Ga在SiOSI結(jié)構(gòu)下的開(kāi)管摻雜

1、6.1 Ga在SiO2/Si系開(kāi)管摻雜的背景6.1.1 傳統(tǒng)擴(kuò)散雜質(zhì)的選擇選擇雜質(zhì)的依據(jù)應(yīng)主要考慮它在硅中的固溶度、擴(kuò)散系數(shù)及二氧化硅對(duì)其的掩蔽程度等方面。對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的選擇，通常希望先擴(kuò)散雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)要比后擴(kuò)散的小，因?yàn)檫@樣可以減小后擴(kuò)散時(shí)對(duì)前面形成的雜質(zhì)分布的影響。 在傳統(tǒng)的硅器件平面工藝中，多年來(lái)選擇硼與磷一對(duì)雜質(zhì)相匹配?？傊?，由于B在硅中的固溶度、擴(kuò)散系數(shù)與N型發(fā)射區(qū)磷相匹配，且SiO2對(duì)其又有良好的掩蔽作用，故早就被NPN硅平面器件選作為理想的基區(qū)擴(kuò)散源。而Ga只因SiO2對(duì)其不起掩蔽作用，一直未發(fā)揮應(yīng)有的作用。 6.1.2 開(kāi)管擴(kuò)鎵的出現(xiàn)及與其他工藝的比較為了滿(mǎn)足高反壓及電力電子器

2、件的制備需要，推出了硼鋁（B-Al）涂層擴(kuò)散和閉管Ga擴(kuò)散工藝。近年來(lái)，人們巧妙地利用Ga具有強(qiáng)穿透SiO2的能力，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)管SiO2/Si系統(tǒng)下的Ga摻雜。 B-Al涂層工藝、閉管擴(kuò)鎵工藝、開(kāi)管擴(kuò)鎵工藝之間的比較見(jiàn)表所示。B-Al涂層擴(kuò)散閉管擴(kuò)鎵開(kāi)管擴(kuò)鎵主要步驟清洗配置源涂層擴(kuò)散拋光預(yù)擴(kuò)B再分布清洗裝片抽空擴(kuò)散破管取片清洗氧化擴(kuò)鎵摻雜方式二次分爐摻雜，硅片在爐外存留時(shí)間較長(zhǎng)，污染嚴(yán)重一次性摻雜，硅片不受外界沾污一次性摻雜，硅片不受外界沾污擴(kuò)散中保護(hù)方式無(wú)保護(hù)真空保護(hù)擴(kuò)散SiO2、N2、H2保護(hù)雜質(zhì)分布余誤差或高斯分布余誤差分布余誤差或高斯分布次表面層濃度變化急陡分散、難控制變化交緩，分散性小

3、較好控制變化平緩，分散性小，較好控制有效基區(qū)濃度低高較高反壓水平高、分散低、一致性好較高、一致性好設(shè)備與操作簡(jiǎn)單、復(fù)雜、煩瑣簡(jiǎn)單6.1.3 Ga在SiO2/Si系下單溫區(qū)開(kāi)管摻雜的產(chǎn)生 經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明，Ga在裸硅下的開(kāi)管摻雜和在SiO2/Si系下的開(kāi)管摻雜具有兩種不同的摻雜效應(yīng)，得到兩種截然不同的摻雜效果。由于裸硅表面存有大量懸掛鍵且暴露在氣相中，易造成分子、原子和離子類(lèi)型的雜質(zhì)污染，在高溫下很容易形成Ga的局部富集產(chǎn)生合金點(diǎn)、凹坑和硅片邊緣的棉絮狀物質(zhì)，擴(kuò)散表面不均勻、重復(fù)性差；而Ga在SiO2/Si系下擴(kuò)散，擴(kuò)散表面狀況良好，不容易產(chǎn)生合金點(diǎn)和腐蝕坑，擴(kuò)散濃度容易控制而且重復(fù)性好。6.2

