1、第二章习题解答,电子工程系 王彩琳,2.1 某数字IC的埋层采用锑箱法扩散，温度为1200，扩散时间为2h，(1)P型硅衬底的电阻率为8 cm，求n+埋层的厚度；(2)忽略衬底掺杂的补偿作用，求n+埋层的平均杂质浓度和方块电阻。,解:,由于锑箱法扩散属于恒定表面源扩散，因此它遵循余误差分布。 根据题意, p-Si衬底的为8 cm, 查图CB知，当 = 8 cm时, CB = 1.61015cm-3 ； 查图DT可知, 当扩散T=1200，Sb的D=310-13cm2/s; 查图CSOlT可知, 当扩散T=1200，CSOl=61019cm-3,锑扩散,CB 的关系曲线,杂质硅中的固溶度,根据结
2、深的计算公式， ，A的值可用两种方法求出。,当扩散时间为2h时， n+埋层的厚度为：,n+埋层的杂质总量Q0为：,忽略衬底掺杂的补偿作用，所求n+埋层的平均杂质浓度为：,所求出 n+埋层的方块电阻为：,电子和空穴迁移率与杂质浓度的关系,查图C可知, 当 C=1.151019cm-3,取n=72cm2/s;,查依尔芬曲线：硅中n型余误差函数分布扩散层的平均电导率与表面浓度Cs的关系曲线 ，,根据方块电阻的计算公式，可求出 n+埋层的方块电阻为：,当CB= 1.61015cm-3，Cs= 61019cm-3 时，对应曲线x/xj=0，=150/cm。,查阅：张屏英 周佑谟编晶体管原理P319页 图
3、VII-1b,2.3 某硅集成电路采用的N型外延层的电阻率为0.4 cm，其晶体管基区硼预淀积温度为950，时间为10min；再分布的温度为1180，时间为50min， (1)求预淀积掺入的杂质总量、结深和方块电阻； (2)求再分布后的表面浓度，结深和方块电阻。,解:,根据题意知晶体管基区硼扩散属于两步扩散： 预沉积属于恒定表面源扩散，它遵循余误差分布。 再分布属于有限表面源扩散，它遵循高斯分布。 查图NB知，当 = 0.4 cm时, CB = 1.21016cm-3 ； 查图DT可知：当T1=950， B的D1=410-15cm-2/s;当T2=1180， B的D2=1.510-12cm-2
4、/s; 查图CSOlT可知：当T=950， CSOl=41020cm-3; 已知预沉积时间：t1=10min; 再分布时间：t2=50min;,所求的预沉积时掺入的杂质总量为：,(1)预沉积：,所求的预沉积时的结深为：,所求的预沉积时的方块电阻为：,查图C可知：当 C=7.861019cm-3，取p =55cm2/s;,(2)再分布：,再分布时表面浓度为：,所求的再分布时的结深为：,所求的再分布时的方块电阻为：,2.4 硅IC采用的N型外延层的电阻率为0.4 cm ，要求基区硼扩散的结深为2m，方块电阻为200/；现采用两步扩散方式，试分别确定预淀积和再分布的温度和时间。,解:,思路：从已知条
5、件入手: xj2= 2m和R2=200/ 先利用xj2= 2m和R2=200/的关系计算出2， 并利用 CS2的关系曲线查出CS2，再用xj2与CS2 和D(T2)的关系确定t2。 利用CS2和T2及t2计算出杂质剂量Q0，再根据Q0 与t1的关系求出t1。或者利用CS2与T2及t2和T1及t2 的关系，直接指定T1 再求出t1。,经验值：T1=8001000,t110min;T21000,t2 60min.,扩散层的电导率为：,由上式可知：当温度T2确定后，则 扩散系数D2(T2) 便可确定，从而扩散时间t2也可确定。,根据题意知： N型外延层的电阻率为0.4 cm ； 查图CB知，当 =
6、0.4 cm时, CB = 1.21016cm-3 ；,由上式可知： 当T2、t2及T1确定后，则预沉积表面浓度CS1和扩散系数D1均可确定，从而扩散时间t1也可确定。,设T2=1180 时，查图DT可知： B的D2=1.510-12cm2/s;,所以，当T2=1180 时，t2=18.4min。可见时间太短。,设T2=1120 时，查图DT可知： B的D2=310-13cm2/s;,所以，当T21140时，t2 55.3分钟时可满足设计要求。,取T2=1140 时，查图DT可知： B的D2=510-13cm2/s;,设T1=900时， 查图DT可知：B的扩散系数D1=810-16cm2/s;
7、 查图CSOlT可知：B的固溶度CSOl=3.81020cm-3;,可见，当T1=900 时，t1=14.8min，时间稍长。,设T1=950， 查图DT可知：B的扩散系数D1=410-15cm2/s; 查图CSOlT可知：B的固溶度CSOl=41020cm-3;,可见，当T1=950 时，t1=2.66min，时间较短。,取T1=920，查图DT可知： B的D1=210-15cm2/s;查图CSOlT可知： B的固溶度CSOl=3.91020cm-3;,所以，选T1=920， t15.6min时，CSOl=41020cm-3CS2；满足设计要求。,2.2 某硅晶体管基区硼预淀积温度为950，
8、要求预淀积后的方块电阻为120/左右，试确定预淀积所需要的时间。,解:,由于预沉积属于恒定表面源扩散，它遵循余误差分布。 根据题意可知：当扩散T=950时， 查图DT可知：B的D(950)=410-15cm2/s; 查图NSOlT可知：CSOl(950)=41020cm-3;,，则预沉积的杂质总量：,预沉积所需要的时间为：,2.3 某数字IC的埋层采用锑箱法扩散，温度为1200，扩散时间为2h，(1)P型硅衬底的电阻率为8 cm，求n+埋层的厚度；(2)忽略衬底掺杂的补偿作用，求n+埋层的平均杂质浓度和方块电阻。,2.1 某硅集成电路采用的N型外延层的电阻率为0.4 cm，其晶体管基区硼预淀积温度为950，时间为10min；再分布的温度为1180，时间为50min， (1)求预淀积掺入的杂质总量、结深和方块电阻； (2)求再分布后的表面浓度，结深和方块电阻。,2.4 硅IC采用的N型外延层的电阻率为0.4 cm ，要求基区硼扩散的结深为2m，方块电阻为200/；现采用两步扩散方式，试分别确定预淀积和再分布的温度和时间。,2.2 某硅晶体管基区硼预淀积温度为950，要求预淀积后的方块电阻为120/左右，试确定预淀积所需要的时间。,第一章 扩散部分 习题,
