實際生產(chǎn)中,擴(kuò)散溫度一般為900~1200℃,在這樣的溫度范圍內(nèi),常用雜質(zhì)如硼、磷、砷和銻MAX5417LETA+T等在硅中的固溶度隨溫度變化不大。例如,硼的固溶度總是保持在5×10Ⅱ cm3左右。囚此,若單純采用恒定表面源擴(kuò)散,要得到較低的表面濃度(如一般小功率硅平面晶體管,通常希望基區(qū)硼擴(kuò)散的表面濃度在10"cm3數(shù)量級),無論怎樣調(diào)整擴(kuò)散溫度都是不易達(dá)到的。也就是說,恒定表面源擴(kuò)散,雖可控制擴(kuò)散的雜質(zhì)總量和擴(kuò)散深度,但不能任意控制表面濃度,因而難以制作出低表面濃度的深結(jié);而限定表面源的擴(kuò)散,雖可控制表面濃度和擴(kuò)散深度,但不能任意控制雜質(zhì)總量,囚而難以制作出高表面濃度的淺結(jié)。

    因此,為了得到任意的表面濃度、雜質(zhì)數(shù)量和結(jié)深以及滿足濃度梯度等要求,就應(yīng)當(dāng)要求既能控制擴(kuò)散的雜質(zhì)總量,叉能控制表面濃度,這只需將上述兩種擴(kuò)散結(jié)合起來便可實現(xiàn)。這種結(jié)合的擴(kuò)散I藝稱為“兩步擴(kuò)散”。

    其中第一步稱為預(yù)擴(kuò)散或者預(yù)淀積――采用恒定表面源擴(kuò)散的方式,在硅片表面淀積一定數(shù)量Q的雜質(zhì)原子,目的是控制摻人的雜質(zhì)總量。由于擴(kuò)散溫度較低:擴(kuò)散時間較短,雜質(zhì)原子在硅片表面的擴(kuò)散深度極淺,就如同淀積在表面c所以,通常把第一步稱為“預(yù)淀積”。第二步稱為主擴(kuò)散或者再分布,是把經(jīng)預(yù)淀積的硅片放入另一擴(kuò)散爐內(nèi)加熱,使雜質(zhì)向硅片內(nèi)部擴(kuò)散,重新分布,達(dá)到所要求表

面濃度和擴(kuò)散深度(或結(jié)深),可近似為限定表面源擴(kuò)散,在兩步擴(kuò)散丁藝中.第二步常稱為“再分布”。

    對于第二步的再分布,由于溫度更高,增加擴(kuò)散時間,表面濃度下降,擴(kuò)散深度不斷加深,因此,能控制表面濃度和擴(kuò)散深度。但擴(kuò)散前必須在硅片表面淀積有足的雜質(zhì)源.并且必須具有較高的表面濃度,才能使限定表面源擴(kuò)散獲得符合要求的表面濃度和擴(kuò)散深度:而采用恒定表面源擴(kuò)散,能夠比較準(zhǔn)確地控制擴(kuò)入硅片表面的雜質(zhì)總量和獲得高的表面濃度,以滿足限定表面源擴(kuò)散的要求。再分布雜質(zhì)總量是由預(yù)淀積T∶序――恒定表面源擴(kuò)散提供的,預(yù)淀積的雜質(zhì)總量由式(510)給出,將其代人式(5△3)即得到雜質(zhì)表面濃度和結(jié)深。例如,集成電路硼隔離擴(kuò)散和硼基區(qū)擴(kuò)散,就屬于這種情況。雖然有的擴(kuò)散(如硅管發(fā)射l×的磷擴(kuò)散)不是那么明顯地分為兩步進(jìn)行,但是仔細(xì)分析其擴(kuò)散的全過程仍然是包括了這兩個步驟的。