集成電路制造技術(shù)：(5)擴(kuò)散

集成電路制造技術(shù)：(5)擴(kuò)散第一頁，共66頁。第5章擴(kuò)散雜質(zhì)摻雜摻雜：將需要的雜質(zhì)摻入特定的半導(dǎo)體區(qū)域中，以達(dá)到改變半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)，形成PN結(jié)、電阻、歐姆接觸磷(P)、砷(As)——N型硅硼(B)——P型硅摻雜工藝：擴(kuò)散、離子注入第二頁，共66頁。第5章擴(kuò)散擴(kuò)散是微電子工藝中最基本的工藝之一，是在約1000℃的高溫、p型或n型雜質(zhì)氣氛中，使雜質(zhì)向襯底硅片的確定區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散，達(dá)到一定濃度，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體定域、定量摻雜的一種工藝方法，也稱為熱擴(kuò)散。

目的是通過定域、定量擴(kuò)散摻雜改變半導(dǎo)體導(dǎo)電類型，電阻率，或形成PN結(jié)。第三頁，共66頁。DopedRegioninaSiliconWaferOxideOxidep+SiliconsubstrateDopantgasNDiffusedregion第四頁，共66頁。內(nèi)容題要5.1擴(kuò)散機(jī)構(gòu)5.2晶體中擴(kuò)散的基本特點(diǎn)與宏觀動(dòng)力學(xué)方程5.3雜質(zhì)的擴(kuò)散摻雜5.4熱擴(kuò)散工藝中影響雜質(zhì)分布的其它因素5.5擴(kuò)散工藝條件與方法5.6擴(kuò)散工藝質(zhì)量與檢測(cè)5.7擴(kuò)散工藝的發(fā)展第五頁，共66頁。5.1擴(kuò)散機(jī)構(gòu)擴(kuò)散是物質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本方式，當(dāng)溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，任何物系內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)都在作熱運(yùn)動(dòng)。雜質(zhì)在半導(dǎo)體中的擴(kuò)散是由雜質(zhì)濃度梯度或溫度梯度（物體中兩相的化學(xué)勢(shì)不相等）引起的一種使雜質(zhì)濃度趨于均勻的雜質(zhì)定向運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散是一種傳質(zhì)過程，宏觀上表現(xiàn)出物質(zhì)的定向遷移。擴(kuò)散是一種自然現(xiàn)象，是微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的形式，結(jié)果使其濃度趨于均勻。第六頁，共66頁。固相擴(kuò)散工藝微電子工藝中的擴(kuò)散，是雜質(zhì)在晶體內(nèi)的擴(kuò)散，是固相擴(kuò)散工藝。固相擴(kuò)散是通過微觀粒子一系列隨機(jī)跳躍來實(shí)現(xiàn)的，這些跳躍在整個(gè)三維方向進(jìn)行，主要有三種方式

間隙式擴(kuò)散

替位式擴(kuò)散

間隙—替位式擴(kuò)散第七頁，共66頁。擴(kuò)散的微觀機(jī)制(a)間隙式擴(kuò)散（interstitial）(b)替位式擴(kuò)散（substitutional）間隙擴(kuò)散雜質(zhì)：O，Au，F(xiàn)e，Cu，Ni，Zn，Mg替位擴(kuò)散雜質(zhì)：As，Al，Ga，Sb，Ge。替位原子的運(yùn)動(dòng)一般是以近鄰處有空位為前題B，P，一般作為替代式擴(kuò)散雜質(zhì)，實(shí)際情況更復(fù)雜，包含了硅自間隙原子的作用，稱填隙式或推填式擴(kuò)散第八頁，共66頁。間隙式擴(kuò)散間隙原子擴(kuò)散勢(shì)場示意圖Wi=0.6-1.2eV第九頁，共66頁。按照玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)規(guī)律，獲得大于能過Wi的幾率正比于exp(-Wi／kT)k：玻爾茲曼常數(shù)kT:平均振動(dòng)能，0.026eV

υ0：振動(dòng)頻率，1013-1014/s跳躍率室溫下，約每分鐘一次。第十頁，共66頁。替位式擴(kuò)散

產(chǎn)生替位式擴(kuò)散必需存在空位。晶體中空位平衡濃度相當(dāng)?shù)?，室溫下，替位式擴(kuò)散跳躍率約每1045年一次。Ws空位濃度α第十一頁，共66頁。間隙-替位式擴(kuò)散許多雜質(zhì)即可以是替位式也可以是間隙式溶于晶體的晶格中，并以間隙-替位式擴(kuò)散。這類擴(kuò)散雜質(zhì)的跳躍率隨空位和自間隙等缺陷的濃度增加而迅速增加。

