在熱氧化過程中原存在硅內(nèi)的某些摻雜原子顯現(xiàn)出更高的擴(kuò)散性,稱為氧化增強(qiáng)擴(kuò)散(tlt,n Enhantˉc,d Diffuslon,OED)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與中性氣氛相比,雜MAX8632ETI+T質(zhì)硼和磷在氧化氣氛中的擴(kuò)散存在明顯的增強(qiáng),雜質(zhì)砷也有一定程度的增強(qiáng),而銻在氧化氣氛中的擴(kuò)散卻被阻滯,如圖511所示是氧化增強(qiáng)擴(kuò)散示意圖。

    在研究氧化增強(qiáng)擴(kuò)散時(shí),為了排除高濃度摻雜等因素對擴(kuò)散的影響,上述實(shí)驗(yàn)過程要求實(shí)驗(yàn)樣片的雜質(zhì)濃度低于△。通過化學(xué)源或離子注入源引入雜質(zhì)并形成低摻雜的預(yù)擴(kuò)散層,擴(kuò)散結(jié)果就可以用本征擴(kuò)散系數(shù)來描述。為了得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在低溫下先在樣片表面生長一層薄氧化層,用以保護(hù)硅表面,然后在其上淀積一層氮化硅膜。通過光刻去掉部分區(qū)域的氮化硅和二氧化硅膜,裸露出

硅表面。這樣,就形成了表面為硅的裸露區(qū)和氮化硅覆蓋區(qū)的樣片。然后選擇不同晶向和不同氣氛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過測量雜質(zhì)擴(kuò)散的結(jié)深和剖面雜質(zhì)分布情況,可以判斷雜質(zhì)擴(kuò)散是被增強(qiáng)還是被阻滯。

    由圖511(a)中可見,在氧化區(qū)下方,硼的擴(kuò)散結(jié)深大于保護(hù)區(qū)下方的結(jié)深,這說明在氧化過程中,硼的擴(kuò)散被增強(qiáng);通過對雜質(zhì)硼的氧化增強(qiáng)擴(kuò)散現(xiàn)象的分析,人們提出了雙擴(kuò)散機(jī)制,即雜質(zhì)可以通過空位和間隙兩種方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。在氧化過程中,硼的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是通過空位和間隙兩種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的,而間隙機(jī)制可能起到更為重要的作用。硅氧化時(shí),在Sl/Si()2界面附近產(chǎn)生了大量的間隙硅原子,這些過剩的間隙硅原子在向硅內(nèi)擴(kuò)散的同時(shí),不斷與空位復(fù)合。使這些過剩的間隙硅原子的濃度隨深度而降低。但在表面附近,過剩的問隙硅原子可以和替位硼相互作用,從而使原來處于替位的硼變?yōu)殚g隙硼。當(dāng)間隙硼的近鄰晶格沒有空位時(shí),間隙硼就以間隙方式運(yùn)動(dòng);如果間隙硼的近鄰晶格出現(xiàn)空位時(shí),間隙硼又可以進(jìn)人空位變?yōu)樘嫖慌�。這樣,雜質(zhì)硼就以替位一間隙交替的方式運(yùn)動(dòng),其擴(kuò)散速率比單純由替位到替位要快。而在氮化硅保護(hù)下的硅不發(fā)生氧化,這個(gè)區(qū)域中的雜質(zhì)擴(kuò)散只能通過空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散,所以氧化區(qū)正下方硼的擴(kuò)散結(jié)深大于氮化硅保護(hù)區(qū)正下方的擴(kuò)散結(jié)深。 磷在氧化氣氛中的擴(kuò)散岜被增強(qiáng),其機(jī)制與硼相同。