Физико-химические основы технологии электронных средств. Смирнов В.И. - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

32
ют существенную роль. Для осуществления диффузии обычно полупроводни-
ковые пластины помещают в нагретую до высокой температуры кварцевую
трубу диффузионной печи. Через трубу пропускают пары легирующей приме-
си, которые адсорбируются на поверхности пластин и диффундируют в кри-
сталлическую решетку полупроводника.
Отличительной особенностью диффузии при изготовлении микросхем
является то, что примеси вводят в полупроводниковую пластину локально
в
ограниченные защитной маской окна, а сам процесс осуществляют в две ста-
дии: предварительная загонка нужного количества примеси
в приповерхностный слой пластины и последующая разгонка примесных ато-
мов на требуемую глубину до необходимого уровня концентрации. Вследствие
малой глубины проникновения примесных атомов в пластину можно считать,
что их концентрация изменяется только в одном направлении. Поэтому в даль-
нейшем рассматривается только одномерный случай диффузии.
Механизмы диффузии. Модель процесса диффузии
Диффузия представляет собой процесс движения примесных атомов
в
кристаллической решетке. В отличие от диффузии в газовой фазе перемеще-
ние атомов в кристалле осуществляется скачками. Эти скачки происходят во
всех направлениях и суммарный поток определяется статистическим усредне-
нием за определенный период времени. Атомы кристалла образуют простран-
ственную периодическую структуру. Примесный атом, перемещаясь по кри-
сталлу, постоянно перескакивает из одного устойчивого состояния в
другое.
Для того чтобы осуществился такой перескок, необходимо, чтобы атом получил
от кристаллической решетки энергию, достаточную для
преодоления потенци-
ального барьера, удерживающего атом в устойчивом состоянии. Кроме этого,
необходимо также, чтобы конечный пункт перескока примесного атома был
свободен. Высота потенциального барьера, называемого
энергией активации
диффузии
, для большинства материалов имеет значение 1 − 4 эВ, а расстояние
между соседними потенциальными барьерами соответствует постоянной ре-
шетки и примерно равно 0,1 − 0,3 нм.
Примесные атомы в кристалле могут перемещаться либо по вакансиям
(свободным узлам кристаллической решетки), либо по междоузлиям. Соответ-
ственно этому различают два основных механизма диффузии: диффузия по ва-
кансиям (диффузия замещения) и диффузия по междоузлиям (диффузия вне-
дрения). Диффузия по междоузлиям происходит в сотни тысяч раз быстрее, чем
диффузия по вакансиям. Это объясняется тем, что при диффузии по вакансиям
необходимым условием является наличие вакансии вблизи диффундирующего
атома, а это представляет собой относительно редкое событие, поскольку кон-
центрация вакансий в кристалле невелика. При
диффузии по междоузлиям та-
кое условие несущественно, поскольку большинство междоузлий свободно. Ре-
ально имеет место комбинация этих двух механизмов, но один из них обычно

Страницы