第三章 扩散工艺 在前面“材料工艺”一章，我们就曾经讲过一种叫“三重扩散”的工艺，那是对衬底而言相同导电类型杂质扩散。这样的同质高浓度扩散，在晶体管制造中还常用来作欧姆接触，如做在基极电极引出处以降低接触电阻。除了改变杂质浓度，扩散的另一个也是更主要的一个作用，是在硅平面工艺中用来改变导电类型，制造 PN 结。 第一节 扩散原理 扩散是一种普通的自然现象，有浓度梯度就有扩散。扩散运动是微观粒子原子或分子热运动的统计结果。在一定温度下杂质原子具有一定的能量，能够克服某种阻力进入半导体，并在其中作缓慢的迁移运动。 一．扩散定义 在高温条件下，利用物质从高浓度向低浓度运动的特性，将杂质原子以一定的可控性掺入到半导体中，改变半导体基片或已扩散过的区域的导电类型或表面杂质浓度的半导体制造技术，称为扩散工艺。 二．扩散机构 杂质向半导体扩散主要以两种形式进行 ： 1．替 位 式扩散 一定温度下构成 晶体的原子围 绕 着 自己 的平衡 位 置 不 停 地 运动。其中总 有一些 原子振 动得 较 厉 害 ，有足 够的能量克服周 围 原子对它 的束 缚 ，跑 到其它 地 方 ，而在原处留 下一个“空 位 ”。这时 如有杂质原子进来，就会 沿 着 这些 空 位 进行 扩散，这叫替 位 式扩散。硼 （ B）、 磷 （ P）、 砷 （ As） 等 属 此 种扩散。 2．间 隙 式扩散 构成 晶体的原子间 往 往 存 在着 很 大 间 隙 ，有些 杂质原子进入晶体后 ，就从这个原子间 隙 进入到另一个原子间 隙 ，逐 次 跳 跃 前进。这种扩散称间 隙 式扩散。金 、铜 、 银 等 属 此 种扩散。 三． 扩散方 程 扩散运动总 是从浓度高处向浓度低处移动。运动的快 慢与 温度、 浓度梯度等有关 。其运动规 律 可用扩散方 程 表示 ，具体数 学 表达 式为： NDtN2 （ 3-1） 在一维 情 况 下，即 为： 22xNDtN （ 3-2） 式中： D 为扩散系 数 ，是描 述 杂质扩散运动快 慢的一种物理量； N 为杂质浓度； t 为扩散时 间 ； x 为扩散到硅中的距 离 。 四 ．扩散系 数 杂质原子扩散的速 度同扩散杂质的种类和 扩散温度有关 。为了定量描 述 杂质扩散速 度，引入扩散系 数 D 这个物理量，D 越 大 扩散越 快 。其表达 式为： KTEeDD0 （ 3-3） 这里：D0——当...
