简答题

简述在热氧化过程中杂质再分布的四种可能情况。

正确答案

如果假设硅中的杂质分布是均匀的,而且氧化气氛中又不含有任何杂质,则再分布有四种可能。①分凝系数m<l,且在SiO2中是慢扩散的杂质,也就是说在分凝过程中杂质通过SiO2表面损失的很少,硼就是属于这类。再分布之后靠近界面处的SiO2中的杂质浓度比硅中高,硅表面附近的浓度下降。②m<1,且在SiO2中是快扩散的杂质。因为大量的杂质通过SiO2表面跑到气体中去,杂质损失非常厉害,使SiO2中的杂质浓度比较低,但又要保证界面两边的杂质浓度比小于1,使硅表面的杂质浓度几乎降到零,在H2气氛中的硼就属于这种情况。③m>1,且在SiO2中慢扩散的杂质。再分布之后硅表面附近的杂质浓度升高,磷就属于这种杂质。④m>l,且在SiO2中快扩散的杂质。在这种情况下,虽然分凝系数大于1,但因大量杂质通过SiO2表面进入气体中而损失,硅中杂质只能不断地进入SiO2中,才能保持界面两边杂质浓度比等于分凝系数,最终使硅表面附近的杂质浓度比体内还要低,镓就是属于这种类型的杂质。对于m=1,而且也没有杂质从SiO2表面逸散的情况,热氧化过程也同样使硅表面杂质浓度降低。这是因为一个体积的硅经过热氧化之后转变为两个多体积的SiO2,由此,要使界面两边具有相等的杂质浓度(m=1),那么杂质必定要从高浓度硅中向低浓度SiO2中扩散,即硅中要消耗一定数量的杂质,以补偿增加的SiO2体积所需要的杂质。

答案解析

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