4、開(kāi)管擴(kuò)鎵原理6.2.1 擴(kuò)散裝置與系統(tǒng)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng) 開(kāi)管擴(kuò)鎵裝置示意圖2322()()()()Ga OHGaOH O+固氣氣氣23222()2()()2()Ga OHGa OH O+固氣氣氣2322()()2()()Ga OHGaH O+固氣氣氣在設(shè)定的擴(kuò)散條件下，該系統(tǒng)內(nèi)的主要化學(xué)反應(yīng)為22()()()()GaOHGaH O+氣氣氣氣222()()()()H OSiSiOH+氣氣固氣()()GaGa氣固通過(guò)上述反應(yīng)，最終生成元素Ga，由Ga的高蒸氣壓形成表面恒定源。6.2.2 開(kāi)管擴(kuò)鎵的主要步驟 開(kāi)管擴(kuò)鎵的整個(gè)過(guò)程包括氧化、預(yù)沉積和再分布三個(gè)主要步驟完成。 1冷水自然滴法氧化 實(shí)驗(yàn)得出，冷水

5、自然滴法的氧化速率和SiO2薄膜的致密度均介于常規(guī)濕氧氧化和干氧氧化之間，該方法要求在結(jié)束氧化前的10分鐘停止滴水。一般氧化溫度設(shè)定為1150，滴水速率為2030滴/min。 2Ga的預(yù)沉積3Ga的再分布 開(kāi)管擴(kuò)鎵可在同一擴(kuò)散爐內(nèi)，先后完成預(yù)沉積和再分布，再分布后的硅片直接進(jìn)行一次光刻，刻出發(fā)射區(qū)窗口，中間不需要做任何處理，以下工序同常規(guī)工藝。 6.2.3 Ga在SiO2/Si結(jié)構(gòu)下的擴(kuò)散原理 首先制備摻雜時(shí)間不同的擴(kuò)散樣品，分別用幾種不同的測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量與表征，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行論述 。 1樣品的制備 在同一擴(kuò)散條件下，分別進(jìn)行10min摻雜+10min恒溫，20min摻雜+10恒

6、溫，30min摻雜+10恒溫，制備出三種摻雜時(shí)間不等的擴(kuò)散樣品。設(shè)上述三個(gè)樣品編號(hào)為K1、K2、K3。 2樣品的測(cè)試與表征 用HF溶液去掉SiO2薄層，用SDY-4型數(shù)字式四探針測(cè)試儀測(cè)量表面方塊電阻，對(duì)每個(gè)樣品的中心位（a）、上（b）、下（c）、左（d）、右（e）5個(gè)均勻分布的點(diǎn)進(jìn)行R測(cè)量，其結(jié)果見(jiàn)表 R測(cè)試值abcdeRK1148.0147.6148.3148.0148.0RK283.584.083.584.283.5RK364.064.064.264.064.0 三種不同樣品的R測(cè)量值 采用ASR-100C/2自動(dòng)擴(kuò)展電阻探針測(cè)量上述三種樣品的濃度分布，擴(kuò)展電阻（SRP）法測(cè)量的Ga原子

7、濃度隨深度的變化曲線(xiàn)如圖所示。摻雜時(shí)間不等的擴(kuò)展電阻（SRP）濃度分布曲線(xiàn) （a）摻雜10min 摻雜時(shí)間不等的擴(kuò)展電阻（SRP）濃度分布曲線(xiàn) （b）摻雜20min （c）摻雜30min 采用IMS-4f型二次離子質(zhì)譜儀對(duì)上述樣品進(jìn)行二次離子質(zhì)譜（SIMS）測(cè)量，分別得到Ga的計(jì)數(shù)強(qiáng)度與濺射時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示。其中SiO2-Si之間的界面是通過(guò)氧元素的突然下降峰來(lái)界定。 三種不同樣品的SIMS曲線(xiàn) （a）K1的SIMS曲線(xiàn) （b）K2的SIMS曲線(xiàn) 三種不同樣品的SIMS曲線(xiàn) （c）K3的SIMS曲線(xiàn) 若將強(qiáng)度-時(shí)間兌換成濃度與深度的關(guān)系曲線(xiàn)，并將它們合并在一起組成的曲線(xiàn)組如圖所示。 樣品