第十二頁，共66頁。間隙-替位式擴(kuò)散雜質(zhì)原子被從晶格位置“踢出”(Kick-out)AVA+IAi第十三頁，共66頁。5.2晶體中擴(kuò)散的基本特點(diǎn)與宏觀動(dòng)力學(xué)方程固體中的擴(kuò)散基本特點(diǎn)（1）固體中明顯的質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散常開始于較高的溫度，但實(shí)際上又往往低于固體的熔點(diǎn)。（2）晶體結(jié)構(gòu)將以一定的對(duì)稱性和周期性限制著質(zhì)點(diǎn)每一步遷移的方向和自由行程。第十四頁，共66頁。5.2.2擴(kuò)散方程在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位面積上的擴(kuò)散物質(zhì)流量為擴(kuò)散通量（Diffusionflux，kg/m2·s），用J表示。擴(kuò)散通量其與該截面處的濃度梯度成正比。

比例系數(shù)D定義為雜質(zhì)在襯底中的擴(kuò)散系數(shù)。Fick第一擴(kuò)散定律“－”表示粒子從高濃度向低濃度擴(kuò)散，即逆濃度梯度方向擴(kuò)散第十五頁，共66頁。菲克第二定律

當(dāng)擴(kuò)散處于非穩(wěn)態(tài)，即各點(diǎn)的濃度隨時(shí)間而改變時(shí)，利用第一定律不容易求出。

通常的擴(kuò)散過程大都是非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，為便于求出，還要從物質(zhì)的平衡關(guān)系著手，建立第二個(gè)微分方程式。

討論晶體中雜質(zhì)濃度與擴(kuò)散時(shí)間的關(guān)系，又稱Fick第二定律。第十六頁，共66頁。Fick第二擴(kuò)散定律dxJ1J2Axx+dx注：J1，J2分別為流入、流出該體積元的雜質(zhì)流量假設(shè)一段具有均勻橫截面A的長方條材料，考慮其中長度為的一小段體積則流入、流出該段體積的流量差在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，在距離處，雜質(zhì)原子濃度隨擴(kuò)散時(shí)間t的變化率

如果擴(kuò)散系數(shù)D與濃度無關(guān)，則由Fick第一定律可得第十七頁，共66頁。5.2.3擴(kuò)散系數(shù)D0為表觀擴(kuò)散系數(shù)Ea為擴(kuò)散激活能(cm2/s)Ea/kT)(D)/kT]w(w[vaDPaDxC(x,t)PaP,taxaCP,taxaCJvsvvvv-=+-==??-=÷???è?+-÷???è?-=expexp2200222擴(kuò)散系數(shù)(Diffusioncoefficient)D是描述擴(kuò)散速度的重要物理量，它相當(dāng)于濃度梯度為1時(shí)的擴(kuò)散通量。（以替位式擴(kuò)散推導(dǎo)）第十八頁，共66頁。在低濃度下硅和砷化鎵中各種摻雜劑雜質(zhì)的實(shí)測(cè)擴(kuò)散系數(shù)

第十九頁，共66頁。根據(jù)雜質(zhì)在晶體中的擴(kuò)散系數(shù)分快擴(kuò)散雜質(zhì)：H，Li,Na,Cu,Fe,K,Au,He,Ag,慢擴(kuò)散雜質(zhì)：Al,P,B,Ga,Ti,Sb，As在高溫工藝中，如擴(kuò)散、外延，摻雜元素的擴(kuò)散系數(shù)小些好第二十頁，共66頁。一些雜質(zhì)在硅〈111〉面中的擴(kuò)散系數(shù)第二十一頁，共66頁。5.3雜質(zhì)的擴(kuò)散摻雜擴(kuò)散工藝是要將具有電活性的雜質(zhì)，在一定溫度，以一定速率擴(kuò)散到襯底硅的特定位置，得到所需的摻雜濃度以及摻雜類型。

兩種方式：恒定表面源擴(kuò)散和限定表面源擴(kuò)散

擴(kuò)散工藝重要的工藝參數(shù)包括：①雜質(zhì)的分布②表面濃度③結(jié)深④摻入雜質(zhì)總量第二十二頁，共66頁。恒定表面源擴(kuò)散恒定表面源是指在擴(kuò)散過程中，硅片表面的雜質(zhì)濃度始終是保持不變的。恒定表面源擴(kuò)散指硅一直處于雜質(zhì)氛圍中，硅片表面達(dá)到了該擴(kuò)散溫度的固溶度Cs。解擴(kuò)散方程：初始條件為：C(x，0)=0，x>0邊界條件為：C(0，t)=Cs

