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Diffusionsverfahren

  • P. Seegebrecht
  • N. Bündgens
Part of the Mikroelektronik book series (MIKROELEKTRONIK)

Zusammenfassung

Die Diffusion ist der durch den Gradienten des chemischen Potentials hervorgerufene Transport von Materie in einer Mischung beliebigen Aggregatzustands, z.B. in einem festen Körper. Das Diffusionsvermögen von Fremdstoffen im Silizium wird in der Prozeßtechnologie gezielt bei der Dotierung der Bauelementbereiche ausgenutzt. Ein älteres Verfahren stellt hierbei die Diffusion der Fremdatome aus einer chemischen Quelle dar, die gasförmig, flüssig oder fest sein kann. Die Diffusion aus einer chemischen Quelle erfolgt häufig in zwei Phasen. Während der ersten (der Vorbelegung) steht das Silizium im Kontakt mit der Quelle, die als unendlich ergiebig angesehen werden kann. Dabei stellt sich in dem oberflächennahen Bereich des Siliziums eine Konzentration ein, die bei der eingestellten Diffusionstemperatur der Löslichkeitsgrenze des gewählten Dotierungselementes entspricht. Die Diffusion der Fremdatome in das Silizium erfolgt somit bei konstanter Oberflächenkonzentration (Beispiel Abschnitt 9.3.3). Bei diesem Verfahren ist die Oberflächenkonzentration naturgemäß sehr hoch. Die Ausnutzung der Löslichkeitsgrenze bei der Dotierung des Siliziums aus einer chemischen Quelle ist jedoch der einzige Weg, eine definierte Menge an Dotierstoffelementen reproduzierbar in das Silizium zu bekommen. Um ein Dotierstoffprofil geringer Konzentration zu erzeugen, entfernt man das während der Vorbelegungsphase auf dem Silizium aufgewachsene dotierte Oxid (Glas) und treibt die in dem Silizium bereits befindlichen Fremdatome weiter ein. Während dieser Nachdiffusion sinkt die Oberflächenkonzentration mit voranschreitender Diffusionsfront (Beispiel Abschnitt 9.3.3). Aus dem Geschilderten wird deutlich, daß es mit Hilfe der Diffusion aus einer chemischen Quelle nicht gelingt, flache Profile mit geringer Konzentration zu erzeugen. In modernen Prozeßtechnologien erfolgt daher die Vorbelegung der Fremdatome heute vorwiegend mit Hilfe der Ionen-Implantation (Kapitel 10). Nach der Implantation erfolgt i.a. eine thermische Behandlung der Scheibe bei höheren Temperaturen. Dabei wird der entstandene Strahlenschaden weitgehend ausgeheilt und die Fremdatome werden auf Gitterplätze eingebaut, wo sie elektrisch aktiv werden können. Diese Temperaturbehandlung ist von einer Diffusion der Fremdatome begleitet.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1991

Authors and Affiliations

  • P. Seegebrecht
  • N. Bündgens

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