扩散是一种自然现象,是由物质自身的热运动引起的,运动的结果是使浓度分布趋于均匀。半MAX2308ETI-T导体工艺中的扩散,就正是利用了Fsl体中的扩散现象,使一定种类和一定数量的杂质掺人半导体中,以改变半导体的电学性质。扩散是微电子△艺中最基本的I艺之一,是在约1000℃的高温、p型或n型杂质气氛中,使杂质向衬底硅片的确定区域内扩散,达到一定浓度,实现半导体定域、定量掺杂的一种工艺方法,也称为热扩散。本章就扩散棚:构、扩散理论、杂质分布及扩散工艺设备等方面进行介绍。

   扩散机构

   杂质在半导体中的扩散是由杂质浓度梯度或温度梯度(物体中两相的化学势不相等)引起的一种使杂质浓度趋于均匀的杂质定向运动。实际上,引起物质在固体中宏观迁移的原因是粒子浓度的不均匀。只有当晶体中的杂质存在浓度梯度时才会产生杂质扩散流,出现净的杂质移动,温度的高低则是决定杂质粒子跳跃移动快慢的主要因素。

   如果在有限的基体中存在杂质浓度梯度,杂质扩散必定降低浓度梯度,在足够长时间以后,杂质浓度将变得均匀,杂质移动也就停止。扩散粒子可以是杂质原子或离子,也可以是与基质相同的粒子(白扩散)。

   杂质原子在半导体中的扩散可以看成是杂质原子在晶格中以空位或填隙原子形式进行的原子运动。杂质在晶体内扩散是通过一系列随机跳跃来实现的,这些跳跃在整个=i维方向上进行。扩散的微观桕.构有填隙式扩散、替位式扩散和填隙一替位式扩散3种方式。图51表示固体中两种基本的原子扩散模型。图中圆圈“○”表示处在晶格平衡位置的基质晶体原子,黑点“●”表示杂质原子。