8、SIMS濃度分布曲線(xiàn)組 利用原子力顯微鏡（AFM）對(duì)輕摻雜、重?fù)诫s和未摻雜的SiO2表面進(jìn)行掃描，由AFM的1m2微結(jié)構(gòu)的掃描圖如圖所示。 摻雜程度不同的AFM表面形貌 （a）未摻雜的SiO2表面 （b）輕摻雜的SiO2表面 （c）重?fù)诫s的SiO2表面 3Ga在SiO2中的擴(kuò)散Ga在SiO2中的運(yùn)動(dòng)也是一種擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，應(yīng)符合菲克一 維擴(kuò)散方程( , )NJ x tDx= -可以得出結(jié)論：通過(guò)SiO2薄膜Ga的總流量，在擴(kuò)散溫度相同的條件下正比于擴(kuò)散時(shí)間；SiO2薄膜實(shí)質(zhì)性的作用不在于儲(chǔ)蓄Ga，而是快速傳遞與輸運(yùn)Ga。從該意義上講，這與Ga在SiO2中的固溶度小，而擴(kuò)散系數(shù)大的屬性相吻合。 4Ga

9、在SiO2-Si界面的固-固擴(kuò)散與傳統(tǒng)固-固擴(kuò)散相比，區(qū)別只在于SiO2薄層中的雜質(zhì)含量為非固定量，是由擴(kuò)散條件所決定下的流動(dòng)量。按照固-固擴(kuò)散原理，經(jīng)SiO2薄層快速吸收和輸運(yùn)過(guò)來(lái)的雜質(zhì)Ga，分別按照它在SiO2和Si中的平衡濃度進(jìn)行再分配。 5Ga在Si中的擴(kuò)散在整個(gè)擴(kuò)散期間，Ga2O3與H2反應(yīng)在汽-固的相界面形成Ga的恒定表面源，若把SiO2薄膜視為Ga的過(guò)渡區(qū)，那么Ga在硅中的預(yù)沉積仍然可以用余誤差函數(shù)方程式進(jìn)行描述( , )2sxN x tN erfcDt驏=桫綜上所述，Ga在SiO2/Si結(jié)構(gòu)下的開(kāi)管擴(kuò)散原理可總結(jié)為：Ga2O3與H2在高溫下反應(yīng)生成元素Ga并形成表面恒定源；Ga

10、原子經(jīng)過(guò)SiO2薄膜的快速吸收與輸運(yùn)到達(dá)SiO2-Si的界面，依靠固-固擴(kuò)散原理，憑借它在Si內(nèi)具有較高溶解度特性而獲得了較高的表面濃度，其濃度分布服從余誤差函數(shù)；擴(kuò)入硅體內(nèi)的雜質(zhì)總量近似等于SiO2薄膜的輸流量；Ga通過(guò)SiO2-Si界面（理想Si表面）擴(kuò)入硅體內(nèi)，可得到高均勻性的擴(kuò)散表面和非常平坦的PN結(jié)。6.3 Ga在SiO2/Si結(jié)構(gòu)下的分布規(guī)律6.3.1 開(kāi)管擴(kuò)鎵模型的初步建立從不同摻雜時(shí)間的三條分布曲線(xiàn)的變化規(guī)律，反應(yīng)出Ga在SiO2/Si系下的擴(kuò)散特性具體表現(xiàn)為：Ga在SiO2/Si系統(tǒng)中的濃度分布是連續(xù)的；Ga在SiO2中的濃度梯度隨摻雜時(shí)間的增加而增大；Ga在Si一側(cè)濃度分布

