拡散（diffusion） | 半導体用語集 |半導体/MEMS/ディスプレイのWEBEXHIBITION（WEB展示会）による製品・サービスのマッチングサービス SEMI-NET（セミネット）

半導体用語集

拡散

英語表記：diffusion

拡散とは、固体、液体、気体中に不純物が一様でない分布を持って存在する時、有限温度下では外的な力を加えなくとも、濃度の濃い方から薄い方に不純物が広がり、無限の時間がたてば、均一な濃度となる現象である。拡散は、雰囲気温度が高くなるほど促進される。
Siデバイスの作成においては, の拡散現象は,半導体デバイスの基本構造であるpn接合の形成や, poly-Si 電極への不純物ドーピングに利用されている。そしてSiデバイスの集積化を可能としたプレーナ技術において, 拡散技術は酸化技術,フォトリソグラフィ技術とともに,最も重要な役割を果たしている。pn接合は, p型基板中の必要箇所に, P, AsなどのV族の不純物を選択的にドーピングしてn 型の領域を設けたり,逆にn型基板中の必要箇所に, BなどのⅢ族の不純物を選択的にドーピングしてp型領域を設けることによって形成される。
不純物の供給方法によって,拡散は,気相拡散,固相拡散に分類される。不純物の供給源がP, As, Bなどを含んだ気体である場合は気相拡散と呼ばれ, poly-Si電極への不純物のドーピングなどに用いられている。Si 基板上にCVD法を用いて, P, As, B などの不純物を含んだ固体供給源を一度成長させた後,その後の加熱工程 (ドライプイン)で所定の部位に不純物を拡散させる方法を固相拡散と呼んでいる。固相拡散においては,固体供給源としてドープトオキサイド(不純物を含んだシリコン酸化膜)と,ドープトボリシリコン (不純物を含んだポリシリコン)とがある。
上記の気相拡散,固相拡散は,不純物濃度の高い場合に多用されているが, 濃度が低い不純物層を形成する場合には, イオン化された不純物をSi 基板内の一部に選択的に打ち込むイオン注入法が主として用いられている。
必要箇所に一度ドーピングした不純物が, その後の工程中に加わる熱によって, Si基板外またはSi基板内の別の箇所に移動してしまう現象を外方拡散という。外方拡散の代表例としては, Siのエピタキシャル成長中に起きるオートドーピングと, poly-Si電極中にドーピングしたB原子のSi基板への突き抜けがあるが、ともにSi基板中の不純物プロファイルを変動させ、デバイス特性に影響を与える。Siデバイスの微細化とともに深刻さを増している。

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