擴(kuò)散工藝知識

1、第三章擴(kuò)散工藝在前面“材料工藝” 一章，我們就曾經(jīng)講過一種叫“三重?cái)U(kuò)散”的工藝，那 是對襯底而言相同導(dǎo)電類型雜質(zhì)擴(kuò)散。這樣的同質(zhì)高濃度擴(kuò)散，在晶體管制造中 還常用來作歐姆接觸，如做在基極電極引出處以降低接觸電阻。除了改變雜質(zhì)濃 度，擴(kuò)散的另一個也是更主要的一個作用，是在硅平面工藝中用來改變導(dǎo)電類型， 制造PN結(jié)。第一節(jié)擴(kuò)散原理擴(kuò)散是一種普通的自然現(xiàn)象，有濃度梯度就有擴(kuò)散。擴(kuò)散運(yùn)動是微觀粒子原 子或分子熱運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。在一定溫度下雜質(zhì)原子具有一定的能量，能夠克服 某種阻力進(jìn)入半導(dǎo)體，并在其中作緩慢的遷移運(yùn)動。一.擴(kuò)散定義在高溫條件下，利用物質(zhì)從高濃度向低濃度運(yùn)動的特性， 將雜質(zhì)原子以一定 的可

2、控性摻入到半導(dǎo)體中，改變半導(dǎo)體基片或已擴(kuò)散過的區(qū)域的導(dǎo)電類型或表面 雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體制造技術(shù)，稱為擴(kuò)散工藝。二.擴(kuò)散機(jī)構(gòu)雜質(zhì)向半導(dǎo)體擴(kuò)散主要以兩種形式進(jìn)行：1 .替位式擴(kuò)散一定溫度下構(gòu)成晶體的原子圍繞著自己的平衡位置不停地運(yùn)動。其中總有一些原子振動得較厲害，有足夠的能量克服周圍原子對它的束縛，跑到其它地方， 而在原處留下一個“空位”。這時如有雜質(zhì)原子進(jìn)來，就會沿著這些空位進(jìn)行擴(kuò) 散，這叫替位式擴(kuò)散。硼（B）、磷（P）、種（As）等屬此種擴(kuò)散。2 .間隙式擴(kuò)散構(gòu)成晶體的原子間往往存在著很大間隙， 有些雜質(zhì)原子進(jìn)入晶體后，就從這 個原子間隙進(jìn)入到另一個原子間隙，逐次跳躍前進(jìn)。這種擴(kuò)散稱間隙式擴(kuò)散。

3、金、 銅、銀等屬此種擴(kuò)散。三.擴(kuò)散方程2N2n擴(kuò)散運(yùn)動總是從濃度高處向濃度低處移動。運(yùn)動的快慢與溫度、濃度梯度等 有關(guān)。其運(yùn)動規(guī)律可用擴(kuò)散方程表示，具體數(shù)學(xué)表達(dá)式為：(3-1)在一維情況下，即為:(3-2)式中：D為擴(kuò)散系數(shù)，是描述雜質(zhì)擴(kuò)散運(yùn)動快慢的一種物理量；N為雜質(zhì)濃度；t為擴(kuò)散時間；x為擴(kuò)散到硅中的距離。四.擴(kuò)散系數(shù)雜質(zhì)原子擴(kuò)散的速度同擴(kuò)散雜質(zhì)的種類和擴(kuò)散溫度有關(guān)。為了定量描述雜質(zhì)擴(kuò)散速度，引入擴(kuò)散系數(shù)D這個物理量，D越大擴(kuò)散越快。其表達(dá)式為：ED D°e 方（3-3）這里：D0當(dāng)溫度為無窮大時，D的表現(xiàn)值，通常為常數(shù)；K玻爾茲曼常數(shù)，其值為 8.023X 10-5ev/oK;

