半导体制造工艺_07扩散(上)
半导体八大工艺顺序
半导体八大工艺顺序半导体八大工艺顺序，是指半导体制造过程中的八个主要工艺步骤。
这些工艺步骤包括晶圆清洗、光刻、沉积、刻蚀、扩散、离子注入、退火和包封。
下面将逐一介绍这些工艺步骤的顺序及其作用。
1. 晶圆清洗晶圆清洗是半导体制造过程中的第一步。
在这一步骤中，晶圆将被放入化学溶液中进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
这样可以确保后续工艺步骤的顺利进行，同时也可以提高器件的质量和性能。
2. 光刻光刻是半导体制造中的关键工艺步骤之一。
在这一步骤中，将使用光刻胶覆盖在晶圆表面上，并通过光刻机将图形投射到光刻胶上。
然后，利用化学溶液将未曝光的光刻胶去除，从而形成所需的图形。
3. 沉积沉积是指在晶圆表面上沉积一层薄膜的工艺步骤。
这一层薄膜可以用于改变晶圆表面的性质，增加其导电性或绝缘性。
常用的沉积方法包括化学气相沉积和物理气相沉积。
4. 刻蚀刻蚀是将多余的材料从晶圆表面去除的工艺步骤。
在这一步骤中，利用化学溶液或等离子刻蚀机将不需要的材料去除，从而形成所需的图形和结构。
5. 扩散扩散是将杂质或掺杂物diffused 到晶圆中的工艺步骤。
这一步骤可以改变晶圆的电学性质，并形成PN 结等器件结构。
常用的扩散方法包括固体扩散和液相扩散。
6. 离子注入离子注入是将离子注入到晶圆中的工艺步骤。
这可以改变晶圆的导电性和掺杂浓度，从而形成电子器件的结构。
离子注入通常在扩散之前进行。
7. 退火退火是将晶圆加热至一定温度并保持一段时间的工艺步骤。
这可以帮助晶圆中的杂质扩散和掺杂物活化，从而提高器件的性能和稳定性。
8. 包封包封是将晶圆封装在外部保护材料中的工艺步骤。
这可以保护晶圆不受外部环境的影响，同时也可以方便晶圆的安装和使用。
半导体制造过程中的八大工艺顺序是一个复杂而精密的过程。
每个工艺步骤都起着至关重要的作用，只有严格按照顺序进行，才能生产出高质量的半导体器件。
希望通过本文的介绍，读者对半导体制造过程有了更深入的了解。
半导体制造工艺之扩散原理概括
预淀积＋退火。预淀积：气固相预淀积
1、掺杂工艺一般分为 哪两步？结深？薄层电 阻？固溶度？
扩散或离子注入。Rs：表面为正方形的 半导体薄层（结深），在平行电流方向
所呈现的电阻，单位为 /，反映扩散
入硅内部的净杂质总量。固溶度：在平
衡条件下，杂质能溶解在硅中而不发生
2、两种特殊条件下的费 反应形成分凝相的最大浓度。
3、氧化增强/抑制扩散（oxidation enhanced / retarded diffusion）OED/ORD
对于B，P来说，在氧化过程中，其扩散系数增加。
对Sb来说，扩散系数减小。
双扩散机制: 杂质可以通过空位和间隙两种方式扩散
1 ）OED：对于原子B或P来说，其在硅中的扩散可以 通过间隙硅原子进行。氧化时由于体积膨胀，造成大 量Si间隙原子注入，增加了B和P的扩散系数
DA ef fD0DnpiDnpi
n型掺杂 p型掺杂
1000 C下，非本征扩散系数：
D A s1.6 6 11 04 c2 m /sec
箱型
非本征掺杂扩散系数比本征掺
杂扩散系数高一个数量级！！
由于非本征掺杂的扩散系数在 掺杂边缘迅速衰减，因而出现 边缘陡峭的“箱型”分布。
n
由
np
n
2 i
并假定杂质全部离化，有
C NA ND
n C24ni2 C 2
场助扩散方程： FhDCx
其中h为扩散系数的电场增强因子： h1
C C2 4ni2
当掺杂浓度远大于本征载流子浓度时，h 接近 2。
电场效应对于低浓度本体杂质分布影响更大
2、扩散系数与杂质浓度的关系
离子注入 ＋
扩散工艺-半导体制造
扩散工艺前言：扩散部按车间划分主要由扩散区域及注入区域组成，其中扩散区域又分扩散老区和扩散新区。
扩散区域按工艺分，主要有热氧化、扩散、LPCVD、合金、清洗、沾污测试等六大工艺。
本文主要介绍热氧化、扩散及合金工艺。
