擴(kuò)散工藝知識

1、第三章擴(kuò)散工藝在前面“材料工藝”一章，我們就曾經(jīng)講過一種叫“三重?cái)U(kuò)散”的工藝，那是對襯底而言相同導(dǎo)電類型雜質(zhì)擴(kuò)散。這樣的同質(zhì)高濃度擴(kuò)散，在晶體管制造中還常用來作歐姆接觸，如做在基極電極引出處以降低接觸電阻。除了改變雜質(zhì)濃度，擴(kuò)散的另一個(gè)也是更主要的一個(gè)作用，是在硅平面工藝中用來改變導(dǎo)電類型，制造PN結(jié)。第一節(jié)擴(kuò)散原理擴(kuò)散是一種普通的自然現(xiàn)象，有濃度梯度就有擴(kuò)散。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是微觀粒子原子或分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在一定溫度下雜質(zhì)原子具有一定的能量，能夠克服某種阻力進(jìn)入半導(dǎo)體，并在其中作緩慢的遷移運(yùn)動(dòng)。一.擴(kuò)散定義在高溫條件下，利用物質(zhì)從高濃度向低濃度運(yùn)動(dòng)的特性，將雜質(zhì)原子以一定的可控性摻入到半導(dǎo)體中

2、，改變半導(dǎo)體基片或已擴(kuò)散過的區(qū)域的導(dǎo)電類型或表面雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體制造技術(shù)，稱為擴(kuò)散工藝。二.擴(kuò)散機(jī)構(gòu)雜質(zhì)向半導(dǎo)體擴(kuò)散主要以兩種形式進(jìn)行：1 .替位式擴(kuò)散一定溫度下構(gòu)成晶體的原子圍繞著自己的平衡位置不停地運(yùn)動(dòng)。其中總有一些原子振動(dòng)得較厲害，有足夠的能量克服周圍原子對它的束縛，跑到其它地方，而在原處留下一個(gè)“空位”。這時(shí)如有雜質(zhì)原子進(jìn)來，就會(huì)沿著這些空位進(jìn)行擴(kuò)散，這叫替位式擴(kuò)散。硼（B）、磷（P）、種（As）等屬此種擴(kuò)散。2 .間隙式擴(kuò)散構(gòu)成晶體的原子間往往存在著很大間隙，有些雜質(zhì)原子進(jìn)入晶體后，就從這個(gè)原子間隙進(jìn)入到另一個(gè)原子間隙，逐次跳躍前進(jìn)。這種擴(kuò)散稱間隙式擴(kuò)散。金、銅、銀等屬此種擴(kuò)散。三.

3、擴(kuò)散方程擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)總是從濃度高處向濃度低處移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度、濃度梯度等有關(guān)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可用擴(kuò)散方程表示，具體數(shù)學(xué)表達(dá)式為：=DV2N（3-1）二t在一維情況下，即為：FNft(3-2)；：2N2.x式中：D為擴(kuò)散系數(shù)，是描述雜質(zhì)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)快慢的一種物理量；N為雜質(zhì)濃度；t為擴(kuò)散時(shí)間；x為擴(kuò)散到硅中的距離。四.擴(kuò)散系數(shù)雜質(zhì)原子擴(kuò)散的速度同擴(kuò)散雜質(zhì)的種類和擴(kuò)散溫度有關(guān)。為了定量描述雜質(zhì)擴(kuò)散速度，引入擴(kuò)散系數(shù)D這個(gè)物理量，D越大擴(kuò)散越快。其表達(dá)式為：ED=Dc）eKT（3-3）這里：D0當(dāng)溫度為無窮大時(shí)，D的表現(xiàn)值，通常為常數(shù)；K玻爾茲曼常數(shù)，其值為8.023X10-5ev/oK;T絕對溫度，單位

4、用“oK”表示；E有關(guān)擴(kuò)散過程的激活能，實(shí)際上就是雜質(zhì)原子擴(kuò)散時(shí)所必須克服的某種勢壘。擴(kuò)散系數(shù)除與雜質(zhì)種類、擴(kuò)散溫度有關(guān)，還與擴(kuò)散氣氛、襯底晶向、晶格完整性、襯底材料、本體摻雜濃度Nb及擴(kuò)散雜質(zhì)的表面濃度Ns等有關(guān)。五.擴(kuò)散雜質(zhì)分布在半導(dǎo)體器件制造中，雖然采用的擴(kuò)散工藝各有不同，但都可以分為一步法擴(kuò)散和二步法擴(kuò)散。二步法擴(kuò)散分預(yù)沉積和再分布兩步。一步法與二步法中的預(yù)沉積屬恒定表面源擴(kuò)散。而二步法中的再擴(kuò)散屬限定表面源擴(kuò)散。由于恒定源和限定源擴(kuò)散兩者的邊界和初始條件不同，因而擴(kuò)散方程有不同的解，雜質(zhì)在硅中的分布狀況也就不同。1 .恒定源擴(kuò)散在恒定源擴(kuò)散過程中，硅片的表面與濃度始終不變的雜質(zhì)(氣相

5、或固相)相接觸，即在整個(gè)擴(kuò)散過程中硅片的表面濃度Ns保持恒定，故稱為恒定源擴(kuò)散。恒定源擴(kuò)散的雜質(zhì)濃度分布的表達(dá)式是：(3-4)xN(x,t)=Ns*erfc2、Dt式中：N(x,t)表示雜質(zhì)濃度隨雜質(zhì)原子進(jìn)入硅體內(nèi)的距離x及擴(kuò)散時(shí)間t的變化關(guān)系；Ns為表面處的雜質(zhì)濃度；D為擴(kuò)散系數(shù)。erfc為余誤差函數(shù)。因此恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度分布也稱余誤差分布。圖3-1為恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)分布示意圖：圖3-1恒定源擴(kuò)散余誤差分布從圖上可見，在不同擴(kuò)散時(shí)間表面濃度Ns的值不變。也就是說，Ns與擴(kuò)散時(shí)間無關(guān)，但與擴(kuò)散雜質(zhì)的種類、雜質(zhì)在硅內(nèi)的固溶度和擴(kuò)散溫度有關(guān)。硅片內(nèi)的雜質(zhì)濃度隨時(shí)間增加而增加，隨離開硅表面的距離增加

6、而減少。圖中Nb為襯底原始雜質(zhì)濃度，簡稱襯底濃度，具由單晶體拉制時(shí)雜質(zhì)摻入量決定。由恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)分布表達(dá)式中可知道，當(dāng)表面濃度Ns、雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)D和擴(kuò)散時(shí)間t三個(gè)量確定以后，硅片中的雜質(zhì)濃度分布也就確定。經(jīng)過恒定源擴(kuò)散之后進(jìn)入硅片單位面積內(nèi)的雜質(zhì)原子數(shù)量可由下式給出：Q=2Ns，生=1.13Ns/D?(35)式中：Q為單位面積內(nèi)雜質(zhì)原子數(shù)或雜質(zhì)總量。2 .限定源擴(kuò)散N(x,t)在限定源擴(kuò)散過程中，硅片內(nèi)的雜質(zhì)總量保持不變，它沒有外來雜質(zhì)的補(bǔ)充,只依靠預(yù)沉積在硅片表面上的那一層數(shù)量有限的雜質(zhì)原子向硅內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)散，這就叫限定源擴(kuò)散或有限源擴(kuò)散。具雜質(zhì)濃度分布表達(dá)式為：(36)2式中的e善為高斯

7、函數(shù)，故這種雜質(zhì)分布也叫高斯分布。圖3-2是限定源擴(kuò)散雜質(zhì)分布示意圖。由于擴(kuò)散過程中雜質(zhì)總量保持不變，圖中各條曲線下面的面積相等。當(dāng)擴(kuò)散溫度恒定時(shí)，隨擴(kuò)散時(shí)間t的增加，一方面雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)硅片內(nèi)部的深度逐漸增加；另一方面，硅片表面的雜質(zhì)濃度將不斷下降。圖3-2限定源擴(kuò)散高斯分布在討論限定源擴(kuò)散，即兩步法的再分布時(shí)，必須考慮的一個(gè)因素是分凝效應(yīng)在“氧化工藝”中曾經(jīng)分析過，由于熱氧化，在再分布時(shí)雜質(zhì)在硅片表面氧化層中會(huì)出現(xiàn)“吸硼排磷”現(xiàn)象，我們不能忽略這個(gè)因素；并且應(yīng)當(dāng)利用這些規(guī)律來精確的控制再分布的雜質(zhì)表面濃度。第二節(jié)擴(kuò)散條件擴(kuò)散條件選擇，主要包括擴(kuò)散雜質(zhì)源的選擇和擴(kuò)散工藝條件的確定兩個(gè)方面。一.擴(kuò)

8、散源的選擇選取什么種類的擴(kuò)散雜質(zhì)源，主要根據(jù)器件的制造方法和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。具體選擇還需要遵循如下原則：1.導(dǎo)電類型與襯底相反；2,先擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)要比后擴(kuò)散的??；3 .雜質(zhì)與掩模之間的配合要協(xié)調(diào)，擴(kuò)散系數(shù)在硅中要比在掩模中大得多；4 .要選擇容易獲得高濃度、高蒸汽壓、且使用周期長的雜質(zhì)源；5 .在硅中的固溶度要高于所需要的表面雜質(zhì)濃度；6 .毒性小，便于工藝實(shí)施。從雜質(zhì)源的組成來看，有單元素、化合物和混合物等多種形式。從雜質(zhì)源的狀態(tài)來看，有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)多種。二.擴(kuò)散條件的確定擴(kuò)散的目的在于形成一定的雜質(zhì)分布，使器件具有合理的表面濃度和結(jié)深，而這也是確定工藝條件的主要依據(jù)。此外如何使擴(kuò)散結(jié)果

9、具有良好的均勻性、重復(fù)性也是選擇工藝條件的重要依據(jù)。具體講有：1 .溫度對擴(kuò)散工藝參數(shù)有決定性影響。對淺結(jié)器件一般選低些；對很深的PN結(jié)選高些。此外還需根據(jù)工藝要求實(shí)行不同工藝系列的標(biāo)準(zhǔn)化，以有利于生產(chǎn)線的管理。2 時(shí)間調(diào)節(jié)工藝時(shí)間往往是調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的主要手段，擴(kuò)散時(shí)間的控制應(yīng)盡量減少人為的因素。3 .氣體流量流量是由摻雜氣體的類別和石英管直徑確定的，只有使擴(kuò)散的氣氛為層流型，才能保證工藝的穩(wěn)定性，流量控制必須采用質(zhì)量流量控制器MFC。第三節(jié)擴(kuò)散參數(shù)及測量擴(kuò)散工藝中有三個(gè)參數(shù)非常重要，它們是擴(kuò)散結(jié)深、薄層電阻及表面濃度，三者之間有著一個(gè)十分密切的有機(jī)聯(lián)系。一.擴(kuò)散結(jié)深結(jié)深就是PN結(jié)所在的幾何位

10、置，它是P型與N型兩種雜質(zhì)濃度相等的地方到硅片表面的距離，用xj表示，單位是微米(Rm或N)其表達(dá)式為：xj=AVDt(3-7)式中A是一個(gè)與Ns、Nb等有關(guān)的常數(shù)，對應(yīng)不同的雜質(zhì)濃度分布，其表達(dá)式不同。余誤差分布時(shí)：A=2erfcJ(3-8)Ns高斯分布時(shí)：1Ns2A=2"n(3-9)Nb這里e血-1為反余誤差函數(shù)，可以查反余誤差函數(shù)表。In為以e為底的自然對數(shù)，可以查自然對數(shù)表。止匕外，A也可以通過半導(dǎo)體手冊A觀曲線表直接查出。Nb實(shí)際生產(chǎn)中Xj直接通過測量顯微鏡測量。具體方法有磨角染色法、滾槽法、陽極氧化法等。二.方塊電阻擴(kuò)散層的方塊電阻又叫薄層電阻，記作R或Rs,其表示表面為

11、正方形的擴(kuò)散薄層在電流方向(平行于正方形的邊)上所呈現(xiàn)的電阻。由類似金屬電阻公式R=-L可推出薄層電阻表達(dá)式為：S_-L；-1一一Rs=P=(3-10)XjLxxj二式中：p、。分別為薄層電阻的平均電阻率和電導(dǎo)率。為區(qū)別于一般電阻，其單位用Q/口表示。由于：_1，、P=(3-11)qN(x)-q為電子電荷量，N(x)為平均雜質(zhì)濃度，N為平均遷移率。Rs可變換為：:1,、Rs=1(3-12)Xjq，N(x)xj式中：N(x)xj為單位表面積擴(kuò)散薄層內(nèi)的凈雜質(zhì)總量Q?？梢?，方塊電阻與方塊內(nèi)凈雜質(zhì)總量成反比。方塊電阻不僅十分直觀地反映了雜質(zhì)在擴(kuò)散過程中雜質(zhì)總量的多少，還可以結(jié)合結(jié)深方便地算出擴(kuò)散后的

12、平均電阻率或平均電導(dǎo)率。實(shí)際生產(chǎn)中，Rs(R口)用四探針測試儀測量。三.表面雜質(zhì)濃度擴(kuò)散后的表面雜質(zhì)濃度Ns是半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)制造和特性分析的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，它可以采取放射性示蹤技術(shù)通過一些專門測試儀器直接測量，但是實(shí)際生產(chǎn)中是先測出結(jié)深xj和方塊電阻R口，再用計(jì)算法或圖解法間接得出。1 .計(jì)算法若已知擴(kuò)散預(yù)沉積雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)為D,擴(kuò)散時(shí)間t1,預(yù)沉積后表面濃度為Ns1,再擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)C2,擴(kuò)散時(shí)間12,忽略再分布時(shí)的雜質(zhì)分凝效應(yīng)，如何利用有關(guān)公式，計(jì)算求出再擴(kuò)散后表面雜質(zhì)濃度NS2?(提示：表面處x=0)計(jì)算步驟如下：再擴(kuò)散雜質(zhì)濃度遵循了高斯分布。根據(jù)公式(3-6),且考慮到x=0,于是有：

13、？由于忽略分凝效應(yīng)，再擴(kuò)散時(shí)雜質(zhì)總量等于預(yù)沉積后的雜質(zhì)總量。預(yù)沉積是恒定表面源擴(kuò)散，根據(jù)公式（3-4）可知其擴(kuò)散后進(jìn)入硅片單位面積內(nèi)雜質(zhì)總量為：？代入上式即可得到NS2=-NS2兀Diti:D2t2(313)事實(shí)上表達(dá)式（3-13）也就是一個(gè)常用的擴(kuò)散雜質(zhì)濃度計(jì)算公式。如果不忽略表面氧化層分凝效應(yīng)，則磷擴(kuò)散時(shí)實(shí)際表面濃度應(yīng)高于（3-13）計(jì)算結(jié)果；反之若是硼擴(kuò)散，實(shí)際表面濃度比計(jì)算數(shù)據(jù)要低。2 .圖解法半導(dǎo)體手冊上都能方便地查到不同襯底雜質(zhì)濃度Nb下不同雜質(zhì)分布的表面濃度Ns與平均電導(dǎo)率仃的關(guān)系曲線通過測出的Rs和X能得到燈：(3-14)1Rsxj襯底材料電阻率P往往是已知的，從而可用手冊上P

14、Nb曲線查出襯底濃度Nb。當(dāng)然也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:(3-15)算出Nb。有了怖和Nb,只要知道雜質(zhì)分布類型（包定源還是限定源擴(kuò)散），就可以通過和已知襯底濃度Nb相應(yīng)的那組Ns仃曲線，查到從表面（x=0）到結(jié)（x=xj）之間任意一點(diǎn)x處的雜質(zhì)濃度。第四節(jié)擴(kuò)散方法擴(kuò)散方法很多。常用的主要有：I液態(tài)源擴(kuò)散氣一周擴(kuò)散一粉態(tài)源擴(kuò)散1片狀源擴(kuò)散擴(kuò)散法：乳膠源擴(kuò)散周一周擴(kuò)散CVD摻雜擴(kuò)散PVD蒸發(fā)擴(kuò)散這是以擴(kuò)散中雜質(zhì)源與硅片（固態(tài)）表面接觸時(shí)的最終狀態(tài)是氣態(tài)還是固態(tài)來劃分的。另外，按擴(kuò)散系統(tǒng)來分，有開管式、閉管式和箱法三種；按雜質(zhì)本來形態(tài)分有固態(tài)源、液態(tài)源、氣態(tài)源三種。生產(chǎn)中習(xí)慣以雜質(zhì)源類型來稱呼擴(kuò)散方法。

15、.氣一周擴(kuò)散液態(tài)或固態(tài)擴(kuò)散雜質(zhì)源最終呈現(xiàn)氣態(tài)，與固態(tài)硅表面接觸實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)擴(kuò)散，叫氣一周擴(kuò)散。1 .液態(tài)源擴(kuò)散用保護(hù)性氣體（如N2）通過液態(tài)源瓶（鼓泡或吹過表面）把雜質(zhì)源蒸氣帶入高溫石英管中，經(jīng)高溫?zé)岱纸馔杵砻姘l(fā)生反應(yīng)，還原出雜質(zhì)原子并向硅內(nèi)擴(kuò)散。液態(tài)源擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)是PN結(jié)均勻平整，成本低，效率高，操作方便，重復(fù)性好。通常液態(tài)源硼擴(kuò)散，用硼酸三甲脂；液態(tài)源磷擴(kuò)散，用三氯氧磷。它們的反應(yīng)方程式分別如下：B(CH30)3500C以上B2O3CO2H20C2B203+3Si-"3t3SiO2+4BJ5P0C13T3PC13+P205_900C以上2P2055Si->5Si024P乩2,

16、固態(tài)源擴(kuò)散（1）粉狀源這種擴(kuò)散從擴(kuò)散系統(tǒng)上看主要采取箱法擴(kuò)散。待擴(kuò)散的硅片與雜質(zhì)源同放在一個(gè)石英或硅制的箱內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，源蒸氣與硅反應(yīng)生成含雜質(zhì)的氧化層，再進(jìn)行高溫雜質(zhì)擴(kuò)散。由于這種方法存在很大局限性，目前硼磷擴(kuò)散都不用它。雙極電路隱埋擴(kuò)散現(xiàn)在還用粉狀源三氧化二睇（Sb203）。但也不再用“箱”法，而改用雙溫區(qū)擴(kuò)散系統(tǒng)，二步法擴(kuò)散兩個(gè)溫區(qū)分別控制雜質(zhì)蒸氣壓和主擴(kuò)散，所以能使用純Sb203粉狀源而避免了箱法擴(kuò)散中燒源的麻煩，雜質(zhì)源置于低溫區(qū)，Si片放在高溫區(qū)，預(yù)沉積時(shí)N2攜帶Sb203蒸氣由低溫區(qū)進(jìn)入高溫區(qū)沉積于硅片表面，再進(jìn)行反應(yīng)生成睇向硅中擴(kuò)散。再分布時(shí)將源舟取出。反應(yīng)方程式為：2Sb2

17、033Si>3Si024Sb-（2）平面片狀源把片狀雜質(zhì)源（氮化硼片、硼或磷微晶璃片等）與硅片相間地放置在石英舟的“V”型槽上，并保持平行，用高純度的N2保護(hù)，利用雜質(zhì)源表面。揮發(fā)出來的雜質(zhì)蒸氣，濃度梯度，在高溫下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，雜質(zhì)原子向片內(nèi)擴(kuò)散，形成PN結(jié)。二.周一周擴(kuò)散雜質(zhì)源與硅片是固體與固體接觸狀態(tài)下進(jìn)行擴(kuò)散。在硅片表面沉積（化學(xué)氣相沉積CVD;物理氣相沉積PVD）或者涂布一層雜質(zhì)或摻雜氧化物，再通過高溫實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)向硅中的擴(kuò)散。（1）低溫沉積摻雜氧化層法（CVD法）分兩步進(jìn)行。第一步在硅片表面沉積。一層具有一定雜質(zhì)含量的二氧化硅薄膜作為第二步擴(kuò)散時(shí)的雜質(zhì)源；第二步是將已沉積過的

18、硅片在高溫下進(jìn)行擴(kuò)散。由于沉積，摻雜氧化膜是在400c以下低溫下完成，所以引進(jìn)有害雜質(zhì)Na+等以及缺陷的幾率很小，因此這種方法也是完美單晶工藝（PCT或半完美單晶工藝（1/2PCT）的重要環(huán)節(jié)之一。（2）蒸發(fā)源擴(kuò)散采用物理氣相沉積的方法，先在硅片背面蒸發(fā)上一層雜質(zhì)源金，然后再放進(jìn)爐中擴(kuò)散。這是開關(guān)晶體管的一道典型工藝，旨在減少晶體管集電區(qū)少子壽命，縮短儲(chǔ)存時(shí)間，提高開關(guān)速度。開關(guān)二極管以及雙極型數(shù)字邏輯電路，生產(chǎn)中也普遍使用這種擴(kuò)散。(3)二氧化硅乳膠源涂布擴(kuò)散先在硅片表面涂敷一層含擴(kuò)散雜質(zhì)的乳膠狀的源再進(jìn)行擴(kuò)散。這種方法只用一步擴(kuò)散就可以同時(shí)達(dá)到所需的表面濃度和結(jié)深，具有濃度范圍寬、高溫時(shí)間

19、短、離子沾污小、品格完整性好的優(yōu)點(diǎn)，同樣具備PCT的工藝特征。各種不同的擴(kuò)散方法只是供源方式不同，其擴(kuò)散主體系統(tǒng)是一樣的。從設(shè)備上看，擴(kuò)散與氧化的區(qū)別，差不多也只在此。因此，擴(kuò)散系統(tǒng)裝置，我們就不再介紹，以避免與氧化雷同。第五節(jié)擴(kuò)散質(zhì)量及常見質(zhì)量問題擴(kuò)散質(zhì)量對半導(dǎo)體器件芯片的好壞有著決定性影響，其具體體現(xiàn)在表面質(zhì)量、擴(kuò)散結(jié)深、方塊電阻和表面雜質(zhì)濃度幾個(gè)方面。在第三節(jié)中我們曾經(jīng)就xj,R口和Ns進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，下面對有關(guān)擴(kuò)散工藝中常見的一些質(zhì)量問題作些簡要的闡述。一.表面不良1 .合金點(diǎn)：主要原因是表面雜質(zhì)濃度過高。2 .黑點(diǎn)或白霧：主要是酸性沾污、水氣和顆粒沾污造成的。3 .表面凸起物：

