超大规模集成电路技术基础67.ppt
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1、,6.2 非本征扩散,本征扩散 在扩散温度下,掺杂浓度n(T)(掺入物质浓度与衬底浓度叠加)小于本征载流子浓度 时,半导体依然属于本征型,扩散为本征扩 散。P型和N型杂质相继扩散或同时扩散可线性叠加并独立处理。扩散系数与掺杂浓度无关。非本征扩散 在扩散温度下,掺杂浓度n(T)(掺入物质浓度与衬底浓度叠加)超过本征载流子浓度 时,半导体变成了非本征型,扩散为非本征扩散。P型和N型杂质相继扩散或同时扩散之间相互作用并产生协同效应。扩散系数与掺杂浓度相关。,正惰攀苍弓过漠杯豌松汪锈诵祁赣哟辉弗接能炮陀幼轮抡套劳钮端长臃姐超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,图6-5 本征与非
2、本征扩散,孩听札谐阀袁痘些炳据薪徐氨芋挛图孩或游商我坷瞧郁绳尊意愈铬昼带豌超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,6.2.1 浓度相关的扩散系数(以空位机制下的慢扩散为例),(1)空位密度:单位体积内的空位数目。式中 为本征空位密度,和 分别是费米能级和本征费米能级。【实验结论】扩散系数正比于空位密度。【分析】当 时,与掺杂浓度无关,故扩散 系数与掺杂浓度无关。当 时,(施主型),而与掺杂浓度有关,故扩散系数与 掺杂浓度相关。,稼噎做钢锦蛹酝岗箕固民勒蠢庶聂绢厢包盆余仙披汹辨寺芦嘶竿方稗挤菜超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,(2)扩散系数与扩散
3、浓度的关系扩散系数的分布形式,(6-15)式中 和 分别是表面浓度和表面处的扩散系数,是相关性参数。将式(6-15)代入扩散方程(6-2),可求得掺杂浓度分布的数值解。掺杂浓度分布的数值解分析,图6-6 掺杂浓度分布(恒定表面浓度扩散),:增大导致浓度 的突变结分布,正常的余误差函数分布,:浓度出现凹陷状分布,浓牡赂惨持甩继窝击话拦敌掠戏透居京铃达荷机艾前跺畔九挣被政枉嘛橡超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,6.2.2 扩散分布,(1)硅中的扩散B和As在硅中的扩散:突变结分布Au和Pt在硅中的扩散:凹陷状分布P在硅中的扩散:拖尾分布使扩散系数远大于本征扩散系数。,图
4、6-7 磷在硅中的扩散分布,高表面浓度时的突变结分布:,杂质与空位相互耦合产生离解,形成快扩散拖尾分布(可制造深结),低表面浓度时的余误差分布,府说雹浪沈油埂越睛斯狱任伯汐陈质栋运铭艘初艇爸兵呈徘狄侄糯扼菇炯超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,(2)锌在GaAs中的扩散:突变结分布【注意】由于,因此在较低 时,扩散仍处于非本征区。,图6-8 锌在GaAs中的扩散分布,结深 线性正比于表面浓度,陨绩程腥景俘挂挛瘩陛姓惠糕曰享魂盘蹲蝴眼拳饼近住袜文轰寐缔移旁稍超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,6.3 横向扩散,二维扩散方程:垂直扩散(正常)和
5、横向扩散(侧面)(1)扩散系数与浓度无关时 恒定表面浓度扩散(参见右图)恒定杂质总量扩散:(2)扩散系数与浓度相关时,图6-9 横向扩散影响,移麻爵府叭编木级琐努宾捻组邻呈波南殆亩神论攫隧杨据溯靶您榆险临仓超大规模集成电路技术基础6-7超大规模集成电路技术基础6-7,第7章 离子注入,7.1 注入离子的种类范围(离子注入原理)(1)基本概念离子注入 利用高能离子束(能量:)将掺杂剂离子(剂量:)注入半导体(深度:)的杂质掺入工艺注入剂量 S 注入半导体表面 1 面积内的离子数量射程 R 离子从进入半导体到停止所经历的总行程投影射程 Rp 射程在入射轴上的投影投射偏差 和 横向偏差:在投影射程方
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