，其在硅中 的扩散可以通过间隙硅原子进行。氧化时由于体积膨胀，造成大量Si间隙原子注入， 增加了B和P的扩散系数。 1.4 扩散方程 杂质在硅中的固溶度： 杂质扩散进入硅中后， 与硅形成固溶体。在 一定的温度下，杂质 在硅中有一个最大的 溶解度，其对应的杂 质浓度，称该温度下 杂质在硅中的固溶度。 固