《扩散原理及工艺培训ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扩散原理及工艺培训ppt课件（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分散分散分散分散 超日洛阳晶体和硅晶体：晶体的重要特点是组成晶体的原子、分子、离子按一定规那么周期陈列着的。任一晶体都可以看成由微观粒子在三维空间按一定规那么周期反复性陈列所构成。晶体可以分为单晶体和多晶体。晶格：晶体的周期性构造称为晶体格子，简称晶格。单晶体：假设整个晶体是由单一的晶格延续组成，这种晶体称为单晶体。多晶体：假设一个晶体是由一样构造的很多小晶粒无规那么地堆积而成，成为多晶体。半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体 。 如硅和锗是最常见的元素半导体。元素半导体都是晶体。半导体的特性：a)当受外界热和光的作用时，它的导
2、电才干明显变化。b)向纯真的半导体中掺入杂质，会使它的导电才干明显改动。分散就是向纯真的半导体中掺入杂质，以获得人们需求的导电性能。硅硅是最常见的半导体，元素周期表号是14，因此最外层有4个电子，不易得电子也不易失电子，化学性质比较稳定。太阳能电池是用半导体硅做成的。在硅晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点，每个原子与其相临的原子之间构成共价键，共用一对价电子。Si+4+4+4+4共价键共价键共用电子对共用电子对PN结 其实纯真的半导体硅是没有大的适用价值，只需经过对其掺入不同杂质，使其导电性能发生改动，从而获得人们所需的性能，半导
3、体才有其真正的适用价值。 没有掺杂的半导体称为本征半导体，掺入杂质的半导体称为杂质半导体或非本征报导体。 通常掺杂都是掺入三族或五族元素，使其成为Ppositive型或Nnegative型半导体。P型半导体：向本征半导体中掺入硼等三族元素，使载流子主要为导电空穴的半导体。N型半导体：向本征半导体中掺入磷等五族元素，使载流子主要为自在电子的半导体。导电空穴导电空穴自在电子自在电子+4+4+4+4束缚电子束缚电子一、一、N 型半导体型半导体在硅晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中的在硅晶体中掺入少量的五价元素磷，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，磷原子的最外层有五个价某些半导体原子被杂质取代
4、，磷原子的最外层有五个价电子，其中四个与相邻的半导体原子构成共价键，必定电子，其中四个与相邻的半导体原子构成共价键，必定多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发多出一个电子，这个电子几乎不受束缚，很容易被激发而成为自在电子，这样磷原子就成了不能挪动的带正电而成为自在电子，这样磷原子就成了不能挪动的带正电的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。的离子。每个磷原子给出一个电子，称为施主原子。+4+4+5+4多余多余电子电子磷原子磷原子N 型半导体型半导体中的载流子中的载流子是什么？是什么？1.1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子一样。由施主原子提供的电子，浓度与施主原子一样。2.
5、2.本征半导体中成对产生的电子和空穴。本征半导体中成对产生的电子和空穴。掺杂浓度远大于本征半导体中载掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自在电子浓度远大于空穴浓度。自在电子称为流子浓度，所以，自在电子浓度远大于空穴浓度。自在电子称为多数载流子多子，空穴称为少数载流子少子。多数载流子多子，空穴称为少数载流子少子。二、二、P P 型半导体型半导体在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体点阵中的某在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼，晶体点阵中的某些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的些半导体原子被杂质取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的半导体原子构成共价键
6、时，产生一个半导体原子构成共价键时，产生一个空穴。这个空穴能够吸引束缚电子来空穴。这个空穴能够吸引束缚电子来填补，使得硼原子成为不能挪动的带填补，使得硼原子成为不能挪动的带负电的离子。由于硼原子接受电子，负电的离子。由于硼原子接受电子，所以称为受主原子。所以称为受主原子。+4+4+3+4空穴空穴硼原子硼原子P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。型半导体中空穴是多子，电子是少子。 太阳能电池的心脏是一个PN结，需求强调的是， PN结不是简单地将两块不同类型的半导体衔接在一同。要制造一个PN结，必需使一块完好的晶体硅的一部分是P型区域，另一部分是N区域，也就是在晶体内实现P型和N型半导体的接触。我
7、们制造PN结，本质上是想方法使P型杂质在半导体晶体内部的一个区域占优势，而使N型杂质在半导体内部的另一个区域占优势，这样就在一块完好的半导体体硅中实现了P型和N型半导体的接触。 我们用的硅片都是P型衬底的硅片，分散是向硅片外表内掺入五族元素磷，使其在衬底和分散面接触处构成PN结。PN结PN+P型半导体型半导体N型半导体型半导体内电场内电场E E+太阳电池任务原理太阳电池的任务原理是半导体的光电效应。光电效应：在光的照射下，使物体中的电子逸出的景象叫做光电效应(Photoelectric effect)。 金属资料发射的光电子数和照射发光强度成正比。 仅当照射物体的光频率不小于某个确定值时，物体
