Кремний диффузия различных примесей

Рис. 8-19. Зависимость коэффициента диффузии различных примесей в кремнии

Рис. 8-20. Зависимость коэффициента диффузии различных примесей в кремнии от температуры

Коэффициент диффузии различных примесей в кремнии в зависимости от температуры приведен на рис. 8-20. [c.346]

Для определения коэффициента диффузии примеси, введенной в систему окисел—кремний, используются различные модели перераспределения. Эти модели при необходимости позволяют учитывать зависимость коэффициента диффузии от концентрации легирующей примеси. Для диффузии мышьяка в модели учитывается взаимодействие нейтральных, однократно заряженных и дважды ионизованных вакансий [11.6]. Кроме того, в этой же модели учтена кластеризация мышьяка как в равновесных, так и в неравновесных условиях. [c.306]

Кинетика структурного или фазового превращения определяется подвижностью атомов и разностью термодинамических потенциалов фаз. Роль различных факторов в развитии фазового превращения часто проявляется в связи с изменением диффузионной подвижности атомов. Пластическая деформация, например, обычно ускоряет процессы диффузии и должна способствовать развитию диффузионных фазовых превращений. Однако могут быть случаи, когда необходимо разделять кинетические и термодинамические эффекты. Так, диффузия примесей вдоль дислокаций происходит легче, чем в неискаженной упаковке, но из-за увеличения сил связи атомов примеси с дефектами возникают примесные сегрегации. В результате, при диффузионном насыщении предварительная пластическая деформация может увеличить глубину диффузионного слоя, в то время как при очистке от примесей та же деформация может уменьшить ее. Поэтому, если эффективность того или иного фактора проявляется в связи с изменением разности химических потенциалов диффундирующего компонента в сосуществующих фазах, результат воздействия будет зависеть от того, поступает компонент в фазу или удаляется из нее. Аналогичное заключение можно сделать и о влиянии на диффузию третьего компонента. Кремний, например, способствует обезуглероживанию стали, но препятствует цементации ее. [c.49]

В настоящее время существует точка зрения на несобственную диффузию как на результат миграции примеси вследствие взаимодействия с заряженными точечными дефектами в кремнии (см. гл. 1). Все широко используемые примеси диффундируют в кремнии посредством взаимодействия с точечными дефектами решетки, такими, как атомные вакансии и атомы в междоузлиях. Таким образом, коэффициент диффузии пропорционален концентрации таких точечных дефектов. Несмотря на то, что концентрация нейтральных дефектов при любой заданной температуре не зависит от концентрации примеси (пока она много меньше концентрации атомов кремния), концентрация дефектов с различными зарядовыми состояниями (уровни которых находятся в пределах запрещенной зоны кремния) зависит от положения уровня Ферми в запрещенной зоне и поэтому является функцией концентрации примеси. Таким образом, как показано в гл. 1, эффективный коэффициент диффузии можно представить следующим образом [c.201]

Граница раздела ЗЮг - 81. В силу того, что граница раздела является точкой, где следует точно оценивать концентрации примесей, она всегда должна быть узлом (при / = 1). Этот узел разделяет элемент на два полуэлемента, один из которых находится в ЗЮг, а другой - в 81. Так как концентрация примеси при переходе через границу обьино терпит разрыв (из-за термодинамической сегрегации), узел на границе раздела содержит две различные концентрации одну для полуэлемента окисла кремния и другую для полуэлемента кремния. Между этими полуэлементами протекает поток F , описываемый уравнением (7.39), через другие же две границы (верхнюю и нижнюю) протекают диффузионные потоки, вычисляемые из уравнений (7.6) или (7.14) с соответствующими коэффициентами диффузии. Уравнение непрерывности для двух пол у элементов, примыкающих к границе раздела, имеет вид [c.214]

После введения примеси в окисел или кремний для определения коэффициента диффузии можно использовать различные модели перераспределения примеси. В этих моделях при необходимости может быть учтена зависимость коэффициента диффузии от концентрации. Для мышьяка модель учитывает взаимодействие его с нейтральными, однократно заряженными и дважды ионизованными вакансиями [11.11]. Для учета кластеризации мышьяка применяются две модели одна - для равновесных, другая - для неравновесных условий. В одной из них принято, что кластер образован тремя атомами мышьяка и одним электроном. [c.309]

В большинстве случаев диффузии примеси из сильнолегированных слоев одного типа проводимости вопрос о влиянии электрического поля носит академический характер, поскольку результирующее усиление диффузии обусловлено подавляющим концентрационным вкладом в коэффициент диффузии, а экспериментальные ошибки и разброс в определении параметра не позволяют провести детальный анализ. С другой стороны, было обнаружено, что в однородном распределении относительно малой дозы бора возникает небольшой провал, когда на фоне этой примеси диффундирует мышьяк с вьюокой концентрацией. Положение этого провала совпадает, как это показано на рис. 1,10, с положением фронта диффузии мышьяка, Наличие провала рассматривалось как подтверждение влияния электрического поля на миграцию бора в кремнии. Тем не менее интуитивно ясно, что концепция электрического дрейфа ионизированных примесей является причиной некоторых противоречий, возникающих вследствие сложной природы процесса миграции атомов замещения. Например, единственный способ, с помощью которого электрическое поле могло бы влиять на коэффициент диффузии, заключается в увеличении числа прыжков атомов примеси в одном направлении при одновремешюм уменьшении их числа в противоположном по-видимому, это возможно при соответствующем понижении и повышении потенциальных барьеров (см. рис. 1.8) в этих двух направлениях, что приводит к появлению анизотропии энергии миграции. Однако сразу не ясно, как можно точно смоделировать такой эффект и как учесть наличие различных зарядовых состояний точечных дефектов. [c.32]

