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

熱拡散

英語表記：Thermal diffusion

<p>固体結晶中において、構成原子と異なる原子が不均一に存在していると、その異種原子(不純物原子という)は熱平衡状態に近づこうとするため、濃度の高い領域から低い領域へ移動する。このように固体結晶中で原子が移動する現象を拡散という。</p><p>拡散の基本的な過程は、拡散原子が熱的に活性化されて、あるエネルギー障壁を飛び越えて移動することであり、したがって高温ほどその移動は著しい。このため、拡散現象の研究、あるいは不純物拡散を半導体デバイス作成に利用する際は、結晶の温度をかなり高くするので、熱拡散と呼ばれる。また、結晶を構成する原子自身の拡散は、自己拡散と呼ばれ、放射性同位元素を用いて調べられる。なお、温度分布が均一でない混合物質において、一方の成分が高温側へ他方の成分が低温側へ移動する現象があり、これを熱拡散と呼ぶことがあるので注意が必要である。</p><p>
金属における拡散と異なり、半導体中の不純物原子の拡散では、ドナー不純物やアクセプタ不純物が正あるいは負の電荷を持っていること、および不純物原子の拡散に実際に関与する点欠陥(空格子点、自己格子間原子)も電荷を持っていることが特徴的である。このため、点欠陥濃度がドーパント（ドナーとアクセプタを総称する呼び名）濃度に依存するので、半導体中の拡散現象は金属中の拡散にくらべ多様で複雑である。</p><p>半導体の中でもSiへのⅢ属原子（ドナー）とⅤ族原子（アクセプタ）の拡散は、pn接合ダイオードのみならず、LSIを含めすべてのSiデバイスの作成において、基本的な技術として重要である。ことにデバイスの寸法が微細になるに伴い、表面濃度、表面からの接合の深さなどドーパント濃度分布の高精度な制御がますます要求されている。Si中のドーパント原子は、エネルギーバンドギャップの浅い位置に準位を形成するのに対して、金（Au）、白金（Pt）、鉄（Fe）などの不純物原子は、バンドギャップの深い位置に順位を形成する。これらの不純物原子を熱拡散により導入すると、少数キャリアのライフタイムが著しく減少するので、高速スイッチングパワーデバイスの作成などに用いられる。</p>

関連製品