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[信息与通信]现代半导体器件物理与工艺杂质掺杂详解
现代半导体器现代半导体器现代半导体器现代半导体器 件物理与工艺件物理与工艺件物理与工艺件物理与工艺 Physics and Technology of Modern Semiconductor Devices 杂质掺杂杂质掺杂 本资料来源于网络,版权归原著作所有,禁止使用于一切商业行为,仅供交流学习用!请在下载后24小时内删除! 桂林电子科技大学 现代半导体器件物理与工艺 杂质掺杂 1 杂质掺杂 所谓杂质掺杂是将可控数量的杂质掺入半导体内。杂质掺杂的实际应用 主要是改变半导体的电特性。扩散和离子注入是半导体掺杂的两种主要 方式方式。 高温扩散:一直到20世纪70年代,杂质掺杂主要是由高温的扩散方式来 完成,杂质原子通过气相源或掺杂过的氧化物扩散或淀积到硅晶片的表 面面,这些杂质浓度将从表面到体内单杂质浓度将从表面到体内单调下降降,而杂质分布杂质分布主要是由高由高温 与扩散时间来决定。 离子注入:掺杂离子以离子束的形式注入半导体内,杂质浓度在半导体 内有个峰值分布,杂质分布主要由离子质量和注入能量决定。 扩散和离子注入两者都被用来制作分立器件与集成电路扩散和离子注入两者都被用来制作分立器件与集成电路,,因为二者互补因为二者互补 不足,相得益彰。 本资料来源于网络,版权归原著作所有,禁止使用于一切商业行为,仅供交流学习用!请在下载后24小时内删除! 桂林电子科技大学 现代半导体器件物理与工艺 杂质掺杂 2 本资料来源于网络,版权归原著作所有,禁止使用于一切商业行为,仅供交流学习用!请在下载后24小时内删除! 桂林电子科技大学 现代半导体器件物理与工艺 杂质掺杂 3 基本扩散工艺 杂质扩散通常是在经仔细控制的石英高温炉管中放入半导体硅晶片并通 入含有所需掺杂剂的气体混合物。硅的温度在800-1200℃;砷化镓的温 度在度在600600℃。扩散进入半导体内部的杂质原子数量与气体混合物中扩散进入半导体内部的杂质原子数量与气体混合物中 的杂质分压有关。 对硅而言对硅而言,B、P和和As分别是常用的分别是常用的p型和型和n型掺杂剂型掺杂剂,它们在硅中都有极它们在硅中都有极 高的固溶度,可高于5 ×1020cm-3。引入方式有:固态源(BN、As2O3 、 P2O5);液态源(BBr3、AsCl3 、POCl3);气体源(B2H6、AsH3 、 PH3 ),其中液态源最常用。 使用液态源的磷扩散的化学反应如下使用液态源的磷扩散的化学反应如下:: 4POCl +3O → 2P O +6Cl 3 2 2 5 2 P2O5P2O5在硅晶片上形成在硅晶片上形成一层玻璃并由硅还原出磷层玻璃并由硅还原出磷,氯气被带走氯气被带走。 2P O +5Si → 4P +5SiO 2 5 2 本资料来源于网络,版权归原著作所有,禁止使用于一切商业行为,仅供交流学习用!请在下载后24小时内删除! 桂林电子科技大学 现代半导体器件物理与工艺 杂质掺杂 4 对砷化镓的扩散工艺而言,因砷的蒸汽压高,所以需要特别的方式来防 止砷的分解或蒸发所造成的损失。包括含过压的封闭炉管中扩散及在含
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