Эти неравенства с помощью (1.54) позволяют вычислить предельные значения вклада мехаршзма междоузельной диффузии с замещением, для различных элементов. В табл. 1.4 в качестве примера приведены значения // для фосфора. Результаты последних (неопубликованных) экспериментов показьшают, что О для сурьмы, что, в свою очередь, указывает на существование исключительно вакансионного механизма. Тот факт, что значение /у хотя бы для одного из видов примеси заключено между О и 1, является сегодня наилучшим свидетельством того, что как вакансионный, так и междоузельный с замещением механизмы имеют место в кремнии в равновесных условиях. [c.40]

Особое место среди примесей в кремнии и германии занимает кислород, который является остаточной, в больщинстве случаев вредной примесью его концентрация зависит от способа получения кристалла. О поведении кислорода в 51 и Ое известно, что он в рещетке основного вещества присутствует либо в атомарном виде, либо образует комплексы типа 51(0е)0 . При этом, если атомы кислорода размещаются в междоузлиях, то они, по-видимому, электрически неактивны. Донорными же свойствами обладают некоторые комплексы 51(0е)0 . Больще всего кислорода обычно содержат монокристаллы кремния (германия), выращенные из кварцевых контейнеров (содержание кислорода в кремнии составляет 10 см , см. гл. 5). Обычно при выращивании из расплава больщая часть атомов кислорода размещается в междоузлиях и образует электрически неактивные комплексы 510г, хотя в малых концентрациях могут образовываться и электрически активные комплексы более высокого порядка. Процессы, связанные с нагревом кристалла (термообработка, диффузия), могут приводить к перераспределению по концентрации различных типов кремний(германий)-кислородных комплексов. Это перераспределение происходит в тех случаях, когда распределение кислородных комплексов неравновесно (твердый раствор 51(0) находится в пересыщенном состоянии при температуре обработки). Изменение концентрации электрически активных комплексов приводит к изменению электрических свойств кристалла. В частности, при низкотемпературной (300-500°С) обработке в кристаллах 51 образуются термодоноры 5104 в измеримых концентрациях, которые устойчивы при 430°С комплексы [c.131]

МСВИ). Этот метод обеспечивает измерение низкой концентрации примесей (например, 5 10 см бора и мышьяка в кремнии), обладает высоким разрешением по глубине (несколько нанометров), универсальностью. Метод МСВИ наряду с радиоактивным методом позволяет определить общее количество введенной примеси, поэтому, если необходимо определить электрически активную часть примеси, то следует воспользоваться электрическими методами. К настоящему времени разработаны и широко используются специфические полупроводниковые методы измерения диффузионных профилей электрически активных примесей (или их электрически активной части) и их коэффициентов диффузии в полупроводниках. Эти методы основаны главным образом на исследовании изменений электрических свойств в различных частях полупроводникового образца, обусловленных проникновением туда диффундирующих атомов. Эти методы не столь универсальны, как радиоактивные и МСВИ, но их преимуществом является незначительная трудоемкость и отсутствие специфики, связанной с применением радиоактивных изотопов. Однако следует иметь в виду, что практическое применение полупроводниковых методов исследования возможно только при использовании материалов высокой химической чистоты. Кроме того, диффундирующее вещество должно быть электрически активной примесью и оказывать влияние на электрические свойства исследуемого полупроводника. К полупроводниковым методам относятся метод электронно-дырочного перехода, метод фото-э.д.с., метод электропроводности и емкостный метод [39,41]. Мы ниже рассмотрим лишь один из них — метод р — я-перехода, позволяющий непосредственно определять концентрацию даже при очень малых глубинах проникновения примесей, когда измерение эффекта Холла невозможно. [c.298]

Благодаря боковой диффузии растворенные в жидком металле примеси отводятся от вершины выступов к основаниям (рис. IV.3), образуя в пограничных слоях ячеек при кристаллизации обогащенный твердый раствор [85, 91, 42], а при количествах примесей, превышающих растворимость их в твердом металле данного состава,— включения эвтектического типа по границам ячеек или дендритов (рис. IV.4). Такими включениями могут быть различного рода силикаты, соединения никеля с серой NisS (температура плавления 644° С), эвтектика Ni — NiaS (температура плавления 625° С), эвтектика хромоникелевый аустенит-карбонитрид ниобия (температура плавления 1175 С), легкоплавкие соединения никеля с кремнием, бором, ниобием и др., а также окси-сульфидные соединения, выделение которых обусловлено уменьшением растворимости кислорода и серы в жидком металле с понижением температуры. [c.274]

Иа одну нз плоскостей очищенной от примесей кремниевой шайбы электроиного тина проводимости наносится слой раствора азотнокислого алюминия и борной кислоты в спирте. Затем диски закладываются в кварцевый стакан, который помещается в печь, где диффузионный процесс протекает 10 ч при температуре 1 300° С. В результате происходит диффузия алюминия и бора в кремниевый диск на глубину ПО—120 мкм, чем создастся слой кремния с проводимостью дырочного типа. Примесь бора применяется для повышения поверхностной концентрации. После окончания диффузии и остывания диска один из / -слоев удаляется шлифовкой. Затем следует цикл травлений, трехкратной никелировки и отжига кремниевого диска при различных технологических условиях. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...