第四章 1半导体的高温掺杂.ppt

第四章半导体的高温掺杂掺杂（doping）：将一定数量和一定种类的杂质掺入硅中，并获得精确的杂质分布形状（dopingprofile）。掺杂过程4.1扩散现象扩散模型1.热扩散法掺杂氧化扩散炉扩散炉中的硅片热扩散步骤预淀积（预扩散）推进（主扩散）二维扩散（横向扩散）Xj(a)间隙式扩散(interstitial)替位式扩散：杂质离子占据硅原子的位置
1.恒定表面源扩散：恒定源扩散过程
实际是预淀积过程

2.有限源扩散：有限表面源扩散
实际上是杂质的再分布（驱入）17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。2、恒定表面源扩散：表面杂质浓度恒定为Cserfc(x)=ComplementaryErrorFunction=1-erf(x)：称为特征扩散长度3）杂质浓度梯度表面杂质浓度不变
扩散时间越长，杂质扩散距离越深，进入衬底的杂质总量越多。
杂质分布满足余误差函数分布固溶度（solidsolubility）：在平衡条件下，杂质能溶解在硅中而不发生反应形成分凝相的最大浓度。
固溶度－热力学最大浓度
超过电固溶度的杂质可能形成电中性的聚合物，对掺杂区的自由载流子不贡献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,杂质来自扩散前表面淀
积的一薄层中的杂质原子。这种类型的扩散称为有限表面源扩散3、有限表面源扩散：表面杂质总量恒定为QT2）扩散结深杂质总量保持不变
扩散时间越长，扩散越深，表面浓度越低。扩散时间相同时，扩散温度越高，表面浓度下降越多
杂质分布满足高斯函数分布余误差函数分布（erfc）二步扩散一、液态源扩散
二、固态源扩散一、液态源扩散杂质源为硼酸三甲酯，硼酸三丙酯，三溴化硼
硼酸三甲酯在500℃以上分解
B(OCH3)3B2O3+CO2+H2O+…
三氧化二硼在900℃左右与硅反应生成硼原子，淀积在硅片表面2B2O3＋3Si3SiO2+4B液态源扩散－－常用POCl3，在氮气携带下（加入少量氧气），把杂质源通入石英管内4.3扩散层参数测量指一个正方形的薄膜导电材料边到边“之”间的电阻，如图所示2.物理意义
薄层电阻的
大小直接反映了扩散入硅内部的净杂质总量

q电荷，载流子迁移率，n载流子浓度
假定杂质全部电离
载流子浓度=杂质浓度n=N则：

Q：从表面到结边界这一方块薄层中
单位面积上杂质总量2.方块电阻测量材料电阻1.结深的定义

xj:当x=xj处

Cnx(扩散杂质浓度)=Cb(本体浓度)
2.结深的计算扩散常用杂质源扩散制程的缺点 第四章复习