杂质源为固态(如BN、马O3、Sb2O3、P2O5陶瓷片等),通入保护性气体,在扩散系统中完成杂质由源到硅片表面的气相输运的扩散掺杂过程称为固态源扩散, R3111H201A-T1-F固态源扩散系统如图519所示。

   除了将固态杂质源置于坩埚中直接扩散外,采用固态源扩散,把固态源做成片状的源片,并与硅片交替平行排列,因而有较好的重复性、均匀性,适于大面积扩散。另外,在硅片表面制各一层固态杂质源也属于固态源扩散。固态源用法便利,对设各要求不高,操作与液态源基本相同,生产效率高,所以也是应用较多的一种方法(特别是硼扩散方面)。但源片易吸潮变质,在扩散温度较高时,还容易变形,这时就不如液态源扩散优越。

   对于硅芯片平面工艺中的扩散杂质源的选择主要应考虑以下问题:对所选择的杂质,Si()2掩膜应能起着有效的掩蔽扩散作用;在硅中的固溶度足够高,要大于所需要的表面浓度;扩散系数的大小要适当,杂质扩散便于控制。例如,发射区磷扩散,对于一般晶体管来说是能够满足要求的。但对于浅结(如0.2um以下)扩散,为使扩散时间不至于过短,扩散温度应较低(为850℃左右)。扩散温度低,易在硅中产生沉淀(因固溶度受到限制),造成电活性的磷浓度降低。就是在这种情况下,磷扩散的时间也较短(约10而n),难以控制,重复性差。囚此,用磷来实现浅结高浓度扩散是困难的。如果采用砷杂质,由于在相同温度和相同杂质浓度下,砷在硅中的扩散系数比磷要小一个数量级左右,则可在较高温度下进行较长时问的扩散,易于实现浅结高浓度扩散。囚此,在微波晶体管中,通常用砷代替磷作为施主杂质。另外,由于砷原子的四面体半径与硅相接近,砷扩散到硅中一般不易产生失配位错,从而不会产生高浓度磷扩散所引起的“发射区推进效应”,可使基区宽度做到小于0.1um,有利于提高微波晶体管的性能。