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恒定表面浓度的扩散

有限源扩散时的初始条件图:
在有限源扩散情况下,表面浓度 与扩散深度成反比,扩散愈深, 则表面浓度愈低。
扩散结深
xj A Dt
决定扩散结深的因素共有4个:
1、衬底杂质浓度NE 2、表面杂质浓度Ns 3、扩散时间t 4、扩散温度T
扩散层的方块电阻
对扩散结深影响最大的因素是扩 散温度和扩散时间,特别是扩散 温度。因此,在扩散过程中炉温 的控制很关紧要,通常要求炉温 的偏差小于等于±1℃。
但需先行约定是先平后 直还是先直后平的平直 顺序
需要指出的是,图形的“非”运算 同其它的图形逻辑运算一样,都是
两个或两组图形间的运算
以λ为基础的设计规则
恒定表面浓度的扩散
在t=0,x>0时,N(x,0)=0; 在t≥0,x=0时,N(0,t)=Ns=常数; 在t ≥0,x->∞时,N( ∞,t)=0。
1 e dy N(x,t)=Ns
2
x / 2 Dt y2
0
余误差函数分布图:
扩散开始时,表面放入一定量的 杂质源,而在以后的扩散过程中 不再有杂质加入,这种扩散就是 有限源的扩散。
±1.2 ±2
±3
±3.7 ±4.3 ±4.8 ±5.3 ±5.7
σ σ σ σσ σσσ
二氧化硅网络
每一个硅原子的周围有四个氧原子, 构成所谓硅-氧正四面体;而两个相 邻的SiO4四面体之间则依靠公用一个 顶角氧而联系起来,这种把两个SiO4 四面体联系起来的氧原子称为桥键氧。 整个SiO2玻璃就是由这种SiO4四面体 依靠桥键氧相连而混乱排列所构成的, 是三维的环状网络结构。显然, SiO2 玻璃的这种结构是较疏松的。在正常 情况下,其中氧原子与硅原子数目之
这两种SiO2表面经过干氧氧化后,都可转化为 与光刻胶粘附很好的硅氧烷。
氧化层表面出现斑点 氧化层针孔 界面态
在生产实践中,测量 SiO2层厚度的方法,目 前用的最多的是光干涉 法。
光刻示意图:
侧向腐蚀示意图:
光刻胶的厚度 光刻胶浓度 投影曝光
金属-半导体接触
低势垒接触
例如Au-Si(p型) Pt-Si(p型)
在低温SiO2上淀积一层磷-铝混合物
磷硅玻璃(P2O5. SiO2)钝化
版图的长度单位
图形层定义 任何层的图形都可用同层 文字注释,一个图形层与一块掩模对应。 图形边框和填充的颜色、线型与线条粗 细、填充花案等,均为非本质的属性
常用的数据格式有:Calma GDSⅡ格式, CIF格式,EDIF格式
比为2:1。
HCl的氧化过程,实质上就是在热生长 SiO2膜的同时,往SiO2中掺入一定数 量的氧离子的过程。氧离子较多的填补 了界面附近的氧空位,形成Si-Cl负电 中心,因此降低了固定正电荷密度和界 面态密度(可使固定正电荷密度降低约 一个数量级)。
杂质在SiO2中的扩散系数
杂质在SiO2层中的扩散系数D与温度T之间的关 系,和在硅中的类似,也有指数关系:
D D exp(E / kT )
掩蔽杂质扩散所需要的最小的
SiO2层厚度
X0是N(x)比表面浓度Ns降低3个数量级时的 SiO2厚度
[即x0是当(N(x)/Ns)=10-3时的x值],
x0 4.6 Dt
高温氧化(或称为热氧化)就是把硅衬 底片置于1000℃以上的高温下,并通 入氧化性气氛(如氧气、水汽),使衬 底本身表面的一层硅氧化成SiO2。这是 就地取材的一种好方法。
dxxj j
1 2
dt t
1 2
dD D
1 2
1 ln(NS/ NB)
dNB NB
1 2
ln(
1 NS /
NB)
扩散温度与扩散时间的选择
预沉积的温度T不可过低
主要扩散方法

一、液态源扩散
二、固态源扩散
箱法扩散:在高温下,杂质氧化物
源的蒸气将充满整个箱内空间,并与硅
在表面起作用。
三、固-固扩散
高复合接触
以上讨论说明,简单的金属-半导体接触不 是欧姆接触,必须要采取半导体高掺杂或在 接触面附近出掺入大量强复合中心等措施, 才能成为良好的欧姆接触,为了提高器件的 稳定性、可靠性,对金属电极系统还必须从
其他方面作更深入的研究。
电迁移
偏压温度试验测定可动正离子 (BT试验)
低温钝化(LTP)技术
低温淀积掺杂氧化层
高浓度浅扩散中的反常现象
高浓度磷扩散的反常浓度分布图:
结深和方块电阻的测量
四探针法测量电阻率
离子注入设备
注入离子的浓度分布
_
P(R)
1
2
exp[
( RRp ) 2
2 2
]
注入离子浓度的下降表格:
N/Nmax
_
x RF
0.5 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7
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