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03扩散

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扩散系数计算

扩散系数计算

扩散系数计算WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】扩散系数费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。

一、 气体中的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5210/m s -。

通常对于二元气体Ａ、B 的相互扩散，Ａ在B 中的扩散系数和B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即AB BA D D D ==。

表７－１给出了某些二元气体在常压下（51.01310Pa ⨯）的扩散系数。

对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller ）等提出的公式：1/31/32[()()]A B D P v v =+∑∑ （７－１９）式中，D －Ａ、B 二元气体的扩散系数，2/m s ；P －气体的总压，Pa ；T －气体的温度，Ｋ；A M 、B M －组分Ａ、B 的摩尔质量，/kg kmol ；Av∑、Bv∑－组分Ａ、B 分子扩散体积，3/cm mol 。

一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。

51.01310Pa ⨯式７－１９的相对误差一般小于１０％。

二、 液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得多，其量级为9210/m s -。

表７－３给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。

式估算：150.6()7.410T B AB A M TD V -φ=⨯μ 2/m s （７－２１）式中，AB D －溶质Ａ在溶剂Ｂ中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），2/m s ；T －溶液的温度，Ｋ； μ－溶剂Ｂ的粘度，.Pa s ；B M －溶剂Ｂ的摩尔质量，/kg kmol ；φ－溶剂的缔合参数，具体值为：水；甲醇；乙醇；苯、乙醚等不缔合的溶剂为；A V －溶质A 在正常沸点下的分子体积，3/cm mol ，由正常沸点下的液体密度来计算。

扩散系数计算

扩散系数计算

它表达某个组分在介质中扩 0.0101T 1.75(7—19)722扩散系数费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量， 散的快慢，是物质的一种传递性质。

一、气体中的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为10 m 2/s 。

通常对于二元气体A 、B 的相互扩散，A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号D 表示，即 D AB = D BA =D。

表7 — 1给出了某些二元气体在常压下(1.013 105Pa )的扩散系数。

对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式:p[c V A )1/3 e V B )1/3]22式中，D —A 、B 二元气体的扩散系数，m /s ；P —气体的总压，Pa ;T —气体的温度，K ；MA 、MB —组分A 、B 的摩尔质量，kg/kmol ；7 V A 7 V B3、—组分A 、B 分子扩散体积，cm 3/mol 。

一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表7-2种直接列出。

表7-1某些二元气体在常压下(5)的扩散系数系统温度/K 扩散系数/(10-5m 2/s)系统温度/K-5 2扩散系数/(10 m/s)H 2—空气 273 6.11 甲醇一空气 273 1.32 He —空气 317 7.56 乙醇一空气 273 1.0202—空气 273 1.78 正丁醇-空气 273 0.703 Cl 2 —空气 273 1.24 苯-空气 298 0.962 H 2O —空气273 2.20 甲醇一空气298 0.844 298 2.56 H 2— CO 273 6.513323.05 H 2— CO 2 273 5.50 NH 3 —空气 273 1.98H 2— N 2 273 6.89 CO 2 —空气273 1.38294 7.632981.64 H 2— NH 3 298 7.83 SO 2 —空气 2931.22He — Ar2987.297-2 原子扩散体积3v/(cm /mol) 分子扩散体积 3工 V /( cm /mol)原子扩散体积3v/(cm /mol)分子扩散体积3工 V /( cm /mol)C15.9 He 2.67 S22.9CO 18.0,其扩散系数常用 Wilke-Cha ng 公式估算:2 /m/S（7 — 21）AB= 7.4 10‘5(M B )T T 」V A 0.6式7 — 19的相对误差一般小于1 0%。

