关于半导体工艺这点你要知道 (5)扩散(Diffusion) 工艺

半导体？这点要知道：(5)扩散(Diffusion) 工艺

这次我们要做的不是淀积工艺(Deposition) ，而是扩散工艺(Diffusion)。在淀积（Deposition）工序之前！一定从扩散工艺开始要了解。因为扩散工艺是在半导体芯片上产生特殊性质的真正必要的要素！

1、什么是扩散工艺？

所谓扩散（Diffusion）工艺是向晶片注入特定杂质，为形成半导体元件创建特定区域；在经过蚀刻过程的电路图案的特定部分注入离子形态的杂质，形成电子元件的区域，通过气态（Gas）间的化学反应形成的物质沉积在晶片表面，形成各种膜的过程。

2、进行之前

在进入扩散工艺之前，如今比起通过扩散进行工序，应用通过离子注入（Ion Implantation）或快速热退火（rapid thermal annealing）过程进行，要参考这一点！但是，了解扩散过程中的各种问题是非常重要的，以便了解实际的过程步骤。扩散过程也可以看作是离子注入和退火（annealing）过程。

3、扩散工艺

<填隙式和替位式原子>

扩散工艺首先从硅膜上涂一层薄薄的杂质开始，杂质在半导体中扩散我们可以看成是杂质原子在晶格中以空位或间隙原子形式进行移动。下面我们介绍两种扩散机制：替代式扩散机制(Substitutional impurity atoms) 和填隙式扩散机制(Interstitial impurity atoms)。如上图所示，顾名思义就是根据杂质是“替位”进入还是“填隙”进入硅晶体来划分。

每一种物质都有其独特的图案，叫做“晶格”。Si晶格是硅粒子的分布方式。虽然晶格在理论上是以一定的间隔表示的，但实际上Si晶格是由于某些粒子的分离而产生Vacancy的。如果我们在Vacancy中加入置换粒子，那么我们就有了与硅有点不同的物理和电特性，对吧？入侵粒子也是如此。这些侵入或置换粒子包括硼、磷、砷和锑。

4、扩散工艺中的两个重要条件

还记得上一段时间蚀刻工艺中的主要因子——均匀度和蚀刻速度吗？就像所有半导体制造过程一样，扩散过程也必须是均匀的。

因此，为了通过向硅中注入杂质来建立所需的集成电路（IC）模型，有两个关键因素。

1) Constant Source Diffusion

恒定源扩散

缩写为CSD，这意味着在扩散过程中硅表面的杂质浓度必须是恒定的。使用“dose”量来表示每单位面积的总杂质颗粒数，即浓度。

2) Limited Source Diffusion

有限源扩散

LSD.这意味着过程中的dose量必须是恒定的。如果你在硅晶格中doping了太多的杂质，就失去了使用硅的意义，对吧？