目录第一章：扩散区域设备简介……………………………………第二章：氧化工艺第三章：扩散工艺第四章：合金工艺第一章：扩散部扩散区域工艺设备简介炉管设备外观：扩散区域的工艺、设备主要可以分为：类别主要包括按工艺分类热氧化一氧、二痒、场氧、Post氧化扩散推阱、退火/磷掺杂LPCVD TEOS、SI3N4、POL Y清洗进炉前清洗、漂洗合金合金按设备分类卧式炉A、B、C、D、F、H、I六台立式炉VTR-1、VTR-2、VTR-3 清洗机FSI-1、FSI-2炉管：负责高温作业，可分为以下几个部分：组成部分功能控制柜→对设备的运行进行统一控制；装舟台：→园片放置的区域，由控制柜控制运行炉体：→对园片进行高温作业的区域，由控制柜控制升降温源柜：→供应源、气的区域，由控制柜控制气体阀门的开关。
FSI：负责炉前清洗。
第二章：热氧化工艺热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。
热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。
硅片氧化前的清洗、热氧化的环境及过程是制备高质量二氧化硅膜的重要环节。
2. 1氧化层的作用2．1．1用于杂质选择扩散的掩蔽膜常用杂质(硼,磷,砷等)在氧化层中的扩散系数远小于在硅中的扩散系数，因此氧化层具有阻挡杂质向半导体中扩散的能力。
利用这一性质，在硅上的二氧化硅层上刻出选择扩散窗口，则在窗口区就可以向硅中扩散杂质，其它区域被二氧化硅屏蔽，没有杂质进入，实现对硅的选择性扩散。
1960年二氧化硅就已被用作晶体管选择扩散的掩蔽膜，从而导致了硅平面工艺的诞生，开创了半导体制造技术的新阶段。
同时二氧化硅也可在注入工艺中，作为选择注入的掩蔽膜。
扩散片生产工艺
扩散片生产工艺扩散片是半导体工业中重要的材料，用于制造电子器件，如晶体管和集成电路。
扩散片的制造工艺包括净化硅片、制备扩散膜层和烧结等步骤。
首先，制造扩散片的过程开始于净化硅片。
硅片是从硅矿石中提取的硅元素经过精炼和纯化而得到的，其成分应达到非常高的纯度。
这是因为硅片的质量和纯度直接影响到后续制备扩散层的性能。
净化硅片的过程主要包括石碱洗净、酸洗净和纯化等步骤。
通过这些处理，硅片的杂质含量将被大幅降低，同时使其表面达到非常光滑的状态。
接下来，制备扩散层的步骤将进行。
扩散层是一种将杂质引入硅片中的工艺，以改变硅片的电学性质。
这是通过将掺杂物（如砷、硼或磷）在高温下加热硅片，使掺杂物的粒子通过扩散和迁移进入硅片晶格中实现的。
制备扩散层的过程包括清洗硅片、涂覆扩散源、高温反应和退火等步骤。
在高温和气氛的控制下，掺杂物将逐渐扩散到硅片中，并形成具有特定电学性能的区域。
制备扩散层后，还需要进行烧结工艺。
烧结是将扩散片放入高温炉中进行烧结，以去除残留的气体和杂质，并使扩散片更加稳定。
烧结过程主要包括预热、高温烧结和冷却等步骤。
在高温环境中，硅片的结构会发生变化，表面杂质会被还原或迁移，从而提高硅片的结晶度和电学性能。
通过冷却过程，扩散片的温度将逐渐降低，使其达到室温状态。
最后，对扩散片进行测试和封装。
在测试过程中，根据扩散片的设计和制造要求，对其进行性能、电学和功能测试，以确保其质量合格。
通过封装工艺，将扩散片连接到器件的引脚上，并加上绝缘材料和外壳，以保护扩散片不受外界环境的损害。
总结起来，扩散片的制造工艺包括净化硅片、制备扩散膜层和烧结等步骤。
通过这些工艺步骤，硅片的纯度和电学性能得到改善，扩散层的材料和结构也得到了优化。
这些工艺的控制和优化对于确保扩散片的质量和可靠性非常重要，同时也对半导体器件的性能和功能发挥起着至关重要的作用。
半导体制造工艺之扩散原理
01
半导体制造工艺简介
半导体材料的基本特性
半导体材料的导电性
半导体材料的光电特性
半导体材料的热稳定性
• 半导体材料的导电性介于导体和绝
• 半导体材料具有光电效应
• 半导体材料具有较高的热稳定性
缘体之间
• 半导体材料的光电效应可用于光电
• 半导体材料的热稳定性可用于高温
• 随着温度的升高，半导体材料的导
扩散掩膜与阻挡层材料
扩散掩膜材料
• 扩散掩膜材料可分为光刻胶、金属薄膜、氧化膜等
• 扩散掩膜材料的选择应根据扩散工艺的要求和半导体材料的性质进行
• 扩散掩膜材料的选择应考虑掩膜材料的耐腐蚀性、抗氧化性、光刻性能等
阻挡层材料
