|
|
|
70 |
||
где NS N 0, t |
|
Q |
|
. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||
D t |
|||||
|
|
|
|
||
Глубина, на которой концентрация диффундирующей примеси равняется концентрации исходной примеси в подложке, называется металлургическим переходом xj. Для xj можно записать N xj Nïîäë , где Nïîäë
– концентрация исходной примеси в подложке. Предполагая, что подложка легирована примесью противоположного диффузанту типа проводимости и используя для отображения концентрации логарифмическую шкалу, можно определить результирующую концентрацию легирующих элементов ND NA
вблизи p–n-перехода.
При формировании скрытого и эмиттерного диффузионных слоев, областей стока и истока требуется достижение максимальной концентрации, в то время как в базовом слое или в области кармана комплементарного МДП-транзистора концентрация примеси должна быть существенно ниже предела ее растворимости. В первом из этих двух случаев проводится
одностадийная диффузия, во втором – двухстадийная. Одностадийная диффузия так же, как и первая стадия двухстадийной диффузии осуществляется из неограниченного (неистощимого, бесконечного) источника примеси, наносимого на полупроводник заранее или в процессе диффузии и обеспечивающего постоянную высокую концентрацию примеси на границе раздела источник – полупроводник.
6.2.2. Факторы, влияющие на величину коэффициента диффузии
На величину коэффициента диффузии влияют:
1. Температура процесса. Обычно в достаточно широком интервале
температур применима формула |
|
|
|
D D0 exp E kT , |
(6.14) |
где kT |
характеризует среднюю энергию теплового движения атомов, а |
|
параметр |
E – энергия активации диффузии – имеет |
смысл глубины |
потенциальной ямы или высоты барьера между ямами. Для всех примесей замещения, диффундирующих преимущественно по вакансионному механизму, величины E обычно различаются не слишком сильно: в Si, величина E лежит в интервале от 2.6 эВ (для B) до 3.5 эВ (для Sb). Для примесей внедрения, диффундирующих по междуузлиям, интервал варьирования E существенно расширен в сторону малых значений этого параметра и сильно зависит от эффективного размера атома (иона) диффундирующей примеси. Как правило, чем меньше этот размер, тем
меньше Е. Величина предэкспоненциального множителя D0 .
2.Концентрация диффундирующей примеси. Механизмы,
определяющие эту зависимость, будут рассмотрены ниже.
3.Концентрация фоновой примеси. Концентрация фоновой примеси сказывается на концентрации вакансий, поэтому этот фактор проявляется в основном для примесей, диффундирующих по вакансионноиму механизму. В общем случае увеличение концентрации фоновой примеси увеличивает