4、T絕對溫度，單位用“o K”表示；E有關(guān)擴(kuò)散過程的激活能，實(shí)際上就是雜質(zhì)原子擴(kuò)散時所必須克服的某種勢壘。擴(kuò)散系數(shù)除與雜質(zhì)種類、擴(kuò)散溫度有關(guān)，還與擴(kuò)散氣氛、襯底晶向、晶格完 整性、襯底材料、本體摻雜濃度 Nb及擴(kuò)散雜質(zhì)的表面濃度Ns等有關(guān)。五.擴(kuò)散雜質(zhì)分布在半導(dǎo)體器件制造中，雖然采用的擴(kuò)散工藝各有不同，但都可以分為一步法 擴(kuò)散和二步法擴(kuò)散。二步法擴(kuò)散分預(yù)沉積和再分布兩步。 一步法與二步法中的預(yù) 沉積屬恒定表面源擴(kuò)散。而二步法中的再擴(kuò)散屬限定表面源擴(kuò)散。 由于恒定源和 限定源擴(kuò)散兩者的邊界和初始條件不同， 因而擴(kuò)散方程有不同的解，雜質(zhì)在硅中 的分布狀況也就不同。1 .恒定源擴(kuò)散在恒定源擴(kuò)散過程中，

5、硅片的表面與濃度始終不變的雜質(zhì) (氣相或固相)相 接觸，即在整個擴(kuò)散過程中硅片的表面濃度Ns保持恒定，故稱為恒定源擴(kuò)散。恒定源擴(kuò)散的雜質(zhì)濃度分布的表達(dá)式是：x一N (x,t) Ns ?erfc(3-4)2、Dt式中：N(x,t)表示雜質(zhì)濃度隨雜質(zhì)原子進(jìn)入硅體內(nèi)的距離 x及擴(kuò)散時間t的 變化關(guān)系；Ns為表面處的雜質(zhì)濃度；D為擴(kuò)散系數(shù)。erfc為余誤差函數(shù)。因此恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)濃度分布也稱余誤差分布。圖3-1為恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)分 布示意圖：Xi 1 Xj2 XJ3X圖3 - T恒定源擴(kuò)散余誤 & 分布從圖上可見，在不同擴(kuò)散時間表面濃度 Ns的值不變。也就是說，NS與擴(kuò)散 時間無關(guān)，但與擴(kuò)散雜質(zhì)

6、的種類、雜質(zhì)在硅內(nèi)的固溶度和擴(kuò)散溫度有大。 硅片內(nèi) 的雜質(zhì)濃度隨時間增加而增加，隨離開硅表面的距離增加而減少。圖中 Nb為襯 底原始雜質(zhì)濃度，簡稱襯底濃度，具由單晶體拉制時雜質(zhì)摻入量決定。由恒定源擴(kuò)散雜質(zhì)分布表達(dá)式中可知道，當(dāng)表面濃度Ns、雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)D和擴(kuò)散時間t三個量確定以后，硅片中的雜質(zhì)濃度分布也就確定。經(jīng)過恒定源擴(kuò) 散之后進(jìn)入硅片單位面積內(nèi)的雜質(zhì)原子數(shù)量可由下式給出：Q 2NsJ 里 1.13NsV5t(3-5)式中：Q為單位面積內(nèi)雜質(zhì)原子數(shù)或雜質(zhì)總量。2 .限定源擴(kuò)散在限定源擴(kuò)散過程中，硅片內(nèi)的雜質(zhì)總量保持不變，它沒有外來雜質(zhì)的補(bǔ)充, 只依靠預(yù)沉積在硅片表面上的那一層數(shù)量有限的雜質(zhì)原

7、子向硅內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)散， 這就叫限定源擴(kuò)散或有限源擴(kuò)散。具雜質(zhì)濃度分布表達(dá)式為：N(x,t)2Q 區(qū) .Dt e 4Dt(3 6)2 x式中的e4Dt為圖斯函數(shù)，故這種雜質(zhì)分布也叫圖斯分布。圖3-2是限定源擴(kuò)散雜質(zhì)分布示意圖。由于擴(kuò)散過程中雜質(zhì)總量保持不變， 圖中各條曲線下面的面積相等。當(dāng)擴(kuò)散溫度恒定時，隨擴(kuò)散時間 t的增加，一方 面雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)硅片內(nèi)部的深度逐漸增加； 另一方面，硅片表面的雜質(zhì)濃度將不斷 下降。在討論限定源擴(kuò)散，即兩步法的再分布時，必須考慮的一個因素是分凝效應(yīng) 在“氧化工藝”中曾經(jīng)分析過，由于熱氧化，在再分布時雜質(zhì)在硅片表面氧化層 中會出現(xiàn)“吸硼排磷”現(xiàn)象，我們不能忽略這個因素；

8、并且應(yīng)當(dāng)利用這些規(guī)律來 精確的控制再分布的雜質(zhì)表面濃度。第二節(jié)擴(kuò)散條件擴(kuò)散條件選擇，主要包括擴(kuò)散雜質(zhì)源的選擇和擴(kuò)散工藝條件的確定兩個方 面。一.擴(kuò)散源的選擇選取什么種類的擴(kuò)散雜質(zhì)源，主要根據(jù)器件的制造方法和結(jié)構(gòu)參數(shù)確定。具 體選擇還需要遵循如下原則：1.導(dǎo)電類型與襯底相反；2,先擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)要比后擴(kuò)散的??；3 .雜質(zhì)與掩模之間的配合要協(xié)調(diào)，擴(kuò)散系數(shù)在硅中要比在掩模中大得多；4 .要選擇容易獲得高濃度、高蒸汽壓、且使用周期長的雜質(zhì)源；5 .在硅中的固溶度要高于所需要的表面雜質(zhì)濃度；6 .毒性小，便于工藝實(shí)施。從雜質(zhì)源的組成來看，有單元素、化合物和混合物等多種形式。從雜質(zhì)源的 狀態(tài)來看，有固態(tài)、

9、液態(tài)、氣態(tài)多種。二.擴(kuò)散條件的確定擴(kuò)散的目的在于形成一定的雜質(zhì)分布，使器件具有合理的表面濃度和結(jié)深，而這也是確定工藝條件的主要依據(jù)。 此外如何使擴(kuò)散結(jié)果具有良好的均勻性、 重 復(fù)性也是選擇工藝條件的重要依據(jù)。具體講有：1 .溫度對擴(kuò)散工藝參數(shù)有決定性影響。對淺結(jié)器件一般選低些；對很深的PN結(jié)選高些。此外還需根據(jù)工藝要求實(shí)行不同工藝系列的標(biāo)準(zhǔn)化，以有利于生產(chǎn)線的管 理。2 時間調(diào)節(jié)工藝時間往往是調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的主要手段，擴(kuò)散時間的控制應(yīng)盡量減少 人為的因素。3 .氣體流量流量是由摻雜氣體的類別和石英管直徑確定的，只有使擴(kuò)散的氣氛為層流 型，才能保證工藝的穩(wěn)定性，流量控制必須采用質(zhì)量流量控制器MFC

10、。第三節(jié)擴(kuò)散參數(shù)及測量擴(kuò)散工藝中有三個參數(shù)非常重要，它們是擴(kuò)散結(jié)深、薄層電阻及表面濃度， 三者之間有著一個十分密切的有機(jī)聯(lián)系。一.擴(kuò)散結(jié)深結(jié)深就是PN結(jié)所在的幾何位置，它是P型與N型兩種雜質(zhì)濃度相等的地方到硅片表面的距離，用xj表示，單位是微米（m或）其表達(dá)式為：(3-7)xjA . Dt式中A是一個與Ns、Nb等有關(guān)的常數(shù)，對應(yīng)不同的雜質(zhì)濃度分布，其表達(dá) 式不同。余誤差分布時：A 2erfc 1 3（3-8）Ns高斯分布時：1Ns 2,、A 2 n（3-9）Nb這里e血-1為反余誤差函數(shù)，可以查反余誤差函數(shù)表。In為以e為底的自然對數(shù)，可以查自然對數(shù)表。止匕外，A也可以通過半導(dǎo)體手冊 A觀曲