3号扩散泵油

3号扩散泵油

3号扩散泵油产品介绍：3号扩散泵油是将一种深度脱蜡的润滑油，经真空分子蒸馏、硅酸铝吸附和薄膜脱气等工序加工生产而成。

本品具有极低的饱和蒸汽压和合适的化学组成；具有理想的极限真空度和较高的抽气速度；具有极高的热氧化安定性，能长时间在较恶劣的环境下工作。

3号扩散泵油为各种类型的玻璃和金属扩散泵的工作液，适用于高真空蒸馏、真空冶炼、电子工业及原子能工业等要求获得高真空环境的系统。

3号扩散泵油也可以用作直联真空泵的工作液。

质量指标：本产品采用小铁桶包装，每桶净重3.5kg，每包装箱6桶。

100#真空泵油产品介绍：本品采用高粘度指数的深度精制的石蜡基基础油，经过严格的分子蒸馏和吸附精制及薄膜脱气等工序加工生产而成。

本产品适用于各种容积真空泵（机械真空泵，包括直联真空泵）的密封与润滑，也适用于罗茨真空泵（机械增压泵）齿轮系统的润滑。

可用于国内外各类机械真空泵，如英国Edwards、德国Leybold、法国Alcatel、日本Ulvoil等本品粘度指数高，具有较好的粘温性能，润滑性优良，泵启动容易、能耗低；具有较低的饱和蒸汽压，优良的氧化安定性、很强的水分离性，在较高环境温度的使用中仍能保持高极限真空度和较快的抽气速率。

技术要求本品一般采用4L塑料桶包装，净重3.5kg/桶，6桶/箱。

或200L铁桶包装，净重170kg/变压器油产品介绍：本品采用低黏度石油馏分为原料，经过特殊精制后加入抗氧剂调制而成。

本品具有良好的氧化安定性能、使用寿命长；电器绝缘性能优异；散热性能好，传热迅速，产品性能稳定可靠，在严格的质量控制程序下生产，产品资源固定。

本品适用于变压器和有类似要求的电器设备中，作为变压器及油浸开关的绝缘油，也可用做其他电器绝缘油的冷却介质。

技术要求包装：本品一般采用200L钢桶包装，净重170kg/桶，也可以直接装铁路槽车和汽车槽车。

烷基萘降凝剂（T801）产品介绍：烷基萘降凝剂(T801)主要用于降低润滑油系列产品的凝固点，改善其低温流动性。

传质概述与分子扩散课件

传质概述与分子扩散课件

环境科学中的应用
大气污染控制
通过传质和分子扩散的原理，可以研 究和改良大气污染物的扩散和传输机 制，以减少污染物的浓度和影响范围 。
水处理技术
气候变化研究
气候变化研究中涉及的大气成分的传 输和扩散，也涉及到传质和分子扩散 的原理。
在污水处理和净水技术中，传质和分 子扩散被用于促进污染物的传递和分 离，以提高水质。
过程。
传质过程
01
02
03
04
传质过程可以分为分子扩散、 对流扩散和紊流扩散等类型。
分子扩散是指分子在静止或缓 慢流动的介质中，由于浓度差 异而引起的物质传递现象。
对流扩散是指物质随流体运动 而产生的扩散现象，如烟尘在
大气中的扩散。
紊流扩散是指紊流流体中物质 传递现象，其传递速率远高于
分子扩散和对流扩散。
04 传质与分子扩散的应用
工业生产中的应用
01
02
03
化学反应过程
传质和分子扩散在化学反 应过程中起着关键作用， 如反应物和产物的传递、 反应速率的控制等。
分离技术
在工业生产中，传质和分 子扩散是实现物质分离的 重要手段，如蒸馏、吸取 、萃取等。
热力学平衡
传质和分子扩散在热力学 平衡的建立和维持中起到 重要作用，如相平衡、化 学平衡等。
生物医学中的应用
药物传递
传质和分子扩散原理在药 物传递中起到关键作用， 如药物在体内的吸取、散 布、代谢和排泄过程。
生理过程
生物体内的物质传递和扩 散是维持生命活动的重要 过程，如营养物质的吸取 、代谢产物的排泄等。
医学诊断
在医学诊断中，通过检测 生物体内的物质传递和扩 散行为，可以用于诊断疾 病和研究药物效果。

化工传质与分离 第一章(03)传质过程基础

化工传质与分离 第一章(03)传质过程基础

湍流 流体
层流
内层
cAs
缓冲 层
cA f (r)
湍流
中心
cAf
流体与管壁间的浓度分布
一、对流传质的类型与机理
在与壁 面垂直 的方向 上分为 三层
层流 内层
缓冲 层
湍流 主体
传质机理 分子传质
浓度分布 为一陡峭直线
传质机理
分子传质 涡流传质
浓度分布 为一渐缓曲线
传质机理 涡流传质为主
浓度分布 为一平坦曲线
一、停滞膜模型(双膜模型)
(2)组分A通过停滞组分B扩散 组分A通过气膜、液膜的扩散通量方程分别为
DP
NA
AB
RTz G pBM
( p Ab p Ai )
NA
D
AB
zL
Cav c
BM
(c Ai
cAb )
一、滞膜模型(双膜模型)
设对流传质速率方程分别为
N A kG ( p Ab p Ai )
2.对流传质系数的确定 (1)等分子反方向扩散 组分A通过气膜、液膜的扩散通量方程分别为
D
NA
AB
zL
(c Ai
c Ab )
一、停滞膜模型(双膜模型)
设对流传质速率方程分别为
N A kG ( p Ab p Ai )
N
A
k
L
(c
Ai
c
Ab
)
比较得
k
G
D
AB
RTz G
k
L
D
AB
zL
气膜对流 传质系数 液膜对流 传质系数
(
A
B
)
组分A、B
的碰撞直径
kT

03年非典从几月爆发几月结束

03年非典从几月爆发几月结束

03年非典从几月爆发几月结束
2002年11月16日开始，2003年7月13日结束。

2002年11月16日，广东佛山发现了一起高烧不退且具有感染性的病例，自此，非典疫情在华夏大地拉开了序幕。

随后，尤其是在广东，感染人数越来越多，更可怕的是，发现之初，他们并不明确这是一种怎样的病毒，医护人员们也没有做好足够的防护措施。

因为春运的大量人口流动，导致疫情的扩散，算起非典前前后后总共是8个月时间，于2003年7月13日结束。

事件影响
中国大陆多间大学的正常教学进度被打乱，北京市的中小学全面停课，不过6月举行的全国高考并没有延后举行。

全国很多省市都实行了中小学全面停课，很多地区改变了以往的考试执行顺序以适应特殊时期。

如北京采用了等分数揭晓后再填报志愿的顺序，而导致出现了严重的“扎堆”现象，从而导致了复读人数的大幅上升，但另一方面，则保证了北京大学、清华大学的招生。

北京的北方交通大学（现名北京交通大学）是最著名的隔离大学。

但很多高校的学生都离校返乡，隔离政策执行得不是很彻底。

火灾烟雾扩散模型与人员疏散模拟


05
未来研究方向与展望
当前研究的不足之处
模型准确性：模型预测结果与实际火灾烟雾扩散情况存在一定偏差 模型适用性：模型可能无法适用于所有类型的火灾和建筑环境 疏散策略优化：疏散策略的优化需要考虑更多因素，如人员行为、建筑结构等 模型与疏散策略的耦合：模型与疏散策略的耦合程度有待提高，以提高疏散效率和安全性
优化模型：根据分析பைடு நூலகம்果，优化模型和参 数，提高疏散效果
模拟结果分析
疏散时间：模拟人员从起火点到安全区域的时间 疏散路径：模拟人员选择的疏散路径 疏散效率：模拟人员疏散的效率和效果 疏散策略：模拟人员采用的疏散策略和效果
模拟结果应用
优化疏散策略：根 据模拟结果，优化 疏散路线和疏散时 间
提高疏散效率：通 过模拟结果，提高 疏散效率，减少人 员伤亡
未来研究方向建议
研究火灾烟雾扩散模型的准确性和可靠性，提高预测精度
研究火灾烟雾扩散模型与人员疏散模拟的耦合关系，提高疏散效率
研究火灾烟雾扩散模型的实时更新和动态调整，提高疏散决策的科学性 研究火灾烟雾扩散模型与人员疏散模拟的集成应用，提高应急救援的效率 和效果
研究展望与预期成果
研究展望：火灾 烟雾扩散模型与 人员疏散模拟的 未来研究方向包 括提高模型的准 确性、优化疏散 策略、考虑多种 因素的影响等。
案例三：某住宅楼 火灾，烟雾扩散模 型预测了烟雾扩散 速度和范围，为疏 散提供了依据
案例四：某学校火 灾，烟雾扩散模型 预测了烟雾扩散速 度和范围，为疏散 提供了依据
案例分析结论与建议
火灾烟雾扩散模型在预测火灾烟雾扩散方面具有较高的准确性 人员疏散模拟在预测人员疏散行为方面具有较高的准确性 建议在实际应用中，结合火灾烟雾扩散模型和人员疏散模拟，制定更加科学合理的疏散方案 建议加强对火灾烟雾扩散模型和人员疏散模拟的研究，提高其预测准确性和实用性

POCl3磷扩散原理

熔点为74°C，表明其在常温下呈固态，需要加热至熔点 以上才能进行溶解和扩散。
密度
POCL3的密度为1.82g/cm³，表明其质量较大，有助于其在硅片表 面形成均匀的磷膜。
溶解性
POCL3可溶于有机溶剂，如丙酮、甲醇等，这为其在制备过程中 与其它化学试剂混合提供了便利。
效果。
05
磷扩散的影响因素
温度对磷扩散的影响
温度越高，磷扩散速率越 快
随着温度的升高，分子运动速度加快，扩散 过程中的碰撞频率增加，从而加速了磷原子 的扩散。
温度对扩散系数的影响
扩散系数是描述物质扩散能力的物理量，温 度越高，扩散系数越大，扩散速率越快。
POCL3浓度对磷扩散的影响
POCL3浓度越高，磷扩散速率越快
POCL3的磷供给能力
磷含量
01
POCL3含有丰富的磷元素，可以提供硅片制备过程中所需的磷
源，有助于形成磷硅玻璃和磷膜。
扩散系数
02
POCL3在硅片中的扩散系数较小，表明其扩散速度较慢，需要
较长时间才能形成均匀的磷膜。
溶解度
03
POCL3在硅熔体中的溶解度较低，表明其在硅熔体中的溶解能
力较弱，需要控制温度和浓度以获得较好的磷扩散效果。
在集成电路制造中，磷扩散技术的应 用提高了器件的性能和可靠性，降低 了生产成本，促进了集成电路的发展 。
磷扩散工艺的优化方向
优化磷扩散工艺可以提高磷掺杂的均 匀性和重复性，降低生产成本和提高 器件性能。
优化方向包括改进反应气体流量、温 度和时间等工艺参数，以及探索新型 的磷扩散技术，如等离子体增强磷扩 散等。
高浓度的POCL3溶液中，磷原子的浓度较高，扩散过程中磷原子之间的相互碰撞 频率增加，从而加速了磷原子的扩散。

扩散系数计算

扩 散 系 数费克定律中的扩散系数D 代表单位浓度梯度下的扩散通量, 散的快慢，是物质的一种传递性质。

一、气体中的扩散系数A 、B 的相互扩散，A 在 B 中的扩散系数和 B 在A 中的扩散系数相等，因此可略去下标而 用同一符号D 表示，即 D AB D BA D 。

5表7 — 1给出了某些二元气体在常压下(1.013 10 Pa )的扩散系数。

对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒(Fuller )等提出的公式:1/31/3 2P[( V A ) ( V B )](7—19)2 式中，D —A 、B 二元气体的扩散系数， m /s ；P —气体的总压，Pa ; T —气体的温度，K ； M A 、MB —组分A 、 B 的摩尔质量，kg/kmol ；V AV B3、—组分A 、B 分子扩散体积，cm /mol 。

一般有机化合物可按分子式由表7-2查相应的原子扩散体积加和得到， 某些简单物质则在表7-2种直接列出。

5表7-1某些二元气体在常压下(1.013 10 Pa )的扩散系数气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为5 210 m /s 。

通常对于二元气体它表达某个组分在介质中扩式7 —19的相对误差一般小于1 0%。

、液体中的扩散系数由于液体中的分子要比气体中的分子密集得多，因此也体的扩散系数要比气体的小得9 2多，其量级为10 m /s。

表7 —3给出了某些溶质在液体溶剂中的扩散系数。

表7 — 3 溶质在液体溶剂中A E）,其扩散系数常用Wilke-Cha ng公式估算:式中，D AB—溶质A在溶剂E中的扩散系数（也称无限稀释扩散系数），m2/s ;T —溶液的温度，K;-溶剂E的粘度，Pa.s ；M B—溶剂E的摩尔质量，kg/ kmol ；—溶剂的缔合参数，具体值为：水 2.6 ；甲醇1.9 ；乙醇1.5 ；苯、乙醚等不缔合的溶剂为1.0；VA—溶质A在正常沸点下的分子体积，cm3/mol，由正常沸点下的液体密度来计D AB 7.4 10 15（M B）TV A0.6 2 /m /S （7 — 21）算。

