Qu'est-ce que le processus de diffusion

Le dopage consiste à introduire une dose d'impuretés dans les matériaux semi-conducteurs pour modifier leurs propriétés électriques. La diffusion et l'implantation d'ions sont deux méthodes de dopage. Le dopage des impuretés précoces a été principalement accompli par une diffusion à haute température.

Diffusion dépose des atomes d'impureté à la surface d'unplaquette de substratà partir d'une source de vapeur ou d'un oxyde dopé. La concentration d'impureté diminue monotone de la surface à la majeure partie, et la distribution des impuretés est principalement déterminée par la température et le temps de diffusion. L'implantation ionique implique l'injection d'ions dopants dans le semi-conducteur à l'aide d'un faisceau d'ions. La concentration d'impureté a une distribution de pointe au sein du semi-conducteur, et la distribution d'impuretés est déterminée par la dose d'ions et l'énergie d'implantation.

Pendant le processus de diffusion, la tranche est généralement placée dans un tube de four à température à haute température strictement à température et un mélange de gaz contenant le dopant souhaité est introduit. Pour les processus de diffusion SI, le bore est le dopant de type P le plus couramment utilisé, tandis que le phosphore est le dopant de type N le plus utilisé. (Pour l'implantation d'ions sic, le dopant de type p est généralement du bore ou de l'aluminium, et le dopant de type n est généralement de l'azote.)

La diffusion dans les semi-conducteurs peut être considérée comme le mouvement atomique des atomes de dopant dans le réseau de substrat par des lacunes ou des atomes interstitiels.

À des températures élevées, les atomes de réseau vibrent près de leurs positions d'équilibre. Les atomes des sites de réseau ont une certaine probabilité d'obtenir suffisamment d'énergie pour se déplacer de leurs positions d'équilibre, créant des atomes interstitiels. Cela crée une vacance sur le site d'origine. Lorsqu'un atome d'impureté à proximité occupe un site vacant, cela s'appelle la diffusion des vacanciers. Lorsqu'un atome interstitiel se déplace d'un site à un autre, il s'appelle la diffusion interstitielle. Les atomes avec des rayons atomiques plus petits éprouvent généralement une diffusion interstitielle. Un autre type de diffusion se produit lorsque les atomes interstitiels déplacent les atomes des sites de réseau voisins, poussant un atome d'impureté de remplacement dans le site interstitiel. Cet atome répète ensuite ce processus, accélérant considérablement le taux de diffusion. C'est ce qu'on appelle la diffusion des débits push.

Les principaux mécanismes de diffusion de P et B dans SI sont la diffusion des vacanciers et la diffusion des débits push.

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