11、線表直接查出。Nb實(shí)際生產(chǎn)中Xj直接通過測量顯微鏡測量。具體方法有磨角染色法、滾槽法、 陽極氧化法等。方塊電阻擴(kuò)散層的方塊電阻又叫薄層電阻，記作 R或Rs,其表示表面為正方形的擴(kuò) 散薄層在電流方向(平行于正方形的邊)上所呈現(xiàn)的電阻。r 、刈T由類似金屬電阻公式R L可推出薄層電阻表達(dá)式為:SL1/、Rs(3-10)xjL xj x式中：、分別為薄層電阻的平均電阻率和電導(dǎo)率。為區(qū)別于一般電阻，其單位用Q /口表示。由于：1/、 (3-11)q N(x)q為電子電荷量，N(x)為平均雜質(zhì)濃度，為平均遷移率。Rs可變換為：1,、Rs (3-12)x q N (x) xj式中：N(x) xj為單位表面

12、積擴(kuò)散薄層內(nèi)的凈雜質(zhì)總量 Q。可見，方塊電 阻與方塊內(nèi)凈雜質(zhì)總量成反比。方塊電阻不僅十分直觀地反映了雜質(zhì)在擴(kuò)散過程 中雜質(zhì)總量的多少，還可以結(jié)合結(jié)深方便地算出擴(kuò)散后的平均電阻率或平均電導(dǎo) 率。實(shí)際生產(chǎn)中，Rs(R口)用四探針測試儀測量。三.表面雜質(zhì)濃度擴(kuò)散后的表面雜質(zhì)濃度Ns是半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)制造和特性分析的一個重要結(jié) 構(gòu)參數(shù)，它可以采取放射性示蹤技術(shù)通過一些專門測試儀器直接測量，但是實(shí)際生產(chǎn)中是先測出結(jié)深xj和方塊電阻R口，再用計(jì)算法或圖解法間接得出。1 .計(jì)算法若已知擴(kuò)散預(yù)沉積雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)為 D,擴(kuò)散時間t1,預(yù)沉積后表面濃度為 Ns1,再擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)C2,擴(kuò)散時間12,忽略再分布時的雜質(zhì)

13、分凝效應(yīng)，如何利 用有關(guān)公式，計(jì)算求出再擴(kuò)散后表面雜質(zhì)濃度 NS2?(提示：表面處x 0)計(jì)算步驟如下：再擴(kuò)散雜質(zhì)濃度遵循了高斯分布。根據(jù)公式(3-6),且考慮到x 0,于是 有：？由于忽略分凝效應(yīng)，再擴(kuò)散時雜質(zhì)總量等于預(yù)沉積后的雜質(zhì)總量。預(yù)沉積是恒定表面源擴(kuò)散，根據(jù)公式（3-4）可知其擴(kuò)散后進(jìn)入硅片單位面積內(nèi)雜質(zhì)總量 為：？代入上式即可得到NS2-NS2DitiD 2t 2(3- 13)事實(shí)上表達(dá)式（3-13）也就是一個常用的擴(kuò)散雜質(zhì)濃度計(jì)算公式。 如果不忽 略表面氧化層分凝效應(yīng)，則磷擴(kuò)散時實(shí)際表面濃度應(yīng)高于（3-13）計(jì)算結(jié)果；反 之若是硼擴(kuò)散，實(shí)際表面濃度比計(jì)算數(shù)據(jù)要低。2 .圖解法半導(dǎo)

