硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案課件

1、硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案1第三章第三章 擴散習(xí)題參考答案擴散習(xí)題參考答案硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案21. 簡述雜質(zhì)在硅晶體中的兩種擴散機制。簡述雜質(zhì)在硅晶體中的兩種擴散機制。答：答：1）間隙式擴散間隙式擴散指間隙式雜質(zhì)從一個間隙位置運動到相鄰的指間隙式雜質(zhì)從一個間隙位置運動到相鄰的間隙位置。間隙雜質(zhì)間隙位置。間隙雜質(zhì)在間隙位置上的勢能相對極小在間隙位置上的勢能相對極小，它，它要運動到相鄰的間隙位置上，必須越過高度為要運動到相鄰的間隙位置上，必須越過高度為Wi0.61.2eV 的勢壘，這個能量可依靠的勢壘，這個能量可依靠熱漲落熱漲落獲得。獲得。2）替位式擴散替位式擴散是指是指替位雜質(zhì)從一個

2、晶格位置運動到另一個替位雜質(zhì)從一個晶格位置運動到另一個晶格位置上。首先，晶格位置上。首先，替位雜質(zhì)替位雜質(zhì)的近鄰要有空位，的近鄰要有空位，形成一形成一個空位所需能量為個空位所需能量為Wv ；其次，；其次，替位雜質(zhì)在晶格位置上相替位雜質(zhì)在晶格位置上相對勢能最低，而間隙位置處的勢能最高，它要運動到近對勢能最低，而間隙位置處的勢能最高，它要運動到近鄰晶格上，必須鄰晶格上，必須越過高度為越過高度為Ws的勢壘。所以，替位雜質(zhì)的勢壘。所以，替位雜質(zhì)要依靠要依靠熱漲落熱漲落獲得大于獲得大于Wv+Ws的能量才能進行擴散。的能量才能進行擴散。硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案32. 寫出菲克第一定律和菲克第二定律的表

3、達式。寫出菲克第一定律和菲克第二定律的表達式。答：答：菲克第一定律的表達式菲克第一定律的表達式它揭示的含義為：雜質(zhì)的它揭示的含義為：雜質(zhì)的擴散流密度擴散流密度J正比于正比于雜質(zhì)濃度梯度雜質(zhì)濃度梯度C/x，正比于雜質(zhì)在基體中的，正比于雜質(zhì)在基體中的擴散系數(shù)擴散系數(shù)D(體現(xiàn)了溫度體現(xiàn)了溫度T與與擴散流密度擴散流密度J的關(guān)系的關(guān)系 )。dxtxdCDtxJ),(),(菲克第二定律也即擴散方程，其表達式為：菲克第二定律也即擴散方程，其表達式為：22),(),(xtxCDttxC針對不同邊界條件求出該方程的解，可得出雜質(zhì)濃度針對不同邊界條件求出該方程的解，可得出雜質(zhì)濃度 C 的分的分布，即布，即 C 與

4、與 x 、 t 的關(guān)系。的關(guān)系。硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案43. 寫出恒定表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的寫出恒定表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，并簡述該擴散的特點。分布函數(shù)，并簡述該擴散的特點。1) 邊界條件邊界條件 C (0, t) = Cs ， C(, t)= 0 2) 初始條件初始條件 C(x, 0)= 0 x 03) 擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，服從余誤差分布擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，服從余誤差分布DtxerfcCdeCtxCSDtxS221),(2024) 特點特點 雜質(zhì)分布形式：雜質(zhì)分布形式：表面雜質(zhì)濃度表面雜質(zhì)濃度Cs ；時間、溫度與擴進雜質(zhì)；時間、溫度與擴進

5、雜質(zhì)總量；總量； 結(jié)深：溫度、時間與結(jié)深；結(jié)深：溫度、時間與結(jié)深；a. 雜質(zhì)濃度梯度：雜質(zhì)濃度梯度： Cs 越大或越大或 D 越小的雜質(zhì)，擴散后的濃度越小的雜質(zhì)，擴散后的濃度梯度將越大。梯度將越大。硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案54. 寫出有限表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的寫出有限表面源擴散的邊界條件、初始條件、擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，并簡述該擴散的特點。分布函數(shù)，并簡述該擴散的特點。1) 邊界條件邊界條件 C ( , t ) = 02) 初始條件初始條件 C（x, 0）= Cs = Q / h， 0 x h ； C（x, 0）= 0， x h； 3) 擴散雜質(zhì)的分布函數(shù)，服從高斯分布擴

6、散雜質(zhì)的分布函數(shù)，服從高斯分布tDxeDtQtxC42),(4) 特點特點 雜質(zhì)分布形式：雜質(zhì)分布形式：表面雜質(zhì)濃度表面雜質(zhì)濃度Cs 與擴散深度成反比；雜質(zhì)與擴散深度成反比；雜質(zhì)總量不變；總量不變； 結(jié)深：擴散長度、襯底雜質(zhì)濃度；結(jié)深：擴散長度、襯底雜質(zhì)濃度；a. 雜質(zhì)濃度梯度：雜質(zhì)濃度梯度：),(2),() ,(txCDtxxtxCtx硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案65. 什么是兩步擴散工藝，每一步擴散的目的是什么？什么是兩步擴散工藝，每一步擴散的目的是什么？答：答：由于恒定表面濃度的擴散，難于制作出低表面濃度由于恒定表面濃度的擴散，難于制作出低表面濃度的深結(jié)；有限源擴散不能任意控制雜質(zhì)總量，

7、因而難于制作的深結(jié)；有限源擴散不能任意控制雜質(zhì)總量，因而難于制作出高表面濃度的淺結(jié)。出高表面濃度的淺結(jié)。為了同時滿足對表面濃度、雜質(zhì)總量以及結(jié)深等的要求，為了同時滿足對表面濃度、雜質(zhì)總量以及結(jié)深等的要求，實際生產(chǎn)中常采用兩步擴散工藝：第一步稱為實際生產(chǎn)中常采用兩步擴散工藝：第一步稱為 預(yù)擴散預(yù)擴散 或或 預(yù)預(yù)淀積淀積，在較低的溫度下，采用恒定表面源擴散方式在硅片表，在較低的溫度下，采用恒定表面源擴散方式在硅片表面擴散一層雜質(zhì)原子，其分布為余誤差函數(shù)，目的在于控制面擴散一層雜質(zhì)原子，其分布為余誤差函數(shù)，目的在于控制擴散雜質(zhì)總量；第二步稱為擴散雜質(zhì)總量；第二步稱為 主擴散主擴散 或或 再分布再分布，將表面已淀，將表面已淀積雜質(zhì)的硅片在較高溫度下擴散即有限表面源擴散，其分布積雜質(zhì)的硅片在較高溫度下擴散即有限表面源擴散，其分布為高斯函數(shù)，目的是控制表面濃度和擴散深度。為高斯函數(shù)，目的是控制表面濃度和擴散深度。硅工藝第3章擴散習(xí)題參考答案76. 寫出采用三氯氧磷寫出采用三氯氧磷(POCl3)液態(tài)雜質(zhì)源進行磷擴散的化學(xué)液態(tài)雜質(zhì)源進行磷擴散的化學(xué)反應(yīng)方程式，并畫出常規(guī)液態(tài)源磷擴散工藝實現(xiàn)系統(tǒng)。反應(yīng)方程式，并畫