11、隨摻雜時(shí)間的增加而逐漸上移；Ga在SiO2-Si界面上的分凝程度隨摻雜時(shí)間的增加而快速增大。 形成上述分布結(jié)果的原因最終歸結(jié)為Ga本身在SiO2、Si內(nèi)所具有不同的擴(kuò)散特性而產(chǎn)生的必然結(jié)果。其一，Ga在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)很大，而固溶度很低（1250下，Ga在Si中的固溶度比在SiO2中的固溶度要高出3個(gè)數(shù)量級(jí)），在此種擴(kuò)散特性的制約下，SiO2薄膜只能快速傳遞Ga而不能大量?jī)?chǔ)Ga，這是實(shí)現(xiàn)開(kāi)管擴(kuò)鎵的先決條件。其二，由于Ga在Si中相比在SiO2中有較高的溶解度特性，使得Ga在SiO2-Si界面分凝后，會(huì)以較高的平衡濃度擴(kuò)散入硅內(nèi)，這是實(shí)現(xiàn)開(kāi)管擴(kuò)鎵的重要條件。兩者的連續(xù)性確立了開(kāi)管擴(kuò)鎵模型 開(kāi)

12、管擴(kuò)鎵模型 6.3.2 Ga在SiO2/Si結(jié)構(gòu)的分布規(guī)律 Ga在Si中的分布規(guī)律曲線(xiàn) 6.3.3 Ga在SiO2-Si界面上的分凝效應(yīng)1預(yù)沉積過(guò)程近硅表面低濃度區(qū)的形成在預(yù)沉積過(guò)程中，雜質(zhì)源Ga2O3與氫氣的化學(xué)反應(yīng)生成水汽，水汽自然會(huì)引起硅的熱氧化，這種外加的熱氧化反應(yīng)同樣會(huì)使已含有雜質(zhì)硅的表面發(fā)生分凝效應(yīng)。 這種再分布取決于幾個(gè)因素： （1）SiO2-Si界面處的雜質(zhì)分凝系數(shù)2SiSiONmN=（2）雜質(zhì)在SiO2和Si中的擴(kuò)散系數(shù)之比 22SiOSiDDg=（3）SiO2-Si界面上的Si的氧化速率。在預(yù)沉積時(shí)，硅片處在Ga的高蒸氣壓氣氛中，元素Ga的濃度體外高于體內(nèi)，在由外向內(nèi)濃度梯

13、度的作用下，雜質(zhì)Ga按正常的規(guī)律進(jìn)行分凝，即Ga排向硅體內(nèi)一側(cè)，在硅的內(nèi)表面出現(xiàn)濃度峰，而不斷變化著的動(dòng)態(tài)硅表面其濃度處于最低位，因此近硅表面區(qū)域形成低濃度區(qū)。 2再分布過(guò)程近硅表面Ga的反擴(kuò)散特性再分布之后，硅片表面及近表面區(qū)的Ga雜質(zhì)濃度再度下降，出現(xiàn)Ga的損失現(xiàn)象，為了較全面地揭示Ga在SiO2/Si的擴(kuò)散行為，我們先觀察以下一組樣品的二次離子質(zhì)譜測(cè)量圖 預(yù)沉積的SIMS測(cè)量圖 不同再分布時(shí)間的SIMS測(cè)量圖 （a）再分布1h 不同再分布時(shí)間的SIMS測(cè)量圖 （b）再分布2h （c）再分布5h 預(yù)沉積和再分布的濃度分布組合圖 6.4 Ga基區(qū)晶體管6.4.1 Ga基區(qū)晶體管的制備及其電學(xué)

