半導體吸雜技術，是去除半導體有源區中有害雜質的技術。
基本介紹
- 中文名：半導體吸雜技術
- 解釋：去除半導體有源區中有害雜質
- 類型：高科技技術
- 運用範圍：物理，化學
吸雜技術:
去除半導體有源區中有害雜質的作用稱為半導體的吸雜。雜質吸除包含有3個物理過程: a)釋放雜質或缺陷組分的分解; b)雜質或位錯組分 (主要是Si自填隙原子) 向俘獲區擴散; c)雜質或自填隙原子被吸除中心俘獲.如圖所示。
吸雜過程
吸雜過程①氧在Si中的固溶度C與溫度T有關: C = 2×10 [原子-cm] exp(-1.032eV / kT).
矽單晶中的氧濃度一般為10~40ppm (大約為10 cm). 當溫度<1150C時, 氧將沉積出來而形成缺陷, 可用以吸雜.
②用作本徵吸雜的Si片, 其中的氧濃度應當最大為15~20ppm (若過小, 難以結團; 若過大,則會使圓片翹曲和可形成影響有源區的擴展缺陷). 因此Si片吸雜的熱處理溫度不能太高, 以免提高其中的含氧濃度.
③本徵吸雜工藝步驟: 高溫處理使表面區的氧往外面擴散 (形成脫氧層) → 內部的氧成核 → 內部的氧沉積而形成吸雜的缺陷.
表面區脫氧可在保護氣氛中通過高溫退火來實現, 要求溫度必須足夠高, 但又不能太高(以防止Si中的含氧濃度過高).脫氧層的厚度應當大於有源區的最大厚度, 但又不能太厚 (否則將降低吸雜效果); 一般取為20~30μm. 脫氧層的厚度L與退火的時間t和溫度T的關係是:
L = ( 0.091[cm/s] t ) exp(-1.2eV / kT).
④根據C和L的表示式, 即可求出能滿足C<15ppm和L>10μm的退火時間和退火溫度.例如, 在1200C下退火3小時, 可以得到L≈25μm和C=6×10 cm (12ppm) 的良好結果.
⑤Si中的碳的影響: 碳對氧沉積的大小和形狀有很大影響 (因為氧可在碳雜質處沉積). 因此, 對要進行吸雜的Si片, 必須控制其中的碳濃度 (一般應當<0.2ppm).
