半导体扩散工艺是什么

扩散技术目的在于控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度、深度和PN结。在集成电路发展初期是半导体器件生产的主要技术之一。但随着离子注入的出现，扩散工艺在制备浅结、低浓度掺杂和控制精度等方面的巨大劣势日益突出，在制造技术中的使用已大大降低。1 扩散机构2 替位式扩散机构这种杂质原子或离子大小与Si原子大小差别不大，它沿着硅晶体内晶格空位跳跃前进扩散，杂质原子扩散时占据晶格格点的正常位置，不改变原来硅材料的晶体结构。硼、磷、砷等是此种方式。 3． 填隙式扩散机构这种杂质原子大小与Si原子大小差别较大，杂质原子进入硅晶体后，不占据晶格格点的正常位置，而是从一个硅原子间隙到另一个硅原子间隙逐次跳跃前进。镍、铁等重金属元素等是此种方式在当今的亚微米工艺中，由于浅结、短沟的限制，硅片工艺后段的热过程越来越被谨慎地使用，但是退火仍然以不同的形式出现在工艺的流程中。退火可以激活杂质，减少缺陷，并获得一定的结深。它的工艺时间和温度关系到结深和杂质浓度。4磷掺杂由于磷掺杂的控制精度较底，它已经渐渐地退出了工艺制作的舞台。但是在一些要求不高的工艺步骤仍然在使用。5多晶掺杂向多晶中掺入大量的杂质，使多晶具有金属导电特质，以形成MOS之“M”或作为电容器的一个极板或形成多晶电阻，之所以不用离子注入主要是出于经济的原因

即由于杂质浓度不均匀而产生的杂质定向运动和由于温度分布不均匀而产生的热传导均可认为属于扩散；介绍了杂质在半导体中扩散的定义；对菲克第一定律表达的的扩散方程，说明是应用了热传导方程作为研究杂质在固体中扩散的基础而推出的。本节介绍了扩散系数D的意义及表达式，讨论了表达式中各项的含义；说明了扩散系数D与温度存在的关系、说明了扩散系数D与扩散杂质种类及扩散机构存在的关系、说明了在特定条件下扩散系数D与表面杂质浓度Ns及与衬底杂质浓度NB存在的关系、说明了扩散系数D与衬底晶格完美性存在的关系、还说明了扩散系数D与衬底取向存在的关系。本节介绍了杂质扩散的扩散机构，指明什么是间隙式扩散，间隙式扩散的特点、间隙式扩散的杂质、进行了间隙式扩散的扩散流表达式与菲克第一定律表达式的对比；指明什么是替位式扩散，替位式扩散的特点、替位式扩散的杂质、进行了替位式扩散的扩散流表达式与菲克第一定律表达式的对比 ；进行了两种扩散机构的比较，进行了两种扩散机构的扩散系数D的比较 ，清晰的比较结果判定了何种类型杂质为快扩散杂质、何种类型杂质为慢扩散杂质。本节介绍了金杂质的扩散机构，指出金杂质的扩散机构中既有间隙式扩散又有替位式扩散；两种扩散机构的比重分配，既取决于衬底晶格的完美程度又取决于金杂质在扩散系统中的浓度；说明了为什么一般认为金杂质是快扩散杂质的原因。杂质由于浓度不均匀而在半导体中的扩散与温度不均匀而引起的热传导之间的内在关系分析。菲克第一定律物理意义及菲克第一定律物表达式的三维形式和一维形式。扩散系数D的物理意义及数学表达式；扩散系数D 与各种因素的关系及其分析。杂质在半导体中的两种扩散机构；间隙式扩散的定义，间隙式扩散的特点、间隙式扩散的杂质、及如何进行间隙式扩散的扩散流表达式与菲克第一定律表达式的对比；替位式扩散的定义，替位式扩散的特点、替位式扩散的杂质、及如何进行替位式扩散的扩散流表达式与菲克第一定律表达式的对比 ；两种扩散机构相同点的比较，两种扩散机构的表达式相同而内涵不同的扩散系数D的比较 分析。金杂质的扩散机构分析和讨论。你可以通过对这两种理论的研究，杜绝他们的发生而达到保密的效果

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