14、性能1Ga基區(qū)晶體管的制備Ga基區(qū)晶體管的制作流程為：硅片清洗一次氧化開(kāi)管擴(kuò)鎵形成基區(qū)（低濃度摻雜結(jié)深推移高濃度摻雜）一次光刻磷發(fā)射區(qū)磷擴(kuò)散后同常規(guī)，制備出NPN高反壓晶體管。2Ga基區(qū)晶體管的綜合電學(xué)性能電學(xué)參數(shù)具有良好的一致性和重復(fù)性，針對(duì)高反壓晶體管存在的問(wèn)題，解決并提高了產(chǎn)品合格率、提高了反壓水平、改善了電流特性，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗之目的，為我國(guó)的高壓器件開(kāi)辟了一條新的制備途徑。Ga基區(qū)晶體管最突出的優(yōu)勢(shì)在于，在保證其他參數(shù)優(yōu)良的前提下，顯著提高了器件的耐壓水平。其主要機(jī)理為：（1） Ga的線(xiàn)性緩變結(jié) 利用開(kāi)管擴(kuò)鎵技術(shù)其摻雜濃度隨意可調(diào)、任意組合的優(yōu)勢(shì)，在制備基區(qū)時(shí)，首先進(jìn)行低濃度摻

15、雜和結(jié)深推移相結(jié)合，在PN結(jié)前沿形成緩變式雜質(zhì)分布，如圖所示。 Ga基區(qū)緩變式雜質(zhì)分布（2） SiO2對(duì)重金屬的屏蔽 Ga擴(kuò)散晶體管具有高電壓的原因還應(yīng)歸于SiO2薄層的覆蓋。因SiO2薄膜可以較好地屏蔽重金屬雜質(zhì)（Au、Fe、Cu等）的擴(kuò)散，因?yàn)樗鼈冊(cè)赟iO2中表現(xiàn)為慢擴(kuò)散特性（例如在1200下，重金屬在SiO2中的擴(kuò)散系數(shù)約為10-14cm2/s，而同溫度下在硅中的擴(kuò)散系數(shù)約為10-6cm2/s），最大程度地減少了由重金屬原子造成的復(fù)合中心密度，使反向電流，特別是高溫下的反向電流減小，亦有助于耐壓的提高和產(chǎn)品合格率、優(yōu)品率的提高。6.4.2 Ga基區(qū)晶體管的負(fù)阻效應(yīng)所謂負(fù)阻效應(yīng)，是指晶體管

16、在BUCEO發(fā)生擊穿后，電壓隨電流升高而下降，待下降至某一值后再一次真正擊穿，該現(xiàn)象稱(chēng)為負(fù)阻效應(yīng)。 兩種晶體管的IC-UCE負(fù)阻特性比較 兩種晶體管小電流下放大系數(shù)比較 為什么擴(kuò)鎵晶體管的負(fù)阻特性尤為明顯呢？ Ga雜質(zhì)在近硅表面繼預(yù)沉積和再分布屢次丟失的基礎(chǔ)上又一次丟失，從而導(dǎo)致了近硅表面Ga的耗盡特性，如圖所示。 磷擴(kuò)散后的Ga基區(qū)近硅表面的濃度分布 由于Ga在近硅表面微區(qū)域的耗盡特性，其一會(huì)導(dǎo)致發(fā)射結(jié)側(cè)空間電荷區(qū)寬度增加，引起發(fā)射結(jié)勢(shì)壘復(fù)合電流增大，從而使發(fā)射效率在小電流情況下的下降；其二由于Ga基區(qū)的表面濃度較低，在同樣的制管環(huán)境下，鎵與硼相比，抗外界沾污的能力相對(duì)減弱，導(dǎo)致基區(qū)表面的復(fù)

