圖511(b)所示為用銻代替硼的擴(kuò)散,可見氧化區(qū)正下方銻的擴(kuò)散結(jié)深小于保護(hù)區(qū)下方的擴(kuò)散結(jié)深,說明在氧化過程中銻的擴(kuò)散被阻滯。 MAX8643AETG這是因?yàn)榭刂其R擴(kuò)散的主要機(jī)制是空位。在氧化過程中,所產(chǎn)生的過剩間隙在銻向硅內(nèi)擴(kuò)散的同時(shí),不斷地與空位復(fù)合。使空位濃度減小,從而降低了銻的擴(kuò)散速率,因?yàn)殇R主要依靠空位機(jī)制完成擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

    與硼和磷不同,砷在硅中的擴(kuò)散同時(shí)受空位和間隙兩種機(jī)制控制,而且兩種控制機(jī)制都很重要。因此,在氧化條件相同的情況下,砷的擴(kuò)散速率變化沒有硼和磷那么明顯。其擴(kuò)散增強(qiáng)的程度要低于硼和磷。

   如果只在中性氣氛中進(jìn)行熱處理(如氮化過程),不發(fā)生氧化過程,可以觀察到硼和磷的擴(kuò)散被阻滯,雨銻的擴(kuò)散卻被增強(qiáng),這個(gè)現(xiàn)象也可以證明雙擴(kuò)散機(jī)制,同時(shí)還說明兩種擴(kuò)散機(jī)制對(duì)硼和磷來說都非常重要,而對(duì)銻擴(kuò)散來說主要是空位機(jī)制。在中性氣氛中進(jìn)行熱處理的過程并不生成二氧化硅,也就不會(huì)產(chǎn)生過剩的間隙硅,因此硼和磷只能依靠空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。不存在間隙機(jī)制,同在氧化氣氛中相比,硼和磷擴(kuò)散就被阻滯。相反,由于沒有過剩的問隙硅與空位復(fù)合,使主要依靠空位機(jī)制擴(kuò)散的銻,其擴(kuò)散速率與在氧化氣氛中相比就被增強(qiáng)。

   在氧化過程中,過剩問隙硅原子的濃度是由氧化速率和復(fù)合速率所決定的,所以在氧化過程中的擴(kuò)散系數(shù)是氧化速率的函數(shù)。用△D來表示因氧化引起的增強(qiáng)擴(kuò)散系數(shù),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,△D與氧化速率的關(guān)系為,AD為增強(qiáng)擴(kuò)散系數(shù);蜂為氧化速率;″為經(jīng)驗(yàn)參數(shù),其典型值在⒍2訊3之間。然而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在高溫下進(jìn)行氧化,硼的氧化增強(qiáng)擴(kuò)散效果隨氧化溫度的升高而減弱,而銻的擴(kuò)散卻可以得到增強(qiáng)。對(duì)于硼擴(kuò)散來說,當(dāng)氧化溫度超過H50℃時(shí),硼擴(kuò)散就被阻滯而不是增強(qiáng)。此外,生長(zhǎng)厚氧化層時(shí)也有類似的現(xiàn)象。我們知道在高溫氧化和生長(zhǎng)厚氧化層的過程中,由s/SiO2界面向硅內(nèi)注入的是空位而不再是間隙硅原子。這樣,硼擴(kuò)散就會(huì)囚空位注入而受到阻滯。對(duì)銻擴(kuò)散來說,由于空位注入而得到增強(qiáng)。這就從另一個(gè)方面驗(yàn)證了雙擴(kuò)散機(jī)制。另外,氧化增強(qiáng)與硅表面的取向有關(guān),在干氧氧化時(shí),氧化增強(qiáng)的效果按(111)、(110)、(100)的順序遞減。