固态氮化硼扩散.PDFVIP

固态氮化硼扩散 一、 目的 通过固态氮化硼扩散，掌握通过扩散法获得 P—n 结的方法。 二、 原理 所谓扩散技术，是指将杂质引入到半导体中，使之在半导体的特定区域中具 有某种导电类型和一定电阻率的方法，当前制备 P—n 结的最主要方法是扩散法。 对于硅平面器件，整个器件的结构和性能基本上由扩散工艺确定， 。 扩散是物质分子或原子热运动引起的一种自然现象。浓度差别的存在是产生 扩散运动的必要条件，环境温度的高低是决定扩散运动快慢的重要因素。扩散现 象所遵循的客观规律可用扩散第一定律和扩散第二定律描述，其数学表达式为： ∂N J x t D （2 －1） （， ）＝－ ∂x ∂N ∂2 N ＝D （2 －2 ） ∂t ∂x 2 在扩散工艺中，硼、磷等杂质的扩散通常都分成预沉积和再分布两步进行。 在预沉积过程中，扩散是在恒定表面浓度的条件下进行的。在此条件下，解扩散 方程（2 －2 ），得到的扩散分布是一种余误差函数，表达式为： 2 ∞ － 2 x N （x ，t ）＝N Dt ⋅e x dx ＝N ⋅erfc （2 －3 ） s ∫ s π x 2 2 Dt 按照（2 －3 ）式画出的关系曲线如图2 －1 所示。 图2 －l 恒定表面浓度扩散的杂质分布 恒定表面浓度扩散分布曲线下面的面积表示扩散进入硅片单位表面的杂质总量。 ∞ ∞ x Dt Q ＝ N （x, t ）dx ＝ N erfc dx ＝2N ＝1.13N Dt （2 －4 ） ∫ ∫ s s s 0 0 2 Dt π 而在再分布过程中，扩散是在限定源的条件下进有的。整个扩散过程的杂质 源，限定于扩散前积累在硅片表面的无限薄层内的杂质总量 Q，没有外来杂质补 ∂N 充－－在硅片表面（x ＝o ）处的杂质流密度J ＝D ＝0 ，因此，杂质总量 Q 是 ∂x 一个常数。在此条件下解扩散方程（2 －2 ），得到的扩散分布是高斯函数分布， 表达式为： 2 Q －x N （x, t ）＝ e 4Dt （2 －5 ） πDt 按照公式（2 －5 ）式画出的关系曲线如图2 －2 所示。由图可见，随着扩散 时间的增加，一