在芯片生产或研制过程中,对扩散工艺本身来说,其主要目的就是获得符合要求的、质量良R3112N421A-TR-F好的扩散层。具体地说,就是控制好各次扩散的结深、表面浓度和杂质分布,获得符合要求的芯片结构和晶体管的pn结、耐压和放大倍数等电学特性。杂质表面浓度、结深和薄层电阻是评价扩散质量的三个重要工艺指标。扩散结深即扩散形成的pll结的深度。在扩散前可以通过估算由工艺参数确定工

艺条件,扩散后既可以估算也可以通过各种测试得到工艺参数,另外还可以通过测量扩散后的电学参数了解扩散质量。

   结深的测量

   扩散时,若扩散杂质与衬底杂质的型号不同,则扩散后在衬底中将要形成pn结。这个pn结的几何位置与扩散层表面的距离称为结深,一般用马表示。结深是扩散I艺中要着重控制和检验的参数之一,结深的测量是对芯片工艺质量的一种必要检测。

    当利用式(523)估计结深时,只要知道比值Cs/咣,便可由图520查出相应的A值,再将相应的D(D、莎值代人,便可求出结深。D(T)与温度T是指数关系,所以在扩散过程中,温度通过D对扩散深度以及杂质分布情况的影响,同时间r相比更为重要。说明增加扩散时间或升高扩散温度,均可使结深增加。但两者相比,后者是主要的。例如,假设扩散时间60min所得的扩散结深是2,5um,而扩散时间为54min时,相应的结深约为2.38um。这里扩散时间比原定时间少了10%,引起的结深差为5%(即0.12um)。因此,若要求结深的误差小于5%,其扩散时间的偏差只要小于6min(10%)即可,这是容易做到的。反之,温度对结深的影响是很大的。例如,硅片在1180℃下进行硼扩散,只要温度偏差±1%,其扩散系数D可相差10%,结深误差则达5%。因此,如果要求结深误差小于5%,温度T的偏差必须小于1℃。这在1180℃的高温下是不容易做到的。因此,在工艺操作中要特别注意对温度的控制。除了温度之外,凡是对扩散系数有影响的因素,对结的实际深度都会有不同程度的影响。在同时进行氧化的工艺中,结深还受到氧化生长速率的影响,可以说实际结深主要由预淀积的杂质总量和再分布的氧化速率来控制。

   对于深度较大的pll结(如大功率器件中的结),可直接解理片子,经显结后在显微镜下测量其结深。对于较浅的pll结,要在硅片侧面直接测出读数是困难的。因此,必须将测量面扩大,或采用其他方法来测量。结深测量方法主要有扩展电阻法、扫描电镜法、阳极氧化剥层法和磨角染色法,详见后续章节。