集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件 4.4热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素.pptx

集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺主讲/田丽王蔚 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素第四章 扩散 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素杂质的实际分布与理论分布存在偏差，主要原因为：扩散系数在某些场合不是常数；实际扩散过程中存在横向效应；硅衬底的晶向、晶格完整性等也对扩散速率、杂质分布有影响；还有Fick定律解释不了的效应：氧化增强扩散、发射区推进、场助扩散等效应。 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 1氧化增强扩散在热氧化过程中原存在硅内的某些掺杂原子显现出更高的扩散性，称为氧化增强扩散(OED)。N-Si，CB1019P-Si氮化硅氧化层BOED硼、磷在氧化气氛中的扩散存在明显增强现象，砷也有此现象。原因是氧化诱生堆垛层错产生了大量自填隙Si，而填隙-替位式扩散中的“踢出”机制提高了扩散系数。 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 2氧化阻滞扩散氧化阻滞扩散现象P-Si，CB1019N-Si氮化硅氧化层Sb氧化阻滞扩散锑有氧化阻滞扩散现象。因为锑扩散是以替位方式进行，氧化层错带来的自填隙硅不断填充空位，降低了窗口下空位的浓度，锑在氧化气氛中的扩散被阻滞，使得氧化窗口下方的扩散结变浅。 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 3发射区推进效应又称发射区陷落，在npn窄基区晶体管制造中，如果基区和发射区分别扩硼和磷，发现发射区正下方的基区(称内基区)要比不在发射区正下方的基区(称外基区)深，即在发射区正下方硼的扩散有了明显的增强。N-SiP-Siδ扩PN-Si基区集电区发射区是由于磷扩时，磷与空位相互作用形成的PV对会发生分解，增加了空位的浓度，而加快了陷落区域(δ)硼的扩散速度。 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 4横向扩散效应N-SiSiO2P-Si 硅内浓度比表面浓度低两个数量级以上时，横向扩散的距离是纵向扩散的0.75-0.85倍，浓度高时是纵向的0.65-0.7倍。恒定源扩散限源扩散 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 4横向扩散效应对于经过扩散掺杂的衬底，杂质浓度在横向是均匀的，但在纵向则递减，若在这种衬底上扩散，窗口边缘处的横向扩散结深将明显小于纵向扩散结深。 热扩散工艺中影响杂质分布的其它因素 5场助扩散效应是指施主杂质或受主杂质在硅中的扩散，是以电离后的离子和电子或空穴各自进行的扩散运动。电子或空穴的扩散速度比离子快，在硅内形成内建电场E，电场方向正好起着帮助运动较慢的离子加速扩散作用。C 1019原子/cm3时，D不再是常数。PP+P+P+___EBB-B-B-+++E 扩散工艺质量与检测评价扩散质量的工艺参数主要有：结深xj，杂质表面浓度Cs，方块电阻R□。工艺参数的获取方法：解扩散方程可以得到计算值对扩散后芯片检测：xj、Cs、R□ 另外，通过测量扩散后芯片的电学特性：pn结的I-V曲线等，也能了解扩散工艺情况。