扩散操作规程


四.气体流量、阀门及开关量控制


在手动操作屏右侧，有“气体流量控制”和“阀 门及开关量控制”两个区域，在这两个区域可对 电磁阀状态、气体流量大小以及其它一些开关量 状态进行设置。设置键为右侧下面的“+1”等按 钮。在设置各路气体的流量时，相应气路的电磁 阀或气动阀将自动打开（后阀除外）。在“气体 流量设置”区域的右侧有一个测量值区域，显示 气路中的实际流量。流量的设定值和显示值的单 位均为mL/Min。 在手动操作屏、自动运行屏和恒温区调整屏的转 换中，气体流量、阀门及开关量的设置状态将得 到保持。
扩散操作屏作业
磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和 回温 装片
关源，退舟
卸片
送片
方块电阻测量
清洗



初次扩散前，扩散炉石英管首先连接TCA 装置，当炉温升至设定温度，以设定流量 通TCA6h清洗石英管。做TCA前先要确认管 路的正确. 清洗开始时，若在手动状态下要先开O2， 再开TCA；清洗结束后，先关TCA，再关 O2。 清洗结束后，进行饱和，待扩散。

进入工艺自动运行屏（此时将启动自动运行状态下的 温度曲线记录）。
三.手动状态实时温度曲线和流量曲 线显示



温度曲线是由计算机读回的扩散氧化炉的控制热 偶的测量值进行绘制的，左端温度记录曲线显示 为白色线条，中点温度记录曲线显示为洋红色线 条，右端温度记录曲线显示为绿色线条。 本屏顶部有实时时间显示。建议隔一个月左右将 所有的计算机时钟参照一个标准时钟作一次调整， 因为计算机的实时时钟作为长时间计时是不太准 确的。 本操作界面还有流量曲线显示，操作同温度曲线 显示，通过手动操作屏的“温度曲线/流量曲线” 进行温度曲线显示和流量曲线显示的转换。
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23
间隙式扩散： 间隙式扩散： Au, Ag, Cu, Fe, Ni等 等
扩散方式： 扩散方式：间隙原子必须越过的势垒高度 Ei Ei 约为 约为0.6 ∼ 1.2 eV 跳跃几率和温度有关
Ei Pi = v0 exp − kT 振动频率ν0＝1013～1014/s
快速扩散杂质 T：绝对温度， k：玻尔兹曼常数
Ea 小，间隙扩散 Ea大，替位扩散
D = a ν0
0 2
D：cm2/sec
26
半导体工艺中常用掺杂原子在单晶硅中的本征扩 散系数因子和激活能
D0(cm2/s) B 1.0 In 1.2 P 4.70 As 9.17 Sb 4.58
Ea(eV) 3.46 3.50 3.68 3.99 3.88
As的优势： 的优势： 的优势 小D，大固溶度 ，
扩散动力学
28
费克第一定律
∂C ( x, t ) F ( x, t ) = − D ∂x
浓 度
∂C F = −D ∂x
t1
t2
C cm2/s
number/cm3)
D x
29
费克第二定律
—浓度、时间、空间的关系 浓度、时间、 浓度
单位体积内杂质原子数 的变化量等于流入和流 出该体积元的流量差 ∆t 时间内该小体积内的杂质数目变化为
1
第一讲 第二讲 第三讲 第四讲 第五讲 第六讲 第七讲 第八讲
前言 晶圆制备与硅片清洗 氧化 1 氧化 2 扩散 1 扩散 2 离子注入 1 离子注入 2
第九讲 第十讲 第十一讲 第十二讲 第十三讲 第十四讲 第十五讲 第十六讲 第十七讲
化学气相沉积 1 化学气相沉积 2 外延 1 光刻与刻蚀工艺 1 光刻与刻蚀工艺 2 光刻与刻蚀工艺 3 金属化与金属互联1 金属化与金属互联 金属化与金属互联2 金属化与金属互联 工艺集成
σ = qnµ
1 ρ= = σ qnµ
1
q 电荷，µ 载流子迁移率，n 载流子浓度 电荷， 载流子迁移率， 假定杂质全部电离 载流子浓度 n = 杂质浓度 N 则：
1 1 1 RS = = = = x j σx j qµNx j qµQ
Q：从表面到结边界这一方块薄层中单位面积上杂质总量 ：
ρ
17
对于不均匀 的杂质分布
3
第三章 扩散
基本概念 扩散机制 扩散动力学 影响扩散的其它因素 扩散工艺 扩散层质量检测
4
掺杂（doping）：将一定数量和一定种类的杂质掺入硅 掺杂（ ）：将一定数量和一定种类的杂质掺入硅 ）： 并获得精确的杂质分布形状（ 中，并获得精确的杂质分布形状（doping profile）。 ）。
7
液态源扩散系统示意图
8
基本概念
结深 xj （Junction Depth） ） 薄层电阻 Rs （Sheet Resistance ） 杂质固溶度（ 杂质固溶度（Solubility)
9
1、结深的定义 、
xj : 当 x = xj 处 Cx（扩散杂质浓度）= CB（本体浓度） 扩散杂质浓度） 本体浓度） 器件等比例缩小k倍 等电场要求 同时缩小k倍 器件等比例缩小 倍，等电场要求xj 同时缩小 倍 •同时 同时 要求x 增大⇒短沟道效应DIBL（drain induced barrier 要求 j 增大⇒短沟道效应 （ lowing） ） 在现代COMS技术中，采用浅结和高掺杂来同时满足两方 技术中， 在现代 技术中 面的要求
固溶度（ ）：在平衡条件下 固溶度（solid solubility）：在平衡条件下，杂 ）：在平衡条件下， 质能溶解在硅中而不发生反应形成分凝相的最 质能溶解在硅中而不发生反应形成分凝相的最 大浓度。 大浓度。 固溶度－ 固溶度－热力学 最大浓度 动力学可以限制/改变 动力学可以限制 改变 电活性掺杂浓度 －电固溶度 超过电固溶度的 杂质可能形成电中性 的聚合物， 的聚合物，对掺杂区 的自由载流子不贡献
NMOS BJT B E C
p+
p
n+ nn+ p
n+
p+
p well
： 漏 掺杂应用： 掺杂应用： MOSFET：阱、栅、源/漏、沟道等 BJT：基极、发射极、集电极等 ：基极、发射极、
5
杂质分布形状（ 杂质分布形状（doping profile）举例 ）
6
掺 杂 过 程
预淀积＝ 预淀积＝
气/固相扩散 固相扩散
19
As在硅中的固溶度 2×1021 cm-3 在硅中的固溶度: × 在硅中的固溶度 As的电学可激活浓度 2×1020 cm-3 的电学可激活浓度: × 的电学可激活浓度
20
扩散的微观机制
替位式扩散（ ） (a) 间隙式扩散（interstitial） (b) 替位式扩散（substitutional） 间隙式扩散（ ）
VG
12
短沟道效应Short Channel Effect：定性解释 短沟道效应 ：
漏两极的p-n结将参与位于栅 源-漏两极的 结将参与位于栅 漏两极的 极下的硅的耗尽作用， 极下的硅的耗尽作用，同栅极争 夺对该区电荷的控制。栅长L 夺对该区电荷的控制。栅长 g越 被源-漏两极控制的这部分电 短，被源 漏两极控制的这部分电 荷所占的份额比越大， 荷所占的份额比越大，直接造成 域值电压V 随栅长的变化。 域值电压 t 随栅长的变化。
24
替位式扩散：B, P, As, Sb等 等
温度T， 温度 ，单位晶体体积中的 空位数 每一格点出现空位的几率为 Nv/N，替位式原子须越过的 ， 势垒高度为E 势垒高度为 s; Es 约3 ∼ 4 eV 跳跃几率为
Evac Es Pv = exp − ⋅ v0 exp − kT kT Evac + E s = v0 exp − kT
10
DIBL: Drain induced barrier lowering
11
L
Depletion region
Log ID
