On concentration dependence of arsenic diffusivity in silicon

Abstract

Проведен анализ уравнений, используемых для описания термической диффузии мышьяка в кремнии. Показано, что если диффузия мышьяка осуществляется вакансионно-примесными парами и парами, образованными с участием собственных межузельных атомов в нейтральном зарядовом состоянии, то процесс переноса можно описывать уравнением диффузии типа второго закона Фика с единственным эффективным коэффициентом диффузии, который учитывает потоки примесных атомов, обусловленные как взаимодействием примеси с вакансиями, так и межузельными атомами кремния. Расчеты профилей распределения мышьяка, проведенные с использованием эффективного коэффициента диффузии, хорошо согласуются с экспериментальными данными при максимальной концентрации примеси близкой к величине собственной концентрации носителей заряда. Однако, при больших концентрациях примеси имеет место определенное расхождение в той или иной части профиля распределения мышьяка. Имеющееся расхождение может быть связано как с некорректностью использования единственного эффективного коэффициента диффузии для описания двух различных потоков примеси, так и с возможностью формирования неоднородных распределений нейтральных вакансий и межузельных атомов кремния в сильно легированных слоях.