半导体工艺原理扩散VIP免费

第2章扩散““扩散扩散””是一种基本的掺杂技术。通过扩散可将一定种类和数量的杂质掺入硅片或其它晶体中，以改变其电学性质。OxideOxidep+SiliconsubstrateDiffusedregionNDopantgas掺杂技术的种类离子注入扩散扩散掺杂可形成PN结、双极晶体管的基区、发射区、隔离区和隐埋区、MOS晶体管的源区、漏区和阱区，以及扩散电阻、互连引线、多晶硅电极等。LOIAp+Siliconsubstratep-Epitaxiallayern-wellP-wellTidepositionBP-P+n++n+nn+n+n-CEFDGHP+p++p+pJLI氧化硅NKMP沟道晶体管N沟道晶体管在硅中掺入少量Ⅲ族元素可获得P型半导体，掺入少量Ⅴ族元素可获得N型半导体。掺杂的浓度范围为1014~1021cm-3，而硅的原子密度是5×1022cm-3，所以掺杂浓度为1017cm-3时，相当于在硅中仅掺入了百万分之几的杂质。1.扩散工艺定义：在一定温度下杂质原子具有一定能量，能够克服阻力进入半导体并在其中做缓慢的迁移运动。形式：替代式扩散和间隙式扩散恒定表面浓度扩散和再分布扩散硅器件生产中的两步扩散工艺在硅器件平面工艺中，常采用“两步扩散”工艺。第一步采用恒定表面源扩散的方式，在硅片表面淀积一定数量Q的杂质原子。由于扩散温度较低，扩散时间较短，杂质原子在硅片表面的扩散深度极浅，如同淀积在表面，通常称为“预淀积”。第二步是把经预淀积的硅片放入另一扩散炉内加热，使杂质向硅片内部扩散，重新分布，达到所要求的表面浓度和扩散深度。所以，这一步是有限表面源扩散，常称为“再分布”。扩散方式气态源扩散：气态掺杂剂穿过支管，通过压力罐被计量导入淀积炉管。液态源扩散：利用保护气体携带杂质蒸汽进入反应室，在高温下分解并与硅表面发生反应，产生杂质原子，杂质原子向硅内部扩散。固态源扩散：固态源在高温下汽化、活化后与硅表面反应，杂质分子进入硅表面并向内部扩散。扩散工艺主要参数结深：当用与衬底导电类型相反的杂质进行扩散时，在硅片内扩散杂质浓度与衬底原有杂质浓度相等的地方就形成了pn结，结距扩散表面的距离叫结深。薄层电阻Rs（方块电阻）表面浓度：扩散层表面的杂质浓度。方块电阻方块电阻是标志扩散层质量的另一个重要参数，一般用R□或Rs表示，单位是Ω/□。由于扩散层存在杂质浓度分布梯度，电阻率应由平均电阻率来代替，则方块电阻扩散层质量参数jjsllRxxjsxR表面浓度扩散层质量参数（1）杂质表面浓度NS由该种杂质在扩散温度下的固溶度所决定。当扩散温度不变时，表面杂质浓度维持不变；（2）扩散的时间越长，扩散温度越高，则扩散进入硅片内单单位面积的杂质总量位面积的杂质总量（称为杂质剂量杂质剂量QT）就越多；（3）扩散时间越长，扩散温度越高，则杂质扩散得越深。表面浓度的大小一般由扩散形式、扩散杂质源、扩散温度和时间所决定。但恒定表面源扩散，表面浓度的数值基本上是扩散温度下杂质在硅中的固溶度。也就是说，对于给定杂质源、表面浓度由扩散温度控制。对有限表面源扩散，表面浓度则由预淀积的杂质总量和扩散时的温度和时间所决定。但扩散温度和时间由结深的要求所决定，所以此时的表面浓度主要由预淀积的杂质总量来控制。在结深相同的情况下，预淀积的杂质总量越多，再分布后的表面浓度就越大。扩散层质量参数次表面浓度和次表面层薄层电阻次表面薄层就是指扩散表面之下，自某个深度x的平面到pn结位置之间的一个薄层。次表面层薄层电阻可表示为:扩散层质量参数jejcjejcsbxxxxR1二、结深的测量二、结深的测量测量结深的方法主要有磨角法磨角法、磨槽法（磨槽法（滚槽法））和光干涉法光干涉法。jtgxaa11、磨角染色法、磨角染色法将扩散片磨成斜角（1~5），用染色液进行染色以区分N区和P区的界面。常用的染色液是浓氢氟酸加0.1~0.5体积的浓硝酸的混合液。最后通过下面的公式可求出结深，22、磨槽染色法、磨槽染色法适用于测量浅结。2222jxRbRa22j2abxR式中，R是磨槽圆柱体的半径，a和b由显微镜测出。若R远大于a和b，则上式可近似为33、光干涉法、光干涉法j2xN断面SEM法测结深1、四探针法测薄层电阻ＩVRs=kV/IsP扩散分布分析无穷大样品有...