Đang tải... (xem toàn văn)
KHUẾCH TÁN TẠP CHẤT
Khu Khu ch t ch t á á n t n t p ch p ch t t Lê Tun i hc Bách khoa Hà Ni 2 2 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n t n t p ch p ch t t M M c đ c đ í í ch: ch: Khuch tán là phng pháp c đin đ đa tp cht vào đ bán dn nhm to các loi dn khác nhau (chuyn tip p-n) và điu khin đ dn ca các lp. Tuy cy ion hin nay hu nh đã thay th vai trò ca khuch tán c đin trong sn xut các linh kin bán dn và vi đin t, nhng các nguyên lý và t tng c a lý thuyt khuch tán vn đc s dng vì chúng mô t tt s chuyn đng và vn chuyn các cht pha tp và tp cht trong môi trng nhit đ cao ca các bc công ngh ch to mch vi đin t. 3 3 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) C C á á c lo c lo i t i t p ch p ch t đ t đ c d c d ù ù ng cho Si ng cho Si Ion kim Mc tp cht sâu trong Si Acceptor nông Donor nông Bán dn đn cht Khí tr Chu k 4 4 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) C C á á c ngu c ngu n khu n khu ch t ch t á á n n ̈ ̈ Ngu Ngu n kh n kh í í : t : t h h ng đ ng đ c pha loãng trong kh c pha loãng trong kh í í mang Ar hay H mang Ar hay H 2 2 . . C C á á c kh c kh í í PH PH 3 3 (phosphin), B (phosphin), B 2 2 H H 6 6 (diboran), AsH (diboran), AsH 3 3 (arsin) pha trong Ar. (arsin) pha trong Ar. ̈ ̈ Ngu Ngu n r n r n: n: th th ng đ ng đ c x c x p bên c p bên c nh c nh c á á c phi c phi n trong lò khu n trong lò khu ch t ch t á á n. n. ̈ ̈ Trong l Trong l p SiO p SiO 2 2 pha t pha t p m p m nh (Spin nh (Spin - - on on - - glass) glass) ̈ ̈ Ngu Ngu n l n l ng: r ng: r t ph t ph bi bi n trong công nghi n trong công nghi p, qua c p, qua c á á c c ng s ng s c kh c kh í í v v à à đi đi u ch u ch nh b nh b ng lu l ng lu l ng k ng k . . 5 5 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) Các c ch khuch tán tp cht C ch th ch –khuch tán nút khuyt (a) : Trong mng tinh th luôn tn ti nút khuyt. Nhit đ càng cao, s lng nút khuyt càng tng lên. Nguyên t tp cht th ch ca nguyên t Si ti v trí các nút khuyt, cng nh nhy t nút khuyt này sang nút khuyt khác trong mng tinh th. Các tp cht thông thng nh B, P, As, Sb tuân theo c ch này. Khuch tán theo c ch th ch xy ra vi tc đ tng đi ch m, nên v mt công ngh là d điu khin. C ch di chuyn gia các nút mng –khuch tán xen k (b): Nguyên t tp cht khuch tán bng cách chen ln trong khong không gian gia các nguyên t Si các nút mng. C ch này không đòi hi vic to ra và di chuyn các nút khuyt nên khuch tán xy ra nhanh hn nhiu so vi c ch th ch. Các nguyên t Fe, Cu và các kim loi nng khác - là các tp cht không mong mun – thng khuch tán nhanh và b bt ti các by nm xa vùng hot đng ca IC (mt sau ca phin Si) nh s dng hiu ng gettering. C ch hn hp (c): Nguyên t Si di chuyn trong khong không gian gia các nút mng, ri th ch nguyên t tp cht đang nm nút mng, đy bt nguyên t tp cht vào khong không gian gia các nút mng. Nguyên t tp cht b th ch sau mt thi gian khuch tán li chim ch trong nút mng, đi vai trò cho nguyên t Si. C ch đánh bt – kick-out (d): Nguyên t tp cht đánh bt nguyên