C(∞，t)=0恒定表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況xCBCsxj1xj2xj3C(x,t)t1t2t30t3>t2>t1第二十三頁，共66頁。恒定表面源擴(kuò)散erfc稱為余誤差函數(shù)。恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度服從余誤差分布，延長擴(kuò)散時(shí)間：①表面雜質(zhì)濃度不變；②結(jié)深增加；③擴(kuò)入雜質(zhì)總量增加；④雜質(zhì)濃度梯度減小。結(jié)深雜質(zhì)數(shù)量雜質(zhì)濃度梯度第二十四頁，共66頁。有限表面源擴(kuò)散

指雜質(zhì)源在擴(kuò)散前積累于硅片表面薄層δ內(nèi)，Q為單位面積雜質(zhì)總量，解擴(kuò)散方程：邊界條件:C(x,0)=Q/δ

,0<x<δ

C(∞,t)=0初始條件：C(x,0)=0,x>0有限表面源擴(kuò)散雜質(zhì)分布情況XXj1Xj2Xj3CsCs’Cs”t1t2t3C(x,t)CB0δ

t3>t2>t1第二十五頁，共66頁。有限表面源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度梯度雜質(zhì)表面濃度結(jié)深第二十六頁，共66頁。有限源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度是一種高斯函數(shù)分布。延長擴(kuò)散時(shí)間(提高擴(kuò)散溫度T

)：①雜質(zhì)表面濃度迅速減??；②雜質(zhì)總量不變；③結(jié)深增加；④雜質(zhì)濃度梯度減小。第二十七頁，共66頁。第二十八頁，共66頁。一步工藝是惰性氣氛下的恒定源擴(kuò)散，雜質(zhì)分布服從余誤差函數(shù)；兩步工藝分為預(yù)淀積（預(yù)擴(kuò)散）、再分布（主擴(kuò)散）兩步。預(yù)淀積是惰性氣氛下的恒定源擴(kuò)散，目的是在擴(kuò)散窗口硅表層擴(kuò)入總量Q一定的雜質(zhì)。再分布是氧氣氛或惰性氣氛下的有限源擴(kuò)散，將窗口雜質(zhì)再進(jìn)一步向片內(nèi)擴(kuò)散，目的是使雜質(zhì)在硅中具有一定的表面濃度Cs、分布C（x）、且達(dá)到一定的結(jié)深xj，有時(shí)還需生長氧化層。實(shí)際擴(kuò)散工藝第二十九頁，共66頁。兩步擴(kuò)散預(yù)淀積（預(yù)擴(kuò)散）低溫，短時(shí)，恒定表面源擴(kuò)散—雜質(zhì)擴(kuò)散很淺，雜質(zhì)數(shù)量可控主擴(kuò)散（再分布）高溫，擴(kuò)散同時(shí)伴隨氧化—控制表面濃度和擴(kuò)散深度兩步擴(kuò)散之后的雜質(zhì)最終分布形式，為兩個(gè)擴(kuò)散過程結(jié)果的累加。

D1t1>>D2t2預(yù)擴(kuò)散起決定作用，雜質(zhì)按余誤差函數(shù)形式分布D1t1<<D2t2主擴(kuò)散起決定作用，雜質(zhì)按高斯函數(shù)形式分布第三十頁，共66頁。5.4影響雜質(zhì)分布的其他因素實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硅中摻雜原子的分布，有Fick定律不能解釋地方：發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)氧化增強(qiáng)擴(kuò)散第三十一頁，共66頁。5.4.1硅中點(diǎn)缺陷對(duì)雜質(zhì)擴(kuò)散的影響

空位V0、V+、V-、V2-自間隙I、替位雜質(zhì)A，間隙雜質(zhì)Ai間隙原子團(tuán)AI；AV；(AI)-…第三十二頁，共66頁。擴(kuò)散系數(shù)與雜質(zhì)濃度的關(guān)系硅襯底的摻雜濃度對(duì)雜質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)有影響，襯底摻雜濃度CB比擴(kuò)散溫度下本征載流子濃度Ci高時(shí)(CB>Ci

