磷在硅表面氧化层中的扩散

用示踪原子方法,研究了磷(Na₂HP³²O₄)在p型硅表面氧化层中的扩散。硅单晶的电阻率为5—6欧姆·厘米。氧化层是在高温下水汽中生长的,其厚度为0.5—0.6微米,是用灵敏度为10^-5克/刻度的微量天平测定的。发现在1245℃时氧化层的生长规律服从X^1.85=1.4×10^-2t,其中X为氧化层的厚度,单位为微米;t为氧化层的生长时间,单位为分钟。其红外吸收的测量结果与文献中的数据基本一致。扩散是在充满空气的封闭石英管中进行的,扩散温度为700—1250℃,扩散时间从4分钟到5小时。实验结果表明,磷在SiO₂层中的浓度分布不能直接用菲克第二定律描述,它可以看成是一个均匀分布和一个遵守菲克第二定律的分布的迭加。按后一种分布得到在700—1200℃范围内的扩散系数的温度依赖关系:D=1.9×10^-9exp(-1.1/kT)厘米²/秒。均匀分布部分的浓度为(1—8)×10¹⁹原子/厘米³。大中对所用方法和所得结果作了简单讨论.

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