8、才干发出光电子，这个频率叫做极限频率(或叫做截止频率)，相应的波长。太阳电池的任务过程吸收光子，产生电子空穴对电子空穴对被内建电场分别，在PN结两端产生电势将PN结用导线衔接，构成电流在太阳电池两端衔接负载，实现了将光能向电能的转换PN结的作用及太阳能电池任务原理 当适当波长的光照射到半导体系统上，系统吸收光能后在两端产生电动势，这种景象称为光生伏特效应。当光照在由P型N型两种导电类型的半导体资料构成的PN结上，在一定的条件下，光能被半导体吸收后，产生了非平衡载流子电子和空穴。由于PN结在势垒区存在较强的内建电场，因此产生在势垒区中的非平衡载流子电子和空穴，或产生在势垒区外但分散进势垒区的非平
9、衡电子空穴对，在内建电场的作用下，各自相反方向运动，分开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低。PN结两端产生光生电动势，由于光照产生的非平衡载流子各向相反的方向漂移，从而在内部构成自N区流向P区的光生电流，假设将外电路与PN结连通，只需光照不停顿就会不断有电流流过电路，PN结起了电源的作用，这就是太阳电池的原理。分散和分散工艺控制分散是微观粒子原子、分子等的一种极为普遍的热运动方式，运动的结果使浓度分布趋于均匀。半导体行业中的分散工艺，简称分散，是将一定数量的某种杂质掺入到硅晶体中或其他半导体晶体中去，以改动电学性质，并使掺入的杂质数量、分布方式和浓度等满足要求。间隙式分散：存在于晶格间隙
10、的杂质称为间隙式杂质。间隙式杂质从一个间隙位置到另一个间隙位置的运动称为间隙式分散。主要是那些半径较小、且不容易和硅原子键合的原子替位式分散：占据晶格位置的外来原子称为替位式杂质。替位式杂质从一个晶格位置到另一个晶格位置称为替位式分散。分散与分散的分布分散的方式主要有两种：恒定外表分散和有限外表分散。 分散的步骤：第一步分散源由载气到达气相固相界面面，杂质由气相固相界面由分散运动进入到二氧化硅层事先进展了二氧化硅生长；第二步当杂质运动到硅二氧化硅界面时，再由分散运动分散到硅中。SiSiO2分散源 为了同时满足外表浓度、杂质数量和结深等方面的要求，实践消费中采用的分散方法是上述的两步分散，其中第
11、一步成为预扩或预淀积；第二步成为主扩或再分布。 有两步分散机理可以看出，分散的速度和两个要素有关。 首先，与和载气的速度有关。分散到硅中的杂质是由二氧化硅中的杂质得到，所以分散到二氧化硅中的杂质越快，分散到硅中的速度也就越快；其次，与二氧化硅的厚度有关。不难看出，二氧化硅越厚，杂质进展疏运的路程越长，分散的速度越慢。相反，二氧化硅厚度越薄，分散的速度就越快。分散工艺步骤号时间温度分散小氮大氮氧气步骤名化学反响13607800220000进舟/2608300220000升温/36008200220002000氧化Si+O2SiO246008201000220002400分解5POCl3PCl3+
12、P2O553008631500220002600预扩5POCl3PCl3+P2O5、P2O5+Si5SiO2+4P614008632000220003400主扩P2O5+Si5SiO2+4P73008400220002500清洗14POCl3+O22P2O5+6Cl285007500220002000清洗24PCl5+O22P2O5+10Cl293607800220000出舟/TCA工艺步骤号时间温度分散小氮大氮氧气清洗小氮化学反响1400100002200000/2100105002200030000/31440010500025000400(清洗)C2H3Cl3+O2Cl2+H2O+CO2
13、430095002200010000C2H3Cl3+O2Cl2+H2O+CO5360095016002200035000饱和/650060002200000/分散控制分散可以经过时间、温度和浓度进展控制。1、 刚开场进管的温度-进管时硅片热胀，温度变化过快，容易呵斥裂纹，温度越高越容易呵斥裂纹。2 、进管终了的温度-进管终了后我们要开场通各种气体，特别是 通源 POCL3的分解温度650度，所以在通源前要保证分散管里的实践温度超越700度，确保POCL3可以充分的分解，并且确保在规定的时间内到达分散温度，否那么整个分散工艺的时间就会超越产能的要求。3 、堆积的温度-堆积的温度普通都是从低到高变
14、化，特别留意堆积终了时的温度不能太低，否那么升温到分散的温度就需求更多的时间4 、分散的温度-分散的温度与外表的掺杂的磷的浓度有直接的关系，并且体内的杂质的堆积会随着温度的变化而变化，温度设定不能太高。5 、退管前的温度-硅片在降温过程中也容易呵斥碎片拉恒温 面板上面的设定温度与实践温度都是分散炉内温度测试，只是起到控制与维护的作用，真正可以看出实践温度的是我们热电偶测试的温度值。为了减少经过后面热电偶测试的费事，所以我们普通都经过拉恒温将面板上的温度与热电偶测试的温度对应起来，又由于任务温度是的温度最重要，所以拉恒温时的温度普通都选定在分散的温度。且拉恒温时将面板设定的温度设定成一致，减少不
15、同温区间的相互影响。拉恒温终了后要将原来工艺号上的温度进展更改并且跟踪方块电阻的变化。普通情况下1个月要对温度进展校准。氧化加强分散与中性气氛相比，杂质硼磷在氧化气氛中的分散存在明显加强，这种景象称为氧化加强分散。氮化硅氮化硅氧化硅氧化硅磷结深度磷结深度XjOEDOED 硅氧化时，在Si-SiO2界面附近产生了大量的间隙硅原子，这些过剩的间隙硅原子在向硅内分散的同时，不断与空位复合，使这些过剩的间隙硅原子的浓度随深度而降低。但在外表附近，过剩的间隙硅原子可以和替位磷相互作用，从而使原来处于替位的磷变成间隙磷。当间隙磷的近邻晶格没有空位时，间隙磷就以间隙方式运动；假设间隙磷的近邻晶格出现空位时，间隙磷又可以进入空位变成替位磷。这样，杂质磷的就以替位-间隙交替的方式运动，其分散速度比单纯由替位分散到替位要快。 The End，Thanks!Where there is a will, there is a way.超日洛阳