≈1019/cm3)，將使擴(kuò)散系數(shù)顯著提高。本征擴(kuò)散系數(shù)Di：非本征擴(kuò)散系數(shù)De：第三十三頁，共66頁。間隙原子（團(tuán)）

a）硅原子踢出晶格位置上的雜質(zhì)原子b）踢出與間隙機(jī)制擴(kuò)散第三十四頁，共66頁。5.4.2氧化增強(qiáng)擴(kuò)散

(OED)與中性氣氛相比，硼在氧化氣氛中的擴(kuò)散存在明顯增強(qiáng)現(xiàn)象（OED），磷、砷也有此現(xiàn)象。原因是氧化誘生堆垛層錯(cuò)產(chǎn)生大量自填隙Si，間隙-替位式擴(kuò)散中的“踢出”機(jī)制提高了擴(kuò)散系數(shù)。氧化層B有限源擴(kuò)散氮化物p-Sin-Si氮化物n-Si氧化層摻BCB<1019O2I+B

IB第三十五頁，共66頁。氧化增強(qiáng)擴(kuò)散產(chǎn)生的原因硅氧化時(shí)，在Si-SiO2界面附近產(chǎn)生大量的間隙硅原子，這些過剩的間隙硅原子在向硅內(nèi)擴(kuò)散的同時(shí)不斷與空位復(fù)合（銻主要靠空位機(jī)制擴(kuò)散，氧化時(shí)會(huì)降低銻的擴(kuò)散），使這些過剩的間隙硅原子的濃度隨深度而降低。表面附近過剩的間隙硅原子可以和替位硼相互作用，使原來處于替位的硼變?yōu)殚g隙硼。當(dāng)間隙硼鄰近晶格沒有空位時(shí)間隙硼以間隙方式運(yùn)動(dòng)。如果間隙硼近鄰有空位時(shí)，間隙硼又可以進(jìn)入空位變?yōu)樘嫖慌?。雜質(zhì)硼以替位－間隙交替的方式運(yùn)動(dòng)，其擴(kuò)散速度比單純由替位到替位要快。第三十六頁，共66頁。氧化阻滯擴(kuò)散銻擴(kuò)散是以替位方式進(jìn)行，氧化堆垛層錯(cuò)帶來的自填隙硅填充了空位，減少了空位濃度。銻在氧化氣氛中的擴(kuò)散卻被阻滯。氮化物n-Sip-Si氧化層氮化物p-Si氧化層Sb有限源擴(kuò)散CB<1019摻SbO2第三十七頁，共66頁。5.4.3發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)：在NPN窄基區(qū)晶體管制造中，在基區(qū)和發(fā)射區(qū)分別摻硼、磷，發(fā)現(xiàn)在發(fā)射區(qū)正下方硼的擴(kuò)散深度大于不在發(fā)射區(qū)正下方硼的擴(kuò)散深度。也稱為發(fā)射區(qū)陷落效應(yīng)xbcδebnpn摻BP擴(kuò)散摻P第三十八頁，共66頁。發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)制。B擴(kuò)散的增強(qiáng)是由于磷與空位相互作用形成的PV對(duì)，發(fā)生分解所帶來的復(fù)合效應(yīng)。發(fā)射區(qū)正下方硼擴(kuò)散的增強(qiáng)是由于磷與空位相互作用形成的PV對(duì)發(fā)生分解，磷附近PV對(duì)的分解會(huì)增加空位濃度，加快B的擴(kuò)散。此外磷擴(kuò)散區(qū)正下方PV對(duì)的分解存在過飽和的間隙硅原子，這些間隙硅原子與硼相互作用也會(huì)增強(qiáng)B的擴(kuò)散，出現(xiàn)發(fā)射區(qū)推進(jìn)效應(yīng)。第三十九頁，共66頁。5.4.4橫向擴(kuò)散效應(yīng)

橫向擴(kuò)散的線度是縱向擴(kuò)散的0.75-0.85倍，濃度高時(shí)是縱向的0.65-0.7倍第四十頁，共66頁。橫向擴(kuò)散影響；橫向擴(kuò)散的存在，實(shí)際擴(kuò)散區(qū)域要比二氧化硅窗口的尺寸大，硅內(nèi)擴(kuò)散區(qū)域之間的實(shí)際距離比由光刻版所確定的尺寸小，會(huì)影響到ULSI的集成度第四十一頁，共66頁。5.4.5場助擴(kuò)散效應(yīng)

