存在于晶格間隙的雜質稱為間隙式雜質。間隙式雜質從一個間隙位置到相鄰間隙位置的運動稱為填隙式擴散。實驗結果表明,以間隙形式存在于硅中的雜質,主MAX2741AETI+要是那些半徑較小的雜質原子,它們在硅晶體中的擴散運動是以間隙方式進行的,如雜質進人晶體后,僅占據(jù)晶格間隙,在濃度梯度作用下,從一個原子問隙到另一個相鄰的原子間隙逐次跳躍前進。每前進一個晶格問距,均必須克服一定 的勢壘能量。雜質原子由一個間隙位置跳到相鄰的另一個間隙位置,從而在晶格中移動,如圖⒌1(b)所示。起始移動可以從格點位置也可以從間隙位置開始,最終可以停在這兩種位置中的一種上。雜 質原子的填隙式擴散是擠開交錯的壓縮區(qū),從一個空隙跳到另一個空隙,勢壘也就具有周期性。由此勢壘的高度和晶格振動頻率可以得到室溫下的跳躍速率,約每分鐘一次,遠大于替位式的跳躍速率。

    如圖53所示是填隙式擴散勢能曲線,填隙雜質在晶格間隙位置上的勢能相對極小,相鄰的兩個間隙之間,對填隙雜質來講是勢能極大位置,即填隙雜質要從一個晶格問隙位置運動到相鄰的間隙位置上,也必須越過一個能量勢壘(勢壘高度為Wi=0,6~1.2eV),這一點是和替位雜質相同的,但勢能高低位置兩者剛好相反。

    填隙式雜質一般情況下只能在勢能極小值的位置附近做熱振動,振動頻率%=1013~10n/s,平均振動能約等于乃T,在室溫下約為O.026eV,而在1200℃的高溫下約為0.13eV。因此,填隙雜質 也只能依靠熱漲落才能獲得大于Wi的能量,越過勢壘跳到近鄰的間隙位置上。

    按照玻耳茲曼統(tǒng)計規(guī)律,獲得大于能量Wi的概率正比于exp(~Wi//k,】》,乃為玻耳茲曼常數(shù)。既然填隙雜質在勢能極小值的位置附近做熱振動,那么每振動一次都可以看做是越過勢壘的一次嘗試,但是,只有當它恰好由熱漲落而獲得的能量大于Wi時.才可能成功地跳到鄰近間隙位置上。由振動頻率和漲落概率,可得到跳躍率Pi,即每秒的跳躍次數(shù): 式(53)表明填隙雜質運動與溫度的關系:當溫度升高時,Pi指數(shù)地增加。在室溫下,填隙雜質的Pi約為每分鐘一次,而在700~1200℃擴散工藝溫度下就很高了。