• 阻挡层材料可分为氧化物、氮化物、碳化物等
• 阻挡层材料的选择应根据扩散工艺的要求和半导体材料的性质进行
扩散源的选择
扩散源的制备
• 扩散源可分为气体扩散源、液体扩散源、固体扩散源等
• 气体扩散源的制备方法包括蒸发法、溅射法、化学气相
• 扩散源的选择应根据扩散工艺的要求和半导体材料的性
沉积法等
质进行
• 液体扩散源的制备方法包括溶液法、溶胶-凝胶法等
• 扩散源的选择应考虑扩散源的纯度和可控性
• 固体扩散源的制备方法包括烧结法、热压法等
• 扩散工艺的可持续发展应考虑工艺的创新性和竞争力
扩散工艺的环境保护
• 扩散工艺的环境保护应考虑工艺的废弃物处理、污染物排放、环境风险等
• 扩散工艺的环境保护应考虑工艺对半导体器件性能的影响和生产成本
• 扩散工艺的环境保护应考虑工艺的环保政策和法规要求
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扩散的工艺流程
扩散的工艺流程
《扩散的工艺流程》
扩散是一种重要的化工工艺，用于在固体材料之间或在固体和液体之间进行物质交换。
扩散工艺在许多领域都有广泛的应用，包括制造半导体、热处理金属、药物传递等。
扩散的工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 初步准备：在进行扩散之前，首先需要准备好需要进行扩散的材料和介质。
这包括清洗和处理表面，以确保材料表面的纯净度和平整度。
2. 热处理：扩散通常需要高温条件下进行，因此热处理是一个关键的步骤。
材料被置于高温炉中进行加热，以促进扩散的进行。
3. 扩散介质选择：选择合适的介质对于扩散的进行是非常重要的。
一般来说，气体、液体和固体都可以作为扩散介质。
4. 扩散过程：一旦准备好材料和介质，扩散过程就可以进行了。
材料置于介质中，并在一定的时间和温度条件下进行扩散操作。
5. 控制扩散速率：在扩散过程中，需要对扩散速率进行控制。
这可以通过调节温度、压力和介质浓度来实现。
6. 结果分析：一旦扩散完成，需要对扩散结果进行分析。
这包
括检测扩散的深度和速率，以及材料的性能变化情况。
扩散工艺流程需要严格控制各个环节，以确保最终的扩散效果符合预期。
同时，还需要对扩散过程中的安全性进行充分考虑，以确保操作过程稳定可靠。
通过严谨的工艺流程，扩散工艺可以为各种领域提供高质量的材料和产品。
半导体扩散工艺
半导体扩散工艺
半导体扩散工艺是半导体工艺中最重要的一种工艺，用它来在半导体器件中制造出电子元件和晶体管。
它是通过将一种特定的元素，如铜、硼、钒或钴等，以电子成分形式沉积在半导体片上，从而制造电子元件和晶体管的工艺。
这种工艺在模拟和数字电路装配等各个领域得到了广泛应用，特别是用来制造微电子装置。
半导体扩散工艺的原理是将一种元素的电子沉积在半导体片上，通过一种物理热力学过程，当此元素熔合在半导体基体上时，会产生少量的电子，少量的电子会与基体后固态化，将此元素完全沉积在半导体基体上。
半导体器件制造多种元件都需要用到它。
此工艺需要温度控制非常精确，才能溶解和形成适当的电子活动，而且沉积的能电子活动也是同样重要的。
现代的半导体技术允许使用半导体扩散工艺制造出更小和更复杂的电子元件。
因为它可以创造出超微的三维结构，使设计的电路变得更容易，更小型，更有效。
精密的技术也更容易缩小特性阻抗不一致，减少无效噪音。
所以，半导体扩散工艺已经成为制造超灵敏和超高速半导体电路的必要技术之一。
半导体扩散工艺需要使用多种物质，如硼、砷、铝、铜、砒霜、钿等，以使沉积的材料能够形成特定的三维结构。
其中硫化铝和砒霜是扩散工艺所必须的物质，因为硫化铝能加速活性碳和真空的反应，砒霜能与半导体材料形成强化膜，加快固溶因子的游离度。
此外，扩散工艺还需要使用真空熔体装置，保持环境的干净和污染，因为氧的迹及其它杂质会影响到最终产品的质量和性能。
2、半导体工艺原理-扩散
薄层电阻Rs（方块电阻） 表面浓度：扩散层表面的杂质浓度。
扩散层质量参数
方块电阻
方块电阻是标志扩散层质量的另一个重要参数， 一般用R□或Rs表示，单位是Ω/□ 。
2、恒定杂质总量扩散
扩散开始时，表面放入一定量的杂质源，而在以后的扩散
