在热氧化过程中原存在硅内的某些掺杂原子显现出更高的扩散性,称为氧化增强扩散(Oxl浼tlt,n Enhantˉc,d Diffuslon,OED)。实验结果表明, MAX3042BESE+T与中性气氛相比,杂质硼和磷在氧化气氛中的扩散存在明显的增强,杂质砷也有一定程度的增强,而锑在氧化气氛中的扩散却被阻滞。

   在研究氧化增强扩散时,为了排除高浓度掺杂等因素对扩散的影响,上述实验过程要求实验样片的杂质浓度低于△。通过化学源或离子注入源引入杂质并形成低掺杂的预扩散层,扩散结果就可以用本征扩散系数来描述。为了得到准确的实验结果,在低温下先在样片表面生长一层薄氧化层,用以保护硅表面,然后在其上淀积一层氮化硅膜。通过光刻去掉部分区域的氮化硅和二氧化硅膜,裸露出硅表面。这样,就形成了表面为硅的裸露区和氮化硅覆盖区的样片。然后选择不同晶向和不同气氛进行实验。通过测量杂质扩散的结深和剖面杂质分布情况,可以判断杂质扩散是被增强还是被阻滞。

由图511(a)中可见,在氧化区下方,硼的扩散结深大于保护区下方的结深,这说明在氧化过程中,硼的扩散被增强;通过对杂质硼的氧化增强扩散现象的分析,人们提出了双扩散机制,即杂质可以通过空位和间隙两种方式实现扩散运动。在氧化过程中,硼的扩散运动是通过空位和间隙两种机制来实现的,而间隙机制可能起到更为重要的作用。硅氧化时,在Sl/Si()2界面附近产生了大量的间隙硅原子,这些过剩的间隙硅原子在向硅内扩散的同时,不断与空位复合。使这些过剩的间隙硅原子的浓度随深度而降低。但在表面附近,过剩的问隙硅原子可以和替位硼相互作用,从而使原来处于替位的硼变为间隙硼。当间隙硼的近邻晶格没有空位时,间隙硼就以间隙方式运动;如果间隙硼的近邻晶格出现空位时,间隙硼又可以进人空位变为替位硼。这样,杂质硼就以替位一间隙交替的方式运动,其扩散速率比单纯由替位到替位要快。而在氮化硅保护下的硅不发生氧化,这个区域中的杂质扩散只能通过空位机制进行扩散,所以氧化区正下方硼的扩散结深大于氮化硅保护区正下方的扩散结深。