HỆ SỐ KHUẾCH TÁN HIỆU DỤNG CỦA BO VÀ ĐIỀN KẼ SILIC TRONG SILIC

EFFECTIVE DIFFUSION COEFFICIENTS OF BORON AND SILICON INTERSTITIALS IN SILICON

Tóm tắt

Sự khuếch tán tạp chất trong chất bán dẫn là một hiện tượng có ý nghĩa quan trọng cả về mặt công nghệ lẫn khoa học. Thứ nhất, quá trình khuếch tán tạp chất xảy ra trong hầu hết các công đoạn chế tạo linh kiện điện tử. Thứ hai, khuếch tán liên quan mật thiết đến các tính chất cơ bản của chất bán dẫn, thường bị chi phối bởi các khuyết tật điểm nội tại như nguyên điền kẽ (self-interstitial) và lỗ trống (vacancy). Do sự tương tác giữa tạp chất với mạng tinh thể, quá trình khuếch tán tạp chất trong silic thường tạo ra đồng thời các khuyết tật điểm, và các khuyết tật này cũng khuếch tán song song với tạp chất. Vì vậy, quá trình khuếch tán cũng như các hệ số khuếch tán của tạp chất và khuyết tật điểm trở nên rất phức tạp. Dựa trên lý thuyết nhiệt động học không thuận nghịch, bài báo trình bày và thảo luận hệ số khuếch tán hiệu dụng của bo (B), nguyên tử điền kẽ (I) và lỗ trống (V) trong silic. Hệ số khuếch tán hiệu dụng của khuyết tật điểm có thể nhận giá trị âm, dẫn đến hiện tượng khuếch tán ngược của khuyết tật trong silic. Bài báo cũng nghiên cứu sự phụ thuộc của hệ số khuếch tán của bo và khuyết tật điểm vào hệ số khuếch tán đơn giản cũng như nồng độ của bo và các khuyết tật điểm.

ABSTRACT

 Dopant diffusion in semiconductors is an interesting phenomenon from both technological and scientific points of view. Firstly, dopant diffusion is taking place during most of the steps in electronic device fabrication. Secondly, diffusion is related to fundamental properties of the semiconductor, often controlled by intrinsic point defects (self-interstitials and vacancies). Due to the interaction between dopant with the crystal lattice, the dopant diffusion process in silicon often gives rise to point defects, which will diffuse simultaneously with the impurities. So, the diffusion process and diffusivities of dopant and point defects are very complex. Based on irreversible thermodynamic theory, the effective diffusivity of boron (B), interstitial (I) and vacancy (V) in silicon are presented and discussed. The effective diffusivity of point defects may be negative and diffusion of point defects in silicon could be backward diffusion. In this paper, the dependence of diffusivity of boron and point defects on simple diffusivity and concentration of boron and point defects are studied.

Keywords: Effective diffusivity, Boron impurity Silicon self-interstitial, Vacancy, Point defects.