过程中不再有杂质加入。假定扩散开始时硅片表面极薄一层内
单位面积的杂质总量为 QT ，杂质的扩散长度远大于该层厚度，
则杂质的初始分布可取为 函数，扩散方程的初始条件和边界
条件为
0 N (x, t)dx QT
N (,t) 0
2 NS1
D1t1 D2t2
exp
x
2 j
4 D2t2
NB
即可解得
xj 2
D2t2
ln
2 NS1
NB
1
D1t1 D2t2
2
A
D2t2
掺杂分布控制：
3.3 简单理论的修正
前面得出的扩散后的杂质分布是采用理想化假设的结果， 而实际分布与理论分布之间存在着一定的差异，主要有：
1、二维扩散（横向扩散） 实际扩散中，杂质在通过窗口垂直向硅中扩散的同时，也 将在窗口边缘沿表面进行横向扩散。考虑到横向扩散后，要得 到实际的杂质分布，必须求解二维或三维扩散方程。横向扩散 的距离约为纵向扩散距离的 75% ~ 80% 。由于横向扩散的存在， 实际扩散区域大于由掩模版决定的尺寸，此效应将直接影响到 VLSI 的集成度。
2、杂质浓度对扩散系数的影响
前面的讨论假定扩散系数与杂质浓度无关。实际上只有当 杂质浓度比扩散温度下的本征载流子浓度 ni(T) 低时，才可认 为扩散系数与掺杂浓度无关。在高掺杂浓度下各种空位增多， 扩散系数应为各种电荷态空位的扩散系数的总和。
半导体制造工艺之扩散原理概述
I+VSis
表示晶格上 的Si原子
As受间隙和空位 扩散两种机制控 制，氧化时的扩 散受影响较小
4、发射极推进效应（Emitter Push effect）
Phosphorus
Boron
✓ 实验现象：在P（磷）发射区下的B扩散比旁边的B扩散快 ，使得基区宽度改变。
✓ A＋IAI，由于发射区内大量A(P)I的存在使得反应向左进 行，通过掺杂原子A(P)向下扩散并找到晶格位置的同时， 释放大量的间隙原子I，产生所谓“间隙原子泵”效应，加快 了硼的扩散。
例： 预淀积: 950 oC 通源 10－20 分钟，N2 再分布: 1100 － 1200 o C干氧＋湿氧＋干氧
2）液态源磷扩散
2、液态源扩散
舟
利入用高载温气扩（散如反应N2管），通杂过质液蒸态汽杂在质高源温，下携分带解着，杂并质与蒸硅汽表进 面硅原子发生反应，释放出杂质原子向硅中扩散。
1）液态源硼扩散
• 源 硼酸三甲脂 B[(CH3)O]3
• 在500 oC 以上分解反应 B[(CH3)O]3 B2O3 + CO2 + H2O ＋ ... 2B2O3 + 3Si 3SiO2 + 4B
3）所需离子注入的杂质剂量 可以推算出
该剂量可以很方便地用离子注入实 现在非常薄的范围内的杂质预淀积
4）假如采用950 C热扩散预淀积而非离子注入 此时，B的固溶度为2.5×1020/cm3，扩散系数D=4.2×10-15 cm2/s 该预淀积为余误差分布，则 预淀积时间为
即使
但是预淀积时间过短，工艺无法实现。应改为离子注入！
1 ）OED：对于原子B或P来说，其在硅中的扩散可以 通过间隙硅原子进行。氧化时由于体积膨胀，造成大 量Si间隙原子注入，增加了B和P的扩散系数
半导体制造工艺扩散上
半导体制造工艺扩散上半导体制造工艺中的扩散技术是一种基础性的工艺技术，它具有极高的重要性。
扩散技术主要用于控制半导体材料中杂质浓度及其分布，以及基本材料参数（例如，导电性、PN结绝缘等等），这对于制造优质半导体芯片来说是不可或缺的。
扩散技术的原理“扩散”一词意为“分散”或“分布”。
在半导体领域中，“扩散”指的是杂质（或原子）从一个区域逐渐分散到另一个区域的的过程。
扩散过程主要是基于热力学原理发生的，其发生的基本原理是高浓度区域向低浓度区域传输，这种传输是一种自然趋势。
扩散过程需要满足Fick’s定律，即杂质或原子的扩散迁移率与它在材料中的浓度梯度成正比，与温度和材料阻力成反比。
扩散技术在半导体材料制备过程中的应用扩散技术是半导体制造中最为基础并且也是最为普遍应用的技术之一。
它可以应用于制备许多不同种类的器件，例如：1.PN结制备扩散技术在PN结制备中是不可或缺的。
通过对半导体硅晶片进行扩散掺杂，可以在硅晶片表面形成浓度梯度，从而在P型区域和N型区域形成硅晶片的PN结。