17、合速度和有效復(fù)合面積增大，從而會(huì)使基區(qū)小電流情況下的輸運(yùn)系數(shù)下降。總之，由于Ga的擴(kuò)散系數(shù)DSiO2DSi，Ga基區(qū)表面雜質(zhì)經(jīng)磷擴(kuò)散再分布（二次氧化）的分凝過(guò)程，變?yōu)楹谋M狀態(tài)，導(dǎo)致小電流下放大系數(shù)的劣化，出現(xiàn)了明顯的負(fù)阻效應(yīng)，這是不希望的，對(duì)此應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施給以彌補(bǔ)，從而讓開(kāi)管擴(kuò)鎵技術(shù)在高反壓器件中最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。 6.4.3 Ga基區(qū)晶體管的完善與展望要減小擴(kuò)鎵晶體管的負(fù)阻特性，以增大小電流情況下的電流放大系數(shù)，歸根結(jié)底要保持住基區(qū)表面的P型雜質(zhì)濃度使其在磷擴(kuò)散的再分布即二次氧化過(guò)程中，不要過(guò)渡丟失。具體工藝方法有兩種：1補(bǔ)充擴(kuò)硼形成高濃度的基區(qū)表面2Si3N4薄膜的覆蓋在利用開(kāi)

18、管擴(kuò)鎵技術(shù)提高器件反壓水平、改善電流特性、全面提升電學(xué)性能的同時(shí)，要在基區(qū)表面進(jìn)行補(bǔ)充擴(kuò)硼，或者用氮化硅薄膜覆蓋，可大大改善晶體管小電流情況下的放大性能，以達(dá)到大幅度減小負(fù)阻特性之目的。6.5 開(kāi)管擴(kuò)鎵技術(shù)在電力電子器件中的應(yīng)用由前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)懂得了晶閘管是一種四層結(jié)構(gòu)（P1N1P2N2）的大功率半導(dǎo)體器件，其橫截面示意圖如圖。 晶閘管橫截面結(jié)構(gòu)示意圖 6.5.1 Ga階梯式深結(jié)分布在普通晶閘管中的應(yīng)用1芯片的制備與主要電參數(shù)以普通晶閘管（通稱(chēng)KP系列）容量200A為實(shí)例 :選擇電阻率100120cm的NTD單晶為襯底，拋光硅片首先經(jīng)冷水自然滴法氧化方法生長(zhǎng)一層1000nm的SiO2薄膜

19、，然后利用已設(shè)置好的開(kāi)管擴(kuò)鎵系統(tǒng)進(jìn)行第一階段Ga的低濃度摻雜。 在同一擴(kuò)散爐內(nèi)，用H2置換N2進(jìn)行第二次濃度補(bǔ)償摻雜，其擴(kuò)散條件同上。然后，在N2的保護(hù)下進(jìn)行再分布，時(shí)間為15h。至此，完成了開(kāi)管擴(kuò)鎵的整個(gè)過(guò)程。用SDY-4型數(shù)字式四探針測(cè)試儀測(cè)量陪片的方塊電阻，其陪片按石英舟前、中、后區(qū)隨機(jī)取樣，每只圓片的測(cè)點(diǎn)a為圓心，b、c、d、e為四周均布，具體測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表。 測(cè)試點(diǎn)序號(hào)abcde1（前）70.27070.270.5702（中）69.8707069.869.83（后）70.870.570.570.870.8 硅表面R測(cè)試值 在完成Ga的擴(kuò)散之后，進(jìn)行一次光刻，刻出磷窗口并進(jìn)行磷擴(kuò)散，后

20、按常規(guī)工藝制造出普通晶閘管KP200A。利用晶閘管綜合參數(shù)測(cè)試儀測(cè)量其主要參數(shù)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表。 參數(shù)名稱(chēng)符號(hào)單位與測(cè)試條件測(cè)試值斷態(tài)重復(fù)峰值電壓/電流反向重復(fù)峰值電壓/電流觸發(fā)電壓/觸發(fā)電流通態(tài)峰值電壓斷態(tài)電壓臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率浪涌峰值電流（3770） 共20次全部通過(guò)DRMDRMUI125CTC=125CTC=RRMRRMIUGGIUTMUdtdudtdimAVmAVmAVVsVsA分次25CTC=25CTC=125CTC=125CTC=2025002025008 .7690. 11.6510001502Ga階梯式分布的應(yīng)用前景 Ga階梯式分布與B-Al分布對(duì)比6.5.2 Ga的

