拡散

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 ここから、拡散について説明します。すでに酸化膜中を酸素が拡散することや、不純物が再分布するという話をしましたが、拡散とは、濃度勾配を駆動力とする原子の移動と定義付けできます。ある異なる物質を接合し、接合面での原子の流れをJとすると、原子の流れはフィックの第1法則と呼ばれる式で表されます。すなわち、原子の流れは、ある場所での濃度勾配と定数の積で表されます。この定数Dを拡散係数と呼びます。拡散係数を別に言い換えると、原子が最近接原子位置へ移動する頻度となります。

 さらに、ある場所の原子の濃度の時間変化は、流れ込む原子の量と流れ出す原子の量の差で表されます。これをフィックの第2法則と言います。拡散も大きな範囲では非常に理論的な振る舞いをするため、この法則は良い近似値を与えてくれます。

出典:「半導体プロセス教本」第1章、第2章 (発行 SEMIジャパン、編集 SEMI FORUM JAPANプログラム委員会、監修 出水清史、2012年9月第五版より) 

ルネサス エレクトロニクス株式会社
梅田浩司
生産本部 プロセス技術統括部 プロセス成膜技術部
ゲートモジュール開発課 主任技師

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