Диффузия в условиях примесной проводимости

Рис. 1.6. Связь между коэффициентом диффузии в условиях примесной проводимости и концентрацией электронов в кремнии вблизи 1090°С (о, ) и 1200°С (Д, а). Сплошная линия - прямая, наилучшим образом аппроксимирующая экспериментальные данные [1.2] , А - легирование фосфором о, д -легирование мышьяком

На рис. 1.9 представлена зависимость коэффициента диффузии Db условиях примесной проводимости, нормированного на коэффициент диффузии D ъ условиях собственной проводимости, от величины т](т7 = п/п ддя доноров или п./п для акцепторов) при различных значениях = D . D . . [c.28]

Существуют два различных случая, когда диффузия примеси заданного типа происходит в условиях примесной проводимости. Чаще всего примесная проводимость исходного материала обусловлена высокой концентрацией самой мигрирующей примеси. Примеры такой диффузии имеют место при предварительном нанесении примеси на поверхность образца, когда концентрация примеси на поверхности превышает предел ее растворимости в кристалле или находится вблизи него либо при разгонке предварительно нанесенных или имплантированных слоев. В иных случаях примесная проводимость исходного материала возникает из-за наличия других примесей. Примером такой диффузии является перераспределение примесей, уже имеющихся в кристалле в относительно низких концентрациях, во время [c.30]

ДИФФУЗИЯ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ с [c.33]

Поскольку кластеризованные атомы неподвижны, кластеризация обычно приводит к уменьшению коэффициента диффузии по сравнению со значением коэффициента диффузии в условиях примесной проводимости в отсутствие кластеризации. [c.34]

Рис. 1.11. Нормированный коэффициент диффузии мышьяка в условиях примесной проводимости с учетом кластеризации как функция нормированной полной концентрации мышьяка

В данном разделе будет обсуждаться диффузия примесей в условиях квазиравновесия, т. е. в таких условиях проведения технологического процесса, когда сам процесс заметно не меняет равновесную концентрацию точечных дефектов в кремнии. Квазиравновесие может иметь место в условиях как собственной, так и примесной проводимости кремния, т. е., как отмечалось выше, в зависимости от соотношения между концентрацией носителей в кристалле и собственной концентрацией при температуре проведения процесса диффузии. В случае, когда диффузия происходит в условиях собственной проводимости, можно получить аналитическое выражение для результирующего распределения примеси к такому типу процесса относится ионная имплантация малой дозы примеси с последующей разгонкой. Классический двухэтапный процесс, а именно предварительное химическое нанесение и разгонка в окисляющей среде также часто удается описать в аналитической форме. Однако решение этой задачи чаще всего неприменимо на практике, поскольку, во-первых, часто превалирует примесная проводимость, что приводит к пространственной неоднородности коэффициента диффузии, а во-вторых, атомы легирующей примеси теряются в растущем окисле. Оба эти эффекта переводят задачу в разряд задач, не имеющих аналитического решения. [c.30]

В условиях несобственной проводимости далее будут учитываться два эффекта, влияющие на кажущийся коэффициент диффузии, а именно эффект, обусловленный наличием градиентов концентрации диффундирующей примеси, часто описываемый как ионный дрейф во внутреннем электрическом поле, а также эффект кластеризации примесных атомов, который эффективно снижает их коэффициент диффузии. Распределения примесей, возникающие при учете таких процессов, могут быть найдены только путем численного решения соответствующих уравнений, как это описывается в других главах настоящей книги. В данном разделе мы обсуждаем только физические аспекты этих явлений. [c.30]

Общепринятой считается точка зрения, согласно которой примеси групп П1А (акцепторы) и VA (доноры) образуют в Si растворы замещения и поэтому диффундируют по таким же механизмам, как и атомы кремния. Атомы всех указанных примесей диффундируют в S i быстрее атомов кремния. Так как все эти примеси обладают высокой электрической активностью, то при достаточно высоких концентрациях они сдвигают положение уровня Ферми в кремнии и, следовательно, изменяют равновесную концентрацию точечных дефектов каждого из заряженных состояний. Поэтому, как следует из приведенного выше обсуждения самодиффузии в Si, наличие донорных или акцепторных атомов в Si при концентрациях, превышающих п. при температуре диффузии, должно приводить к увеличению коэффициента диффузии атомов как кремния, так и атомов примеси той же группы и к уменьшению коэффициента диффузии атомов примеси противоположного типа. При интерпретации измерений коэффициентов диффузии очень важно знать, были ли во время эксперимента проводимость кристалла кремния собственной, т. е. была ли концентрация легирующих примесей ниже п.(Т), или, наоборот, проводимость была примесной. В дальнейшем это условие будет заранее оговариваться. [c.25]

Рис. 1.9. Нормированный коэффициент диффузии в условиях примесной проводимости как функция нормированной концентрации носитепей заряда в кремнии ( ) -коэффициент диффузии в условиях собственной проводимости)

В данном разделе будет обсуждаться только диффузия в условиях примесной проводимости, не нарушающая сколько-нибудь заметно равновесную концентрацию точечных дефектов в исходном материале. Другими словами, будет предполагаться, что концентрация точечных дефектов в различных заряженных состояниях зависит только от положения уровня Ферми. Простейшим случаем диффузии в условиях несобственной проводимости является изоконцентрационная диффузия , поскольку при этом коэффициент диффузии примеси постоянен. Конечно, в зависимости от типа и концентрации фоновой примеси, определяющей отношение п/п., коэффициент диффузии рассматриваемой примеси будет увеличиваться или уменьшаться, как легко видеть из (1.31). Поэтому если использовать правильное значение коэффициента диффузии в условиях примесной проводимости, то можно применить и второй закон Фика. Вследствие простоты интерпретации результатов эксперименты по изоконцентрационной диффузии имеют большое значение для исследования фундаментальных закономерностей диффузии, обсуждавшихся в 1.2.4. [c.31]

Исторически первые попытки объяснить усиление диффузии примеси в условиях примесной проводимости были связаны именно с электрическим полем. Причиной усиления диффузии считали то обстоятельство, что бьютро диффундирующие носители зарядов тянут за собой ионизова шые примеси посредством возникающего между ними электрического поля. [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...