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扩散

发布日期 2011-04-08
现在大部分器件的特征尺寸通常小于1μm。大部分掺杂是通过离子注入而不是预淀积扩散完成的。但是,当需要制作重掺杂的薄层时,有时会采用扩散炉管来掺入所需杂志。除了采用的受控气体是惰性气体如氮气或Ar而不是氧气外,这些扩散炉管和氧化炉管是一样的。在炉管中进行重掺杂有两种方式:固态源掺杂和液态源掺杂。
  大部分液态源杂志是通过气相传输方法送入炉管的。如图所示,盛放液体的密封器(起泡器)被擒在一个恒温水槽中,从而在液体表面的上方产生一个一致的杂质蒸汽压。一个经调节的惰性气体(通常是氮气)的气流,被吹进起泡器中,产生氮气和杂质蒸汽的混合气体被送入炉管。炉管气氛中的杂质分压通过水槽的温度,液体上方的蒸汽压力以及流经起泡器的气流流量与进入炉管的其它所有气流量的总和之间的比例来控制。一般还要安装一个旁路装置,它可以精确控制从起泡器出来的蒸汽气流的通和断,从而更好地控制掺杂时间。通常还必须有一个氧气气源,使氧气和进入炉管的杂质气体反应。
  最常用的硼源是BBr3,它的沸点是90°C.人们认为炉管中发生的化学反应包括源的反应
  2BBr3 → 2B + 3Br2
  一个氧化反应
  4B + 3O2 → 2B2O3
  B2O3 被输送到圆片表面,在那里它是表面的硅原子氧化,以释放出自由的硼原子:
  2B2O3 + 3Si → 4B + 3SiO2






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