Механизмы диффузии. Диффузия – физический процесс,

Механизмы диффузии. Диффузия – физический процесс, обуславливающий миграцию атомов легирующих примесей в кристаллической решетке кремния.

В кристаллической решетке кремния в растворенном состоянии могут находиться многие химические элементы. Растворенный элемент называется замещающим, если его атомы занимают регулярные положения в узлах решетки растворителя, замещая его атомы. В случае, когда растворенные атомы занимают любые свободные межузельные положения в кристаллической решетке растворителя, о растворе говорят как о растворе внедрения. Многие химические элементы растворяются в кремнии как в междоузельном, так и в замещающем виде. Однако отношение растворимостей в этих состояниях может изменяться на несколько порядков. Так, элементы III и V группы образуют прочные ковалентные связи с собственными атомами кристаллической решетки кремния и, соответственно, растворы замещения. В этом состоянии энергия их ионизация очень невелика, что делает их идеальными легирующими примесями в кремнии.

Диффузия приобретает направленное движение под влиянием либо градиента концентрации, либо градиента температуры (в микроэлектронном производстве градиенты температуры в подложке – отрицательное явление и не используется на практике). Если диффундируют заряженные частицы, то на процесс диффузии влияет электрическое поле. Диффузия примесей нарушает упорядоченность решетки и представляет собой процесс, скоординированный с движением дефектов кристаллической решетки и с движением ее собственных атомов.

Упрощенно выделяется несколько основных механизмов диффузии:

         диффузия по междоузлиям;

         диффузия посредством вакансий;

         диффузия по междоузлиям с замещением (эстафетный механизм);

         миграция по протяженным дефектам (границам зерен, дислокациям и др.)

В настоящее время считается, что точные представления о диффузии примеси в кристаллической решетке полупроводника могут быть получены только на основе описания взаимосвязанного  процесса диффузии атомов примеси и дефектов

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector