Приложение

Ge

Si

В

Al

Ga

In

Р

As

Sb

1,22

1,17

0,88

1,26

1,26

1,44

1,1

1,18

1,36

Конструкция АПЕ

Состояние источника легирующей примеси

Состав источника

Среда

Технологическая характерист. метода

Достоинства

Недостатки

Проточная сдно-зонная с внешним

источником

Газообразное

В₂Н₆, ВС1₃, РНз, AsH₃

Окисл.

Широкий диапазон С_исх, удобство регулирования

Токсичность, чувствительность к режиму потока, трудность травления образующихся стекол

Проточная двух-зонная

Жидкое

РС1з, РВr_з, ВВr_з, РОС1₃

Окисл.

Сравнительно широкий диапазон С_исх

Двухстадийность

процесса

Твердое

В₂0₃ (1000±50°С) Sb₂0₃ (~950°C) As₂0₅ (180±30⁶C) Р₂0₅ (260±40°С)

Проточная одно-зонная с внутренним источником, параллельным подложке

Твердое

В₂0з, примесно-силикатные стекла; оксинитриды В, Ga, In, P; нитрид

Окисл.

Высокая воспроизводимость в широком диапазоне С_исх

Частая смена

источника

Проточная одно-зонная с пленочным источником

Стеклообразная пленка на поверхности подложки

SiО₂, легированный оксидами примесей

Окисл.

Широкий диапазон С_исх, возможность фотолитографии пленок и безмасочной локальной диффузии

Относительно невысокая

воспроизводимость

и однородность

С_п

Запаянная ампула

Твердое (порошкообразное)

Легированный Si, элементарный В, A^IIIB^V (нестехиометрического состава)

Вакуум

Стерильность, широкий диапазон поверхностной концентрации С_исх, отсутствие эрозии подложки

Необходимость

откачки и отпайки

ампул

Элемент

Тип примеси (электрический)

Энергия активации E_D, эВ

D_o. см²-с^-1 при 1200°С

Предельная растворимость, ат-см² при 1200⁰ С

Радиус захвата примеси, дислокацией

В

P

3,50

2,8•10^-12

10²¹

2,4...2,5

3,66

-

-

-

АL

P

3,77

1,5•10^-11

1,5•10^-19

0,7

Ga

P

3,50

—

—

—

4,15

(2,5...4,1) •10^-12

4•10¹⁹

0,7

In

P

3,89

8,3•10^-13

10¹⁹

2,1

Tl

P

3,88

8,3•10^-13

10¹⁷

—

Р

n

3,66

—

—

—

3,88

2,8•10^-12

1,5•10⁴

0,5

As

n

3,54

2,7•10^-13

2•10²¹

0,8

4,20

—

—

—

Sb

n

3,92

2.2•10^-13

6•10¹⁹

1,5

Bi

n

4,10

2,0•10^-13

4•10¹⁷

—

С

Амфотерная смесь

2,92

-

10¹⁶... 10¹⁷

3,1

Ge

Амфотерная смесь

5,28

-

—

0,9

H

Амфотерная смесь

0,48

2•10^-4

—

—

Li

n

0,66

1,3•10^-5

10¹⁹

—

Na

Амфотерная смесь

0,72

—

—

—

Cu

P

0,78

10^-5

10¹⁸

1,4

Ag

Амфотерная смесь

1,59

8-10^-6

—

—

Au

Амфотерная смесь

0,38

1,1•10^-6

8•10¹⁶

2,1...2,6

Zn

Р

1,40

10^-6

-

—

Fe

Амфотерная смесь

0,72

10^-8... 10^-5

2•10¹⁰

0,7

Ni

Амфотерная смесь

0,92

—

—

0,5

О

Амфотерная смесь

2,55...2,56

5•10^-10

10¹⁸

1,7

Si

Амфотерная смесь

4,86

1,8•10³

__-

—

Примесь

Коэффициент диффузии при бесконечно большой температуре Do, см²/с

Энергия активации диффузии Е, эВ

Температура максимальной растворимости, С⁰

Оценочные значения D

в интервале температур, °С

в кремнии, см²/с

в двуокиси кремния,

см²/с

Бор

5,1

3,7

1300

900...1250

10^-15…10^-11

10^-16

Алюминии

8,0

3,5

1150

1100...1250

10^-12...10^-11

10^-11 …10^-9

Галлий

60,0

3,9

1250

1100...1250

10^-12...10^-11

10^-12...10^-9

Индий

16,5

3,9

1300

-

-

-

Таллий

16,5

3,9

-

-

-

-

Фосфор

10,5

3,7

1150

100...1250

10^-14...10^-11

10^-15...10^-13

Мышьяк

3,0

3,9

1100

1100...1200

10^-14...10^-14

10^-16...10^-15

Сурьма

8,0

4,0

1300

1000

10^-13

10^-15

Висмут

1.0•10³

4,6

1300

-

-

-

Внешний источник примеси

Состояние при комнатной температуре

Температура источника, °С

Концентрация примеси

Преимущества

Недостатки

Борная кислота

Твердое

600-1200

Высокая и низкая

Легко доступна. Надежный (опробованный) источник

Источник загрязняет трубу. Управление процессом затруднительно

Трибромид бора

Жидкое

10-30

Высокая и низкая

Не загрязняет систему. Удовлетворительная регулировка в широком диапазоне концентраций примеси. Позволяет осуществлять диффузию в неокисляющей атмосфере

Сильная зависимость от геометрии системы

Метилборат

-

10-30

Высокая

Простота приготовления и простота в работе

Ограниченность высокими поверхностными концентрациями

Трихлорид бора

Газообразное

Комнатная

Высокая и низкая

Те же, что и у бромида. Возможность точного регулирования по прибору, измеряющему расход газа. Легкость напуска в систему и простота в работе

-

Диборат

Высокая и низкая

Те же, что и у хлорида бора

Высокая токсичность

Внешний источник примеси

Состояние при комнатной температуре

Температура источника, °С

Концентрация примеси

Преимущества

Недостатки

Красный фосфор

Твердое

200-300

Низкая (<10см-³)

Низкие поверхностные концентрации

Непостоянный состав, меняющееся давление паров

Пятиокись фосфора

-

200-300

Высокая >10²см-⁵

Надежный источник для получения высоких поверхностных концентраций

Чувствительность к присутствию паров воды. Необходимость частой очистки диффузионной трубы

Фосфат аммония

-

450-1200

Высокая и низкая

Не подвержен влиянию паров воды

Необходимость очень тщательной очистки

Хлорокись фосфора

Жидкое

2-40

Высокая и низкая

Не загрязняет систему. Удовлетворительная регулировка в широком диапазоне концентраций примеси

Сильная зависимость от геометрии системы

Трибромид фосфора

-

170

Высокая и низкая

Те же, что и у хлорокиси фосфора. Может быть использован для диффузии в не-окисляющей атмосфере

-

Фосфин

Газообразное

Комнатная

Высокая и низкая

Те же, что и у трибромида фосфора. Возможность точного регулирования по прибору, измеряющему расход газа. Легкость напуска в систему и простота в работе

Высокая токсичность