2.表面功能化和通道控制在面向晶圆的制造工艺中，扩散技术通常用于表面功能化和通道控制。
通过半导体材料表面的扩散工艺，可以轻松地在晶圆表面形成氧化物层、硅类材料层等功能性层，还可以通过扩散工艺控制通道的形状和尺寸。
3.金属接触制备扩散技术通常可以与金属联系在一起，制备金属与半导体之间的接触点。
在该过程中，原子从金属的表面逐渐进入半导体材料，并将金属与半导体之间形成硬接结，这是许多器件的耐久性和稳定性的基础。
扩散技术的技术调优当人们在制造半导体器件时，对于扩散技术的选择，需要根据具体细节和设备要求进行调优。
以下是扩散技术的技术调优方法：1.涂覆层厚度和材料的选择在很多情况下，使用涂覆材料可以帮助控制扩散过程。
经典的例子是硅胶片，它在半导体晶体片制造过程中通常用作覆盖层。
通过合理地选择涂覆层的厚度和材料，制造人员以期望的方式控制扩散过程，从而缩小半导体器件的尺寸并控制制造纯度。
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扩散动力学
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
18
费克第一定律
Fx,t D Cx,t
x
浓度
F D C x
t1
t2
深度
C 为杂质浓度（number/cm3)，D 为扩散系数（cm2/s）。 式中负号表示扩散是由高浓度处向低浓度处进行的（浓度 有着负斜率，扩散朝着x的正向进行）
半导体制造工艺基础
✓ 快扩散杂质
T：绝对温度，k：玻尔兹曼常数
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
14
替位式扩散：B, P, As, Sb等
✓在温度T，单位晶体体积中 的空位数
Nv
N
exp
Evac kT
✓每一格点出现空位的几率为
Nv/N，替位式原子必须越过的 势垒高度为Es; Es 约3 4 eV ✓ 跳跃几率为
薄层电阻定义为
RS x j
方块电阻
t w
l
R l
wt
R
RS
xj
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
6
RS：表面为正方形的半导体薄层，在电流方向呈 现的电阻。单位为 /（既）
RS：正方形边长无关
R
l A
l wx j
xj
l w
RS
l w
方块时，l＝w，R＝RS。所以，只要知道了某个掺杂区域 的方块电阻，就知道了整个掺杂区域的电阻值。
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
2
基本概念
✓结深 xj （Junction Depth） ✓薄层电阻 Rs （Sheet Resistance ） ✓杂质固溶度（Solubility)
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
3
杂质分布形状（doping profile）举例
半导体制造工艺基础
Cx,t t Cx,t A x Fx x,t Fx,t A t
Pv
exp
Evac kT
v0
exp
Es kT
v0
exp
Evac kT
Es
✓ 慢扩散杂质
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
15
本征扩散系数
当NA、ND<ni（在一定温度下）时，称为本征掺杂。
Di
D0
exp(
Ea kT
)
Ea：本征扩散激活能， D0和温度弱相关，而主要取决于晶格 几何尺寸和振动频率v0
杂质可能形成电中性 的聚合物，对掺杂区 的自由载流子不贡献
半导体制造工艺基础
第六章 cm-3 As的电学可激活浓度: 21020 cm-3
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
10
扩散的微观机制
(a) 间隙式扩散（interstitial） (b) 替位式扩散（substitutional）
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
12
