Высокотемпературная диффузия

Легирование

В современной технологии микроэлектроники процесс легирования является одним из базовых процессов. Степень интеграции ИС увеличивается за счет совершенствования методов локального легирования и разрешающей способности методов литографии.

Методы легирования можно разделить на группы:

1. Высокотемпературная диффузия.

1) в замкнутой системе

2) в открытой системе

3) из твёрдой фазы на поверхности

2. Ионная имплантация

1) внедрение ионов

а) температурная обработка

3. Радиационностимулированная диффузия

1) обработка частицами высокой энергии

2) обработка частицами низкой энергии

Высокотемпературная диффузия – диффузия, обусловленная тепловым движением перемещающихся частиц в направлении убывания их концентрации. Она может быть общей и локальной.

Концентрация примеси ограничена предельной растворимостью примеси (максимально возможная концентрация элементов в твёрдом теле при определённой температуре).

Примеси вводимые путём диффузии называются диффузантами (бор, фосфор). Источники диффузантов – жидкости, газы, твёрдые тела.

Коэффициент диффузии – мера скорости, с которой система способна выравнивать концентрацию. Он экспоненциально зависит от температуры, следовательно, точность поддержания температуры в диапазоне 1000⁰-1300⁰ должна бать в пределах 0,5⁰.

Техпроцесс высокотемпературной диффузии:

Рис. 13. Схема двухзонной установки для диффузии методом открытой трубы

1) в печь поступает аргон и вытесняет воздух;

2) происходит нагрев обеих секций: в первой зоне происходит испарение примеси (аргон захватывает атомы примеси и переносит их в зону пластин), затем происходит осаждение на пластине и диффузия.

Данный метод – локальная диффузия, которая происходит в две стадии:

1) создаётся тонкий диффузионный слой с высокой концентрацией примеси.

2) Нагрев, в результате чего происходит перераспределение примеси.

При использовании жидких примесей в аргон добавляют кислород, который, окисляя, образует оксид кремния.