何为半导体中替位杂质激活？

一般来说通过离子注入方式实现参杂，工艺最后都有一个退火过程，一是为了重新完整由于高能离子注入导致的晶格损伤，其次是激活注入的离子。更详细的关于杂志激活的原理推荐看 Slilicon VLSI Technology， Fundamentals，Practice and Modeling，作者Jmaes D. Plummer等，中文译本也有的了，这本书可谓是IC工艺理论中的经典之作～

这些杂质能级的位置可以采用所谓类氢模型来计算。氢原子中电子的量子化能量为

En =－moq4 /(8εo2 h2 n2)，其基态电子的电离能为 ΔEo = E∞－E1 = moq4 /(8εo2 h2) = 13.6 eV。

对于半导体中的浅能级杂质原子，它对其价电子的束缚比较弱，这类似于氢原子，但又有两点不同：a）电子处于半导体中，若半导体的介电常数为ε= εoεr,，则电子受到正电中心的引力将减弱εr倍，束缚能量也将减小εr2倍；b）电子在晶格周期性势场中运动, 则电子的质量需用有效质量mn*来代替mo；因此，对于施主杂质，得到电离能为 ΔEd = (mn* /mo) (ΔEo /εr2 )。对于受主杂质，电离能则为 ΔEa = (mp* /mo) (ΔEo /εr2 )。

对于Ge：εr = 16，ΔEd = 0.05(mn*/mo)；因一般(mn*/mo)<1，则ΔEd<0.05 eV；若取

1/mn* = (1/ml+2/mt)/3，ml=1.64mo，mt=0.0819m0，则mn*= 0.12m0，得到ΔEd= 0.0064eV，这与实验在数量级上基本相符。

对于Si：εr = 12，ΔEd= 0.1(mn*/m0)，因一般(mn*/mo)<1，则ΔEd<0.1 eV；若取

ml=0.98m0，mt=0.19m0，mn*=0.26 m0，则得到ΔEd=0.025eV，这也与实验基本符合。

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