14、體手冊上都能方便地查到不同襯底雜質(zhì)濃度Nb下不同雜質(zhì)分布的表面濃度Ns與平均電導(dǎo)率的關(guān)系曲線通過測出的Rs和K能得到：(3-14)1Rs xi襯底材料電阻率 往往是已知的，從而可用手冊上Nb曲線查出襯底濃度Nb。當(dāng)然也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：1-一Nb （3-15）q算出Nb。有了 一和Nb,只要知道雜質(zhì)分布類型（包定源還是限定源擴(kuò)散），就可以通過和已知襯底濃度 Nb相應(yīng)的那組Ns 曲線，查到從表面（x 0）到結(jié)（x = xj ）之間任意一點(diǎn)x處的雜質(zhì)濃度第四節(jié)擴(kuò)散方法擴(kuò)散方法很多。常用的主要有：液態(tài)源擴(kuò)散氣一周擴(kuò)散粉態(tài)源擴(kuò)散片狀源擴(kuò)散擴(kuò)散法： 乳膠源擴(kuò)散周一周擴(kuò)散 CVD摻雜擴(kuò)散 PVD蒸發(fā)擴(kuò)散這

15、是以擴(kuò)散中雜質(zhì)源與硅片（固態(tài)）表面接觸時的最終狀態(tài)是氣態(tài)還是固態(tài) 來劃分的。另外，按擴(kuò)散系統(tǒng)來分，有開管式、閉管式和箱法三種；按雜質(zhì)本來 形態(tài)分有固態(tài)源、液態(tài)源、氣態(tài)源三種。生產(chǎn)中習(xí)慣以雜質(zhì)源類型來稱呼擴(kuò)散方 法。.氣一周擴(kuò)散液態(tài)或固態(tài)擴(kuò)散雜質(zhì)源最終呈現(xiàn)氣態(tài)， 與固態(tài)硅表面接觸實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)擴(kuò)散，叫 氣一周擴(kuò)散。1.液態(tài)源擴(kuò)散用保護(hù)性氣體（如 N2）通過液態(tài)源瓶（鼓泡或吹過表面）把雜質(zhì)源蒸氣帶 入高溫石英管中，經(jīng)高溫?zé)岱纸馔杵砻姘l(fā)生反應(yīng)， 還原出雜質(zhì)原子并向硅內(nèi) 擴(kuò)散。液態(tài)源擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)是PN結(jié)均勻平整，成本低，效率高，操作方便，重復(fù) 性好。通常液態(tài)源硼擴(kuò)散，用硼酸三甲脂；液態(tài)源磷擴(kuò)散，用三氯氧磷

16、。它們的 反應(yīng)方程式分別如下：B（CH 30 ）3500 c以上 B2O3 CO2 H2O C 2B2O3 3Si 500 c 以上 3SiO2 4B5P0C1 3600 c 以上 3PC13 P2O52 P2O5 5Si 900 c 以上 5SiO2 4P2,固態(tài)源擴(kuò)散（1）粉狀源這種擴(kuò)散從擴(kuò)散系統(tǒng)上看主要采取箱法擴(kuò)散。待擴(kuò)散的硅片與雜質(zhì)源同放在 一個石英或硅制的箱內(nèi)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，源蒸氣與硅反應(yīng)生成含雜質(zhì)的氧化層， 再進(jìn)行高溫雜質(zhì)擴(kuò)散。由于這種方法存在很大局限性，目前硼磷擴(kuò)散都不用它。 雙極電路隱埋擴(kuò)散現(xiàn)在還用粉狀源三氧化二睇（Sb2O3）0但也不再用“箱”法， 而改用雙溫區(qū)擴(kuò)散系統(tǒng)，二步

17、法擴(kuò)散兩個溫區(qū)分別控制雜質(zhì)蒸氣壓和主擴(kuò)散，所以能使用純Sb2O3粉狀源而避免了箱法擴(kuò)散中燒源的麻煩，雜質(zhì)源置于低溫區(qū)， Si片放在高溫區(qū)，預(yù)沉積時 N2攜帶Sb2O3蒸氣由低溫區(qū)進(jìn)入高溫區(qū)沉積于硅片 表面，再進(jìn)行反應(yīng)生成睇向硅中擴(kuò)散。再分布時將源舟取出。反應(yīng)方程式為：2Sb2O3 3Si3SiO2 4Sb（2）平面片狀源把片狀雜質(zhì)源（氮化硼片、硼或磷微晶璃片等）與硅片相間地放置在石英舟 的“V”型槽上，并保持平行，用高純度的 N2保護(hù)，利用雜質(zhì)源表面。揮發(fā)出 來的雜質(zhì)蒸氣，濃度梯度，在高溫下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)，雜質(zhì)原子向片內(nèi)擴(kuò)散， 形成PN結(jié)。二.周一周擴(kuò)散雜質(zhì)源與硅片是固體與固體接觸狀態(tài)下進(jìn)

18、行擴(kuò)散。在硅片表面沉積（化學(xué)氣 相沉積CVD;物理氣相沉積PVD）或者涂布一層雜質(zhì)或摻雜氧化物，再通過高 溫實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)向硅中的擴(kuò)散。（1）低溫沉積摻雜氧化層法（CVD法）分兩步進(jìn)行。第一步在硅片表面沉積。一層具有一定雜質(zhì)含量的二氧化硅薄 膜作為第二步擴(kuò)散時的雜質(zhì)源；第二步是將已沉積過的硅片在高溫下進(jìn)行擴(kuò)散。 由于沉積，摻雜氧化膜是在 400c以下低溫下完成，所以引進(jìn)有害雜質(zhì) Na+等以 及缺陷的幾率很小，因此這種方法也是完美單晶工藝（ PCT或半完美單晶工藝 （1/2PCT）的重要環(huán)節(jié)之一。（2）蒸發(fā)源擴(kuò)散采用物理氣相沉積的方法，先在硅片背面蒸發(fā)上一層雜質(zhì)源金，然后再放進(jìn) 爐中擴(kuò)散。這是開關(guān)晶體

19、管的一道典型工藝，旨在減少晶體管集電區(qū)少子壽命， 縮短儲存時間，提高開關(guān)速度。開關(guān)二極管以及雙極型數(shù)字邏輯電路，生產(chǎn)中也 普遍使用這種擴(kuò)散。(3)二氧化硅乳膠源涂布擴(kuò)散先在硅片表面涂敷一層含擴(kuò)散雜質(zhì)的乳膠狀的源再進(jìn)行擴(kuò)散。這種方法只用 一步擴(kuò)散就可以同時達(dá)到所需的表面濃度和結(jié)深， 具有濃度范圍寬、高溫時間短、 離子沾污小、品格完整性好的優(yōu)點(diǎn)，同樣具備 PCT的工藝特征。各種不同的擴(kuò)散方法只是供源方式不同， 其擴(kuò)散主體系統(tǒng)是一樣的。從設(shè)備 上看，擴(kuò)散與氧化的區(qū)別，差不多也只在此。因此，擴(kuò)散系統(tǒng)裝置，我們就不再 介紹，以避免與氧化雷同。第五節(jié)擴(kuò)散質(zhì)量及常見質(zhì)量問題擴(kuò)散質(zhì)量對半導(dǎo)體器件芯片的好壞有著

20、決定性影響，其具體體現(xiàn)在表面質(zhì) 量、擴(kuò)散結(jié)深、方塊電阻和表面雜質(zhì)濃度幾個方面。在第三節(jié)中我們曾經(jīng)就xj ,R口和Ns進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，下面對有關(guān)擴(kuò)散工藝中常見的一些質(zhì)量問題作 些簡要的闡述。一.表面不良1 .合金點(diǎn)：主要原因是表面雜質(zhì)濃度過高。2 .黑點(diǎn)或白霧： 主要是酸性沾污、水氣和顆粒沾污造成的。3 .表面凸起物： 大多由較大顆粒經(jīng)過高溫處理后形成。4 .玻璃層： 會造成光刻脫膠。擴(kuò)散溫度過高，時間過長造成。工藝過程中 要控制好擴(kuò)散溫度、時間以及氣體流量，并保證擴(kuò)散前硅片表面干凈干燥。5 .硅片表面滑移線或硅片彎曲：是由高溫下的熱應(yīng)力引起，一般是由于進(jìn)出舟速度過快、硅片間隔太小、石英舟

21、開槽不適當(dāng)?shù)葘?dǎo)致。6 .硅片表面劃傷、表面缺損等：通常是由于工藝操作不當(dāng)產(chǎn)生。二.方塊電阻偏差R口一定程度上反映了擴(kuò)散到Si片中的雜質(zhì)總量的多少，與器件特性密切相 關(guān)。攜源N2中有較多的水份和氧氣，Si片進(jìn)爐前未烘干；雜質(zhì)源中含水量較多， 光刻沒有刻干凈，留有底膜，使擴(kuò)散區(qū)域表面有氧化層影響了雜質(zhì)擴(kuò)散；擴(kuò)散源使用時間過長，雜質(zhì)量減少或源變質(zhì)；擴(kuò)散系統(tǒng)漏氣或源蒸氣飽和不充分； 攜源 氣體流量小而稀釋氣體流量大，使系統(tǒng)雜質(zhì)蒸氣壓偏低；擴(kuò)散溫度偏低，擴(kuò)散系 數(shù)下降；擴(kuò)散時間不足，擴(kuò)散雜質(zhì)總量不夠等等原因會造成R口偏大。相反，雜質(zhì)蒸氣壓過大，溫度偏高，時間過長會導(dǎo)致 R口偏小。如果在預(yù)沉積時發(fā)現(xiàn) R口

22、偏 大或偏小，可在再擴(kuò)散時通過適當(dāng)改變通干氧、濕氧的先后次序或時間來進(jìn)行調(diào) 整，而這正是兩步法擴(kuò)散的一大優(yōu)點(diǎn)。三.結(jié)特性參數(shù)異常擴(kuò)散工藝過程中要測單結(jié)和雙結(jié)特性。根據(jù)單結(jié)和雙結(jié)測試情況及時改變工 藝條件。測單結(jié)主要看反向擊穿電壓和反向漏電流； 測雙結(jié)主要為調(diào)電流放大參 數(shù) hFE0(1) PN結(jié)的反向擊穿電壓和反向漏電流，是晶體管的兩個重要參數(shù)；也是 衡量擴(kuò)散層質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。它們是兩個不同的物理概念，但實(shí)際上又是同一個 東西，反向漏電大，PN結(jié)擊穿電壓低。工藝中常見的不良反向擊穿主要有：表面缺陷過多或表面吸附了水份或其他離子， 會使表面漏電增大。氧化時由 于清洗不好，有一些金屬離子進(jìn)入氧化層，如 鈉離子，從而增加漏電降低擊穿。 二氧化硅表面 吸附了氣體或離子 以及二氧化硅本身的缺陷如氧空位等，使得 SiO2帶上了電荷，形成了表面溝道效應(yīng)，增大了反向漏電流。硅片表面上沾污有重金屬雜質(zhì)，在高溫下，很快擴(kuò)散進(jìn)Si片體內(nèi)，沉積在硅內(nèi)的品格缺陷中， 引起電場集中，發(fā)生局部擊穿現(xiàn)象，造成很大的反向漏電流。此外，如光刻時圖 形邊緣不完整，出現(xiàn)尖峰毛刺，表面有合金點(diǎn)、破壞點(diǎn)，引起了縱向擴(kuò)散不均 勻，PN結(jié)出現(xiàn)尖峰會形成電場集中，擊穿將首先