t Si ra khi v trí nút mng tinh th C ch Frank – Turnbull (e): Nguyên t tp cht sau khi di chuyn khá dài trong tinh th s chim mt nút mng tinh th còn trng. Hai c ch (a) và (b) chim u th trong khuch tán. Mô hình khuch tán đc áp dng chung cho c hai c ch. a b c de 6 6 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) Mô h Mô h ì ì nh khu nh khu ch t ch t á á n nguyên t n nguyên t ̈ ̈ nh lu nh lu t Fix th t Fix th nh nh t t T T mô h mô h ì ì nh đn gi nh đn gi n , so s n , so s á á nh thông l nh thông l ng khu ng khu ch t ch t á á n n (p (p hng tr hng tr ì ì nh liên t nh liên t c), ta r c), ta r ú ú t ra bi t ra bi u th u th c đ c đ nh lu nh lu t Fix , [D] = cm t Fix , [D] = cm 2 2 /s /s ̈ ̈ Phng tr Phng tr ì ì nh khu nh khu ch t ch t á á n (1 chi n (1 chi u) u) T T phng tr phng tr ì ì nh liên t nh liên t c suy ra v c suy ra v à à c c ó ó phng tr phng tr ì ì nh khu nh khu ch t ch t á á n 1 chi n 1 chi u: u: C không ph C không ph thu thu c x c x H H s s khu khu ch t ch t á á n , v n , v i i E E A A – – nng l nng l ng ho ng ho t h t h ó ó a khu a khu ch ch t t á á n v n v à à D D 0 0 đ đ c trng cho t c trng cho t p ch p ch t t v v à à tinh th tinh th n n n n . . 7 7 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) S S ph ph thu thu c nhi c nhi t đ t đ c c a h a h s s khu khu ch t ch t á á n đ n đ i v i v i m i m t s t s ch ch t t 8 8 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) Tr Tr ng h ng h p khu p khu ch t ch t á á n ngng đ n ngng đ ng ng – – C C o o không đ không đ i t i t i b i b m m t t (Predepossition dose case) (Predepossition dose case) D D ù ù ng đi ng đi u ki u ki n ban đ n ban đ u v u v à à đi đi u ki u ki n biên : C(x, 0) = 0; C(0,t) = C n biên : C(x, 0) = 0; C(0,t) = C o o ; C( ; C( , t) = 0. C , t) = 0. C o o – – n n ng đ ng đ t t p ch p ch t t ban đ ban đ u trên b u trên b m m t phi t phi n, c n, c ó ó gi gi á á tr tr b b ng gi ng gi i h i h n hòa tan bão hòa c n hòa tan bão hòa c a t a t p trong b p trong b á á n d n d n. n. 9 9 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) Tr Tr ng h ng h p C p C o o không đ không đ i t i t i b i b m m t (ti t (ti p) p) Phân b Phân b t t p p t t ì ì m đ m đ c d c d i d i d ng ng V V i erf i erf – – h h à à m sai s m sai s ; erfc ; erfc – – h h à à m sai b m sai b ù ù ; ; – – chi chi u d u d à à i khu i khu ch t ch t á á n. n. T T ng s ng s t t p ch p ch t t khu khu ch t ch t á á n trong 1 n trong 1 đv di đv di n t n t í í ch: ch: Gradient n Gradient n ng đ ng đ t t p ch p ch t t theo chi theo chi u sâu u sâu khu khu ch t ch t á á n: n: Khuch tán ngng đng thng đt nng đ tp ln , nhng chiu sâu khuch tán nh 10 10 1/8/2006 1/8/2006 i h i h c B c B á á ch khoa H ch khoa H à à N N i i Khu Khu ch t ch t á á n n (ti (ti p) p) M M t s t s t t í í nh ch nh ch t c t c a c a c á á c h c h à à m sai s m sai s v v à à sai b sai b ù ù : : . ó ó gi gi á á tr tr b b ng gi ng gi i h i h n hòa tan bão hòa c n hòa tan bão hòa c a t a t p trong b p trong b á á n d n d 