雜質(zhì)(施主或受主雜質(zhì))在硅中擴(kuò)散時(shí)，是以電離施主或受主和電子或空穴各自進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的。在硅片內(nèi)形成一內(nèi)建電場E，它的方向正好起著幫助運(yùn)動(dòng)較慢的雜質(zhì)離子加速擴(kuò)散的作用，這種現(xiàn)象稱為場助擴(kuò)散效應(yīng)。第四十二頁，共66頁。襯底其它影響因素與襯底材料、晶向及晶格完整性有關(guān)，有D（100）>D（111）晶格缺欠越多，擴(kuò)散速率也越大。第四十三頁，共66頁。5.5擴(kuò)散工藝條件與方法擴(kuò)散設(shè)備多是爐絲加熱的熱壁式擴(kuò)散爐。和氧化爐相類似。擴(kuò)散方法：開管擴(kuò)散，閉管擴(kuò)散；箱法擴(kuò)散；根據(jù)擴(kuò)散源的不同有三種擴(kuò)散工藝：固態(tài)源擴(kuò)散，液態(tài)源擴(kuò)散，氣態(tài)源擴(kuò)散。選擇源必需滿足固溶度、擴(kuò)散系數(shù)要求。選擇好掩蔽膜。第四十四頁，共66頁。TypicalDopantSourcesforDiffusion第四十五頁，共66頁。固態(tài)源擴(kuò)散擴(kuò)散方式開管擴(kuò)散箱式擴(kuò)散涂源擴(kuò)散閉管擴(kuò)散固態(tài)源（雜質(zhì)的氧化物或其他化合物）陶瓷片或粉體：BN、B2O3、Sb2O5、P2O5等石英管接排風(fēng)閥和流量計(jì)載氣鉑源舟石英舟和硅片開管固態(tài)源擴(kuò)散系統(tǒng)第四十六頁，共66頁。擴(kuò)散工藝箱法擴(kuò)散；把雜質(zhì)源和硅片裝在由石英或者硅做成的箱內(nèi)，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下擴(kuò)散。涂源法擴(kuò)散：把溶于溶劑中的雜質(zhì)源直接涂在待擴(kuò)散的硅片表面，在高溫下由惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行擴(kuò)散。溶劑為聚乙烯醇，雜質(zhì)源為氧化物或雜質(zhì)氧化物與惰性氧化物（SiO2、BaO、CaO）的混合物。第四十七頁，共66頁。液態(tài)源擴(kuò)散液態(tài)源POCl3、BBr3、B(CH3O)3

（TMB）接排風(fēng)閥和流量計(jì)載氣石英舟和硅片石英管溫度控制池源瓶和液相源液相源擴(kuò)散系統(tǒng)第四十八頁，共66頁。液態(tài)源由攜帶氣體（N2）通過源瓶，把雜質(zhì)蒸氣帶入擴(kuò)散爐管內(nèi)。盛放液體源的密封容器浸在一個(gè)恒溫槽中。有POCl3，BBr3等。POCl3+O2－－P2O5+Cl2（無氧時(shí)POCl3分解為PCl5，腐蝕性強(qiáng)P205+Si－－P+SiO2BBr3－－2B+3Br2，4B+3O2—2B2O32B2O3+3Si－－4B+3SiO2如BBr3相對(duì)于O2濃度過高，Si表面會(huì)形成不揮發(fā)的硼化物，導(dǎo)致?lián)诫s不均并難去除，影響器件接觸電阻。缺點(diǎn)：腐蝕性高、有爆炸危險(xiǎn)，易形成硅化物第四十九頁，共66頁。氣態(tài)源擴(kuò)散氣態(tài)源BCl3、B2H6、PH3、AsH3

石英管接排風(fēng)閥和質(zhì)量流量計(jì)氣源石英舟和硅片氣態(tài)源擴(kuò)散系統(tǒng)運(yùn)輸方便、純凈度高、污染少、但有劇毒，使用時(shí)應(yīng)非常小心第五十頁，共66頁。5.5.3常用雜質(zhì)的擴(kuò)散工藝