DIBL CSE
CSE DIBL
BC
VDS CSE=Charge Sharing Effect DIBL=Drain Induced Barrier Lowering
Vt2Vt1 Vt
R = RS =
ρ
xj
14
RS：表面为正方形的半导体薄层，在电流方向呈 表面为正方形的半导体薄层， 现的电阻。 现的电阻。单位为 Ω RS：正方形边长无关
l l ρ l l R=ρ =ρ = = RS A wx j x j w w
方块时， ＝ ， ＝ 。所以， 方块时，l＝w，R＝RS。所以，知道了某个掺杂 区域的方块电阻，就知道整个掺杂区域的电阻值。 区域的方块电阻，就知道整个掺杂区域的电阻值。
离子注入
或
离子注入
气/固相扩散 无损伤掺杂 产率高
退火
室温掩蔽
优 点
精确剂量控制 1011～1016/cm2剂量 精确的深度控制 高浓度浅结形成 灵活 损伤位错会导致结漏电
预淀积控制剂量
恒定剂量推进退火
缺 点
需要长时间驱入退火方 可能获得低表面浓度 受到固溶度限制
沟道效应会影响杂质分布 低剂量预淀积困难 注入损伤增强扩散
VG n+ xdep p n+ XJ depletion region
Okuno et al., 2005 IEDM
Large Lg: S Small Lg: S
D
D
13
2、薄层电阻 RS（sheet resistance） 、 ）
方块电阻
薄层电阻定义为
RS =
ρ
xj
A xj l w
l R=ρ A
Evac N v = N exp − kT
慢扩散杂质
25
本征扩散系数
在一定温度下） 称为本征掺杂 本征掺杂。 当ND<ni（在一定温度下）时，称为本征掺杂。
Ea Di = D exp(− ) kT
0
Ea：本征扩散激活能， 本征扩散激活能， D0和温度弱相关，而主要取决于 和温度弱相关， 晶格几何尺寸和振动频率v 晶格几何尺寸和振动频率 0 表观扩散系数： 表观扩散系数：
2
上一章内容回顾
热氧化是CMOS的关键工艺，特别是栅氧化， 热氧化是CMOS的关键工艺，特别是栅氧化，其厚度必须以原 CMOS的关键工艺 子级别控制。热氧化主要用于栅/隧穿介质、掩蔽和场氧化。 子级别控制。热氧化主要用于栅/隧穿介质、掩蔽和场氧化。 热氧化的基本原理是： 热氧化的基本原理是：氧化剂在二氧化硅中的扩散和在界面 处的反应。氧化硅在界面生长并消耗体硅。干氧、 处的反应。氧化硅在界面生长并消耗体硅。干氧、湿氧和水汽 氧化。 氧化。 (直线 抛物线)模型及其修正—— 直线－ D-G (直线－抛物线)模型及其修正——B、B/A意义及模型应 用。 影响氧化速率的因素：压力、杂质浓度、晶向、掺氯。 影响氧化速率的因素：压力、杂质浓度、晶向、掺氯。杂质 再分布。 再分布。 界面性质优于所有其他半导体/介质界面。(100)界面 Si/SiO2界面性质优于所有其他半导体/介质界面。(100)界面 性能最佳。界面电荷（ 可以用MOS C- 测量。 性能最佳。界面电荷（Qf, Qit, Qm, Qot）可以用MOS C-V测量。 非平面氧化受到晶向、在有形的氧化硅中的2D 2D扩散和应力效 非平面氧化受到晶向、在有形的氧化硅中的2D扩散和应力效 应作用。 下降， 应作用。 应力使得ks和D下降，导致在转角和有形区域氧化速 率的下降。 率的下降。
间隙扩散杂质： ， 间隙扩散杂质：O， 杂质 Au，Fe，Cu，Ni， ， ， ， ， Zn，Mg ，
B，P，一般作为替代式扩 ， ， 散杂质，实际情况更复杂， 散杂质，实际情况更复杂， 包含了硅自间隙原子的作 用，称填隙式或推填式扩， 替位扩散杂质 杂质： ， ， 替位扩散杂质：As， Al，Ga， 散 Sb，Ge。 ， 。 替位原子的运动一般是以近邻 处有空位 空位为前题 处有空位为前题