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半导体制造工艺之扩散原理概述.pptx
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半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理
(
下
)
上节课主要内容
1
、掺杂工艺一般分为
哪两步?结深?薄层电
阻?固溶度?
2
、两种特殊条件下的
费克第二定律的解及其
特点?特征扩散长度?
预淀积+退火。预淀积:气固相预淀积
扩散或离子注入。
R
s
:表面为正方形的
半导体薄层(结深),在平行电流方向
所呈现的电阻,单位为
/
,反映扩散
入硅内部的净杂质
总量。
固溶度: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。
表面浓度恒定,余误差函数分布
(erfc)
。随时间变化:杂质总量增加,扩
散深度增加
杂质总量恒定,高斯函数
/
正态分布
(Gaussian)
。随时间变化:表面浓度下
降,结深增加
1
Dt
x
C
t
x
C
s
2
erfc
,
Dt
x
Dt
Q
t
x
C
T
4
exp
,
2
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理
(
下
)
如何判断对费克定律应用何种解析解?
当表面浓度为固溶度时,意味着该分布是余误差分布
当表面浓度较低时,意味着该分布是经过长时间的推进
过程,是高斯分布。
费克定律解析解的应
用
本征扩散时,理想边界条件下的解。实际情况需要修
正,如:
高浓度
电场效应
杂质分凝
点缺陷
…
2
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理
(
下
)
例题:
CMOS
中的
p
阱的形成。要求表面浓度
C
s
=4x10
17
cm
-
3
,结深
x
j
=3
m
m
。
已知衬底浓度为
C
B
=1×10
15
cm
3
。
设计该工艺过程。
离子注入
+
退火
3
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理
(
下
)
假定推进退火获得的结深,则根据
该数值为推进扩散的“
热预算
”。
解:
1
)假设离子注入
+
推进退火
4
Dt
x
Dt
Q
t
x
C
4
exp
,
2
2
9
1
5
1
7
2
4
2
cm
1
0
7
.
3
10
1
0
4
ln
4
1
0
3
ln
4
B
s
j
C
C
x
Dt
Dt
x
C
C
j
s
B
4
exp
2
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理
(
下
)
2
)推进退火的时间
假定在
1
100
C
进行推进退火,则扩散系数
D
=1.5×10
-13
cm
2
/s
3
)所需离子注入的杂质剂量
可以推算出
该剂量可以很方便地用离子注入实
现在非常薄的范围内的杂质预淀积
5
h
ou
r
s
8
.
6
sec
cm
10
5
.
1
cm
1
0
7
.
3
2
13
2
9
in
dr
iv
e
t
2
1
3
9
17
cm
10
3
.
4
10
7
.
3
10
4
Dt
C
Q
s
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