21、高斯分布在快速晶閘管中的應(yīng)用1器件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)2器件制備及主要電學(xué)參數(shù)3Ga高斯分布的應(yīng)用原理（1）器件通態(tài)特性的改善 （2）器件動(dòng)態(tài)特性的改善 （3）器件耐壓特性的改善 Ga的高斯分布 晶閘管的正向?qū)娐穲D及其工作原理圖 6.2.3 Ga在SiO2/Si結(jié)構(gòu)下的擴(kuò)散原理 首先制備摻雜時(shí)間不同的擴(kuò)散樣品，分別用幾種不同的測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量與表征，然后根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行論述 。 1樣品的制備 在同一擴(kuò)散條件下，分別進(jìn)行10min摻雜+10min恒溫，20min摻雜+10恒溫，30min摻雜+10恒溫，制備出三種摻雜時(shí)間不等的擴(kuò)散樣品。設(shè)上述三個(gè)樣品編號(hào)為K1、K2、K3。 2樣品的測(cè)試與表征

22、 用HF溶液去掉SiO2薄層，用SDY-4型數(shù)字式四探針測(cè)試儀測(cè)量表面方塊電阻，對(duì)每個(gè)樣品的中心位（a）、上（b）、下（c）、左（d）、右（e）5個(gè)均勻分布的點(diǎn)進(jìn)行R測(cè)量，其結(jié)果見(jiàn)表 采用ASR-100C/2自動(dòng)擴(kuò)展電阻探針測(cè)量上述三種樣品的濃度分布，擴(kuò)展電阻（SRP）法測(cè)量的Ga原子濃度隨深度的變化曲線(xiàn)如圖所示。摻雜時(shí)間不等的擴(kuò)展電阻（SRP）濃度分布曲線(xiàn) （a）摻雜10min 采用IMS-4f型二次離子質(zhì)譜儀對(duì)上述樣品進(jìn)行二次離子質(zhì)譜（SIMS）測(cè)量，分別得到Ga的計(jì)數(shù)強(qiáng)度與濺射時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示。其中SiO2-Si之間的界面是通過(guò)氧元素的突然下降峰來(lái)界定。 三種不同樣品的SIMS曲線(xiàn)

23、 （a）K1的SIMS曲線(xiàn) （b）K2的SIMS曲線(xiàn) 3Ga在SiO2中的擴(kuò)散Ga在SiO2中的運(yùn)動(dòng)也是一種擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，應(yīng)符合菲克一 維擴(kuò)散方程( , )NJ x tDx= -可以得出結(jié)論：通過(guò)SiO2薄膜Ga的總流量，在擴(kuò)散溫度相同的條件下正比于擴(kuò)散時(shí)間；SiO2薄膜實(shí)質(zhì)性的作用不在于儲(chǔ)蓄Ga，而是快速傳遞與輸運(yùn)Ga。從該意義上講，這與Ga在SiO2中的固溶度小，而擴(kuò)散系數(shù)大的屬性相吻合。 6.3.3 Ga在SiO2-Si界面上的分凝效應(yīng)1預(yù)沉積過(guò)程近硅表面低濃度區(qū)的形成在預(yù)沉積過(guò)程中，雜質(zhì)源Ga2O3與氫氣的化學(xué)反應(yīng)生成水汽，水汽自然會(huì)引起硅的熱氧化，這種外加的熱氧化反應(yīng)同樣會(huì)使已含有雜質(zhì)硅的表面發(fā)生分凝效應(yīng)。 這種再分布取決于幾個(gè)因素： （1）SiO2