Технологические процесс загонки примеси

Перед загонкой примеси стенки трубы и пустые кассеты насыщают примесью при температуре диффузии (для исключения обеднения рабочей смеси в рабочем процессе).

Операционный цикл:

1. Продувка реактора азотом с расходом до 150 л/ч;

2. Вывод реактора на заданную температуру (2 – 3 ч);

3. Загрузка кассеты с пластинами и прогрев ее в течение 10 мин с подачей азота;

4. Подача азота с парогазовой смесью (диффузант, кислород);

5. Выдержка при постоянной температуре в течение контролируемого времени (процесс диффузии);

6. Отключение подачи ПГС и извлечение кассеты с пластинами.

Влияние кислорода на процесс диффузии, диффузия из примесных покрытий, технология разгонки примеси

Растущая в процессе диффузии плёнка SiO₂ предохраняет поверхность кремния от эрозии и нежелательных химических реакций, что повышает воспроизводимость параметров диффузионных областей.

Стадии окислительного процесса:

1. Взаимодействие диффузанта с кислородом в газовой фазе с выделением ангидрида легирующего элемента:

BBr₃+O₂→B₂O₃+Br₂; B₂H₆+O₂→B2O₃+H₂O;

POCl₃+O₂→P₂O₃+Cl₂; PH₃+O₂→P₂O₅+H₂O;

2. Диффузия ангидрида через растущий окисел к границе раздела Si-SiO₂;

3. Взаимодействие молекул ангидрида с кремнием и выделение атомарной примеси: P₂O₅+Si→SiO₂+P; B₂O₃+Si→SiO₂+B;

4. Диффузия атомов легирующего элемента в кристаллической решетке кремния.

Окисление происходит за счёт диффузии молекул кислорода через окисел и последующего взаимодействия с кремнием (Si+O₂→SiO₂).

Легирование без добавления кислорода

Коэффициент диффузии ангидрида в окисле крайне мал. Поэтому при достижении плёнкой SiO₂ толщины, достаточной для защиты кремния, подачу кислорода прекращают. В этом случае выделение атомарного фосфора или бора из диффузанта будет происходить за счёт термической диссоциации : PH₃→H₂+P.

Образующийся в процессе загонки окисел кремния с примесью P₂O₅ или B₂O₃ представляет собой ФСС или БСС. При разгонке примеси может служить внешним (неучтенным) источником примеси и подлежит стравливанию после процесса диффузии.

Диффузия из примесных покрытий

Подложка с маской SiO₂

Нанесение примесного покрытия (БСС)

Диффузия из примесного покрытия

Удаление примесного покрытия

Особенности диффузии из примесных покрытий

Концентрация примеси в кремнии зависит от:

- концентрации примеси в покрытии;

- толщины покрытия;

Методы нанесения примесного покрытия:

- Из растворных композиций;

- Химическим осаждением из газовой фазы;

- Распылением в вакууме.