Совместная диффузия примесей.

Совместная диффузия примесей.

Структура интегральных элементов формируется во многом на основе pn переходов. Это значит, что в технологическом процессе используются не одна, а две или более различных примесей. При совместной диффузии обнаружено влияние примесей друг на друга. Примесь, диффундирующая с высокой концентрацией, оказывает заметное влияние на примесь с низкой концентрацией, тогда как обратное влияние пренебрежимо мало.

Совместная диффузия фосфора и бора в процессе создания pn перехода эмиттер – база приводит к ускорению диффузии бора. Проявляется в биполярных транзисторах с фосфорным эмиттером, как dip-эффект  — выдавливание базы под эмиттером (рисунок 5.2).

 

Рисунок 5.2 Эффект выдавливания базы в процессе диффузии фосфорного эмиттера.

Считается, что ускорение диффузии бора под фосфорным эмиттером связано с диссоциацией E – центров в области низких концентраций и увеличением за счет этого концентрации вакансии, что приводит к увеличению коэффициента диффузии бора. Глубину выдавливания можно оценить, зная собственный коэффициент диффузии бора DB и коэффициент диффузии под эмиттером DnB.

,

где w0 – глубина базового слоя, t – время диффузии эмиттера.

При совместной диффузии мышьяка и бора глубина базы под эмиттером уменьшается. На рисунке 5.2 показано изменение характера распределения бора в присутствии мышьяка. В области подложки наблюдается горб, вызванный притягиванием бора к области pn перехода. В результате глубина проникновения бора в подложку и, соответственно, глубина базы немного уменьшается. 

Рисунок 5.2 Совместная диффузия бора и мышьяка: 1 – распределение бора в начальный момент; 2 – распределение мышьяка в результате диффузии при 1000 ˚С в течение 25 мин.; 3 – распределение бора после диффузии мышьяка.

      Современные исследования совместной диффузии проводились в связи с созданием мелкозалегающих  исток/стоковых областей n+ — типа. Традиционно для этих целей используется мышьяк, который имплантируется в подложку с неоднородным распределением бора, возникающим в результате подлегирования канала и формирования т. наз. P  – кармана. В процессе, разработанным для японского варианта КМДП — технологии уровня 0.13 мкм, для создания n+ — областей кроме мышьяка использовалась имплантация фосфора для подавления токов утечки, вызванных перераспределением дефектов в результате взаимодействия мышьяка и бора. В исследовании использовалась исходная подложка, однородно легированная фосфором с концентрацией 2.5х1017см-3. Затем проводилась имплантация фосфора и мышьяка и отжиг от 1 до 300 минут при 720˚С, снимались ВИМС – профили. При этом обнаружилось аномальное поведение фосфора в присутствии мышьяка. Соответствующие ВИМС – профили показаны на рисунке 5.3.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector