圖511(b)所示為用銻代替硼的擴散,可見氧化區(qū)正下方銻的擴散結(jié)深小于保護區(qū)下方的擴散結(jié)深,說明在氧化過程中銻的擴散被阻滯。 MAX8643AETG這是因為控制銻擴散的主要機制是空位。在氧化過程中,所產(chǎn)生的過剩間隙在銻向硅內(nèi)擴散的同時,不斷地與空位復(fù)合。使空位濃度減小,從而降低了銻的擴散速率,因為銻主要依靠空位機制完成擴散運動。

    與硼和磷不同,砷在硅中的擴散同時受空位和間隙兩種機制控制,而且兩種控制機制都很重要。因此,在氧化條件相同的情況下,砷的擴散速率變化沒有硼和磷那么明顯。其擴散增強的程度要低于硼和磷。

   如果只在中性氣氛中進行熱處理(如氮化過程),不發(fā)生氧化過程,可以觀察到硼和磷的擴散被阻滯,雨銻的擴散卻被增強,這個現(xiàn)象也可以證明雙擴散機制,同時還說明兩種擴散機制對硼和磷來說都非常重要,而對銻擴散來說主要是空位機制。在中性氣氛中進行熱處理的過程并不生成二氧化硅,也就不會產(chǎn)生過剩的間隙硅,因此硼和磷只能依靠空位機制進行擴散運動。不存在間隙機制,同在氧化氣氛中相比,硼和磷擴散就被阻滯。相反,由于沒有過剩的問隙硅與空位復(fù)合,使主要依靠空位機制擴散的銻,其擴散速率與在氧化氣氛中相比就被增強。

   在氧化過程中,過剩問隙硅原子的濃度是由氧化速率和復(fù)合速率所決定的,所以在氧化過程中的擴散系數(shù)是氧化速率的函數(shù)。用△D來表示因氧化引起的增強擴散系數(shù),實驗結(jié)果表明,△D與氧化速率的關(guān)系為,AD為增強擴散系數(shù);蜂為氧化速率;″為經(jīng)驗參數(shù),其典型值在⒍2訊3之間。然而實驗發(fā)現(xiàn),在高溫下進行氧化,硼的氧化增強擴散效果隨氧化溫度的升高而減弱,而銻的擴散卻可以得到增強。對于硼擴散來說,當(dāng)氧化溫度超過H50℃時,硼擴散就被阻滯而不是增強。此外,生長厚氧化層時也有類似的現(xiàn)象。我們知道在高溫氧化和生長厚氧化層的過程中,由s/SiO2界面向硅內(nèi)注入的是空位而不再是間隙硅原子。這樣,硼擴散就會囚空位注入而受到阻滯。對銻擴散來說,由于空位注入而得到增強。這就從另一個方面驗證了雙擴散機制。另外,氧化增強與硅表面的取向有關(guān),在干氧氧化時,氧化增強的效果按(111)、(110)、(100)的順序遞減。