По собственным точечным дефектам

Диффузия в неравновесных условиях

Диффузия примесей замещения в кремнии происходит по непрямому вакансионно-междоузельному механизму при участии собственных точечных дефектов (СТД) – вакансий или СМА. Поэтому отклонение концентраций СТД от своих термодинамически равновесных значений должно влиять на скорость диффузии. Нарушение равновесия по СТД может происходить при отжиге в активных газовых средах, например, при термическом окислении (см. 2.8) или при нитризации кремния, а также в неактивных газовых средах или в вакууме при высоких температурах. Коэффициент диффузии примеси замещения (A) в кремнии может быть представлен в виде суммы коэффициентов диффузии по вакансионному (D_AV) и по непрямому междоузельному (D_AI) механизмам:

D_A = D_AV + D_AI.

Каждая из составляющих пропорциональна относительной концентрации соответствующих СТД:

,

где значок «*» соответствует условию термодинамического равновесия по СТД, a _V и a _I – относительные пересыщение или недосыщение по вакансиям и СМА, соответственно, при выполнении условия локального равновесия a _V = 1/a _I. Таким образом, имеем

,

где f_V и f_I – долевые коэффициенты вакансионного и непрямого междоузельного механизмов диффузии соответственно, определяемые выражениями

f_V + f_I = 1.

В результате изучения поведения примесей в условиях нарушения равновесия по СТД были определены долевые коэффициенты вакансионного и непрямого междоузельного механизмов диффузии для примесей замещения в кремнии: f_I (Al, In, Ga) @ 0.99; f_I (B) @ 0.95; f_I (P) @ 0.9; f_I (As) @ 0.5; f_I (Sb) @ @ 0.02. Cоответственно, f_V (Al, In, Ga) @ 0.01; f_V (B) @ 0.05; f_V (P) @ 0.1; f_V (As) @ 0.5; f_V (Sb) @ 0.98.

Таким образом, примеси Al, In, Ga, B и P диффундируют в кремнии преимущественно по непрямому междоузельному механизму, примесь Sb – преимущественно по вакансионому механизму, а примесь As – по смешанному.

Дата добавления: 2017-02-01