20、大多由較大顆粒經(jīng)過高溫處理后形成。4 .玻璃層：會(huì)造成光刻脫膠。擴(kuò)散溫度過高，時(shí)間過長造成。工藝過程中要控制好擴(kuò)散溫度、時(shí)間以及氣體流量，并保證擴(kuò)散前硅片表面干凈干燥。5 .硅片表面滑移線或硅片彎曲：是由高溫下的熱應(yīng)力引起，一般是由于進(jìn)出舟速度過快、硅片間隔太小、石英舟開槽不適當(dāng)?shù)葘?dǎo)致。6 .硅片表面劃傷、表面缺損等：通常是由于工藝操作不當(dāng)產(chǎn)生。二.方塊電阻偏差R口一定程度上反映了擴(kuò)散到Si片中的雜質(zhì)總量的多少，與器件特性密切相關(guān)。攜源N2中有較多的水份和氧氣，Si片進(jìn)爐前未烘干；雜質(zhì)源中含水量較多，光刻沒有刻干凈，留有底膜，使擴(kuò)散區(qū)域表面有氧化層影響了雜質(zhì)擴(kuò)散；擴(kuò)散源使用時(shí)間過長，雜質(zhì)量減少

21、或源變質(zhì)；擴(kuò)散系統(tǒng)漏氣或源蒸氣飽和不充分；攜源氣體流量小而稀釋氣體流量大，使系統(tǒng)雜質(zhì)蒸氣壓偏低；擴(kuò)散溫度偏低，擴(kuò)散系數(shù)下降；擴(kuò)散時(shí)間不足，擴(kuò)散雜質(zhì)總量不夠等等原因會(huì)造成R口偏大。相反，雜質(zhì)蒸氣壓過大，溫度偏高，時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致R口偏小。如果在預(yù)沉積時(shí)發(fā)現(xiàn)R口偏大或偏小，可在再擴(kuò)散時(shí)通過適當(dāng)改變通干氧、濕氧的先后次序或時(shí)間來進(jìn)行調(diào)整，而這正是兩步法擴(kuò)散的一大優(yōu)點(diǎn)。三.結(jié)特性參數(shù)異常擴(kuò)散工藝過程中要測單結(jié)和雙結(jié)特性。根據(jù)單結(jié)和雙結(jié)測試情況及時(shí)改變工藝條件。測單結(jié)主要看反向擊穿電壓和反向漏電流；測雙結(jié)主要為調(diào)電流放大參數(shù)hFEo(1) PN結(jié)的反向擊穿電壓和反向漏電流，是晶體管的兩個(gè)重要參數(shù)；也是衡量

22、擴(kuò)散層質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。它們是兩個(gè)不同的物理概念，但實(shí)際上又是同一個(gè)東西，反向漏電大，PN結(jié)擊穿電壓低。工藝中常見的不良反向擊穿主要有：表面缺陷過多或表面吸附了水份或其他離子，會(huì)使表面漏電增大。氧化時(shí)由于清洗不好，有一些金屬離子進(jìn)入氧化層，如鈉離子，從而增加漏電降低擊穿。二氧化硅表面吸附了氣體或離子以及二氧化硅本身的缺陷如氧空位等，使得SiO2帶上了電荷，形成了表面溝道效應(yīng)，增大了反向漏電流。硅片表面上沾污有重金屬雜質(zhì)，在高溫下，很快擴(kuò)散進(jìn)Si片體內(nèi)，沉積在硅內(nèi)的品格缺陷中，引起電場集中，發(fā)生局部擊穿現(xiàn)象，造成很大的反向漏電流。此外，如光刻時(shí)圖形邊緣不完整，出現(xiàn)尖峰毛刺，表面有合金點(diǎn)、破壞點(diǎn)，引起了縱向擴(kuò)散不均勻，PN結(jié)出現(xiàn)尖峰會(huì)形成電場集中，擊穿將首先發(fā)生在