间隙原子
推填子
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
13
间隙式扩散： Au, Ag, Cu, Fe, Ni等
✓ 间隙原子必须越过的势垒高度 Ei Ei 约为0.6 1.2 eV
✓ 跳跃几率和温度有关
Pi
v0
exp
Ei kT
振动频率0＝1013～1014/s
间隙扩散杂质：O， Au，Fe，Cu，Ni， Zn，Mg
B，P，一般作为替位式扩 散杂质，实际情况更复杂， 包含了硅自间隙原子的作 替位用扩，散称杂填质隙：式散As或，推A填l，式G扩a， Sb，Ge。 替位原子的运动一般是以近邻 处有空位为前题
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
11
填隙式（ interstitial assisted kick-out)或 推填式扩散（Interstitialcy-assited)
x j
qNx j
Q：从表面到结边界这一方块薄层中单位面积上杂质总量
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
8
3、杂质固溶度（dopant solid solubility）
✓ 固溶度（solid solubility）：在平衡条件下，杂质能溶 解在硅中而不发生反应形成分凝相的最大浓度。
✓ 电固溶度 ✓ 超过电固溶度的
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
1
掺杂（doping）：将一定数量和一定种类的杂质掺入硅 中，并获得精确的杂质分布形状（doping profile）。
NMOS
BJT B E
C
p well
p n+
p+
n-
n+
p
n+ p+
掺杂应用：
MOSFET：阱、栅、源/漏、沟道等 BJT：基极、发射极、集电极等
第六章 扩散原理 (上)
19
费克第二定律
—浓度、时间、空间的关系
A
单位体积内杂质原子数 的变化量等于流入和流 出该体积元的流量差
Δt 时间内该小体积内的杂质数目变化为
Cx,t t Cx,t A x
这个过程中由于扩散进出该小体积的杂质原子数为
Fx,t Fx x,t A t Fx x,t Fx,t A t
As的优势： 小D，大固溶度
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
17
扩散的宏观机制
（diffusion from a macroscopic viewpoint）
扩散是微观粒子作无规则热运动的统计结果， 这种运动总是由粒子浓度较高的地方向浓度低 的地方进行，而使得粒子的分布逐渐趋于均匀。 扩散的原始驱动力是体系能量最小化。
其重要性： 薄层电阻的大小直接反映了扩散 入硅内部的净杂质总量
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
7
物理意义： 薄层电阻的大小直接反映了扩散入硅 内部的净杂质总量
qn
1 1 qn
q 电荷， 载流子迁移率，n 载流子浓度
假定杂质全部电离
载流子浓度 n = 杂质浓度 N 则：
1
1
1
RS
xj
Ea 小，间隙扩散 Ea大，替位扩散
表观扩散系数：
D0 a2 0
D：cm2/sec
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
16
半导体工艺中常用掺杂原子在单晶硅中的本征扩 散系数因子和激活能
D0(cm2/s) B 1.0 In 1.2 P 4.70 As 9.17 Sb 4.58
Ea(eV) 3.46 3.50 3.68 3.99 3.88
第六章 扩散原理 (上)
4
1、结深的定义
xj : 当 x = xj 处 Cx（扩散杂质浓度）= CB（本体浓度） ✓器件等比例缩小k倍，等电场要求xj 同时缩小k倍 ✓同时
要求xj 增大 在现代COMS技术中，采用浅结和高掺杂来同时满足两方面的要求
半导体制造工艺基础
第六章 扩散原理 (上)
5
2、薄层电阻 RS（sheet resistance）