NPN管的硼擴(kuò)散原理2B2O3+3Si→4B+3SiO2

選源固態(tài)BN源使用最多，必須活化

活化：4BN+3O22B2O3+2N2特點(diǎn)B與Si原子半徑相差較大，有伴生應(yīng)力缺陷，能造成晶格損傷。硼在硅中的最大固溶度達(dá)4*1020/cm3，但濃度在1020/cm3以上有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。工藝兩步工藝，預(yù)淀積為恒定源擴(kuò)散，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，再分布有限源擴(kuò)散，生長氧化層（干氧-濕氧-干氧）900-1100℃第五十一頁，共66頁。B擴(kuò)散工藝流程預(yù)淀積，一般預(yù)淀積溫度較低，時(shí)間也較短。氮?dú)獗Ｗo(hù)。漂硼硅玻璃，予淀積后的窗口表面有薄薄的一層硼硅玻璃，用HF漂去。再分布，溫度較高，時(shí)間也較長。通氧氣，直接生長氧化層。測(cè)方塊電阻，方塊電阻是指表面為正方形的薄膜，在電流方向的電阻值。

第五十二頁，共66頁。NPN管的磷擴(kuò)散原理2P2O5+5Si→4P+5SiO2選源固態(tài)P2O5陶瓷片源使用最多，無須活化。特點(diǎn)磷是n型替位雜質(zhì)，B與Si原子半徑接近，雜質(zhì)濃度可達(dá)1021/Cm3，該濃度即為電活性濃度。工藝與硼擴(kuò)相近兩步工藝，不漂磷硅玻璃。第五十三頁，共66頁。NPN管Nx5*102010183*1016N+PNN型erfc分布P型高斯分布N型襯底0XebjXbcjNx發(fā)射區(qū)基區(qū)集電區(qū)B擴(kuò)：D1t1<<D2t2P擴(kuò)：D1t1>>D2t2第五十四頁，共66頁。5.6擴(kuò)散工藝質(zhì)量與檢測(cè)

工藝指標(biāo)雜質(zhì)表面濃度Cs結(jié)深xj薄層電阻Rs分布曲線C(x)工藝條件(T,t)的確定解析擴(kuò)散方程獲得工藝條件，目前用計(jì)算機(jī)模擬獲得工藝參數(shù)。第五十五頁，共66頁。擴(kuò)散質(zhì)量檢測(cè)工藝參數(shù)：結(jié)深、雜質(zhì)分布方塊電阻、電阻率染色法測(cè)結(jié)深陽極氧化測(cè)分布函數(shù)四探針法測(cè)電阻率、方塊電阻電參數(shù)測(cè)量I-V曲線第五十六頁，共66頁。Xj=Lsin

5.6.1結(jié)深的測(cè)量

（染色法測(cè)結(jié)深）原理：Si的電極電位低于Cu，Si能從硫酸銅染色液中把Cu置換出來，而且在Si表面上形成紅色Cu鍍層，又由于N型Si的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低于P型Si的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，因此會(huì)先在N型Si上先有Cu析出，這樣就把P-N結(jié)明顯的顯露出來。染色液：CuSO4?5H2O：48%HF：H2O=5g：2mL：50mL第五十七頁，共66頁。5.6.2表面濃度的確定第五十八頁，共66頁。四探針法測(cè)電阻率、方塊電阻四探針法是目前廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)電阻率方法，它具有操作方便，精度較高，對(duì)樣品的幾何形狀無嚴(yán)格要求等優(yōu)點(diǎn)。第五十九頁，共66頁。I-V曲線測(cè)量由不良的pn結(jié)反向特性I-V曲線了解工藝情況第六十頁，共66頁。5.7擴(kuò)散工藝的發(fā)展

快速氣相摻雜(rapidvapor-phasedopingRVD)：摻雜劑從氣相直接向硅中擴(kuò)散、并能形成超淺結(jié)的快摻雜工藝。氣體浸沒激光摻雜(gasimmersionlaserdopingGILD)

第六十一頁，共66頁?？焖贇庀鄵诫sRVD利用快速熱處理過程將處在摻雜氣氛中的硅片快速均勻地加熱，同時(shí)摻雜劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生雜質(zhì)原子，雜質(zhì)原子直接從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楸还璞砻嫖降墓虘B(tài)，固相擴(kuò)散，能形成超淺結(jié)。雜質(zhì)分布是非理想的指數(shù)形式，類似固態(tài)擴(kuò)散，峰值在表面快速氣相摻雜在硅片表面不形成含有雜質(zhì)的玻璃層。第六十二頁，共66頁。氣體浸沒激光摻雜GILD是高能激光照射處于氣態(tài)源(PF5或BF3)中的硅表面，使其表面熔融，通過液相擴(kuò)散（比在固相快約8個(gè)數(shù)量級(jí)），雜質(zhì)快速并均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)熔化層中。激光照射停止，熔體固相外延轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。由熔體變?yōu)榫w的速度非?？?＞3m／s)。第六十三頁，共66頁。氣體浸沒