硅-硅直接键合杂质分布模型

在键合过程中，为了使两抛光硅片在室温下良好地贴合在一起，先对硅片进行表面处理，使表面生成一薄层本征二氧化硅以吸附OH集团，界面上的羟基（－OH）发生聚合反应生成二氧化硅，Si－OH+OH－Si→Si－O－Si+H₂O。因此键合硅片界面有氧化层存在。实验证明，氧化层厚度在200－600℃范围内随温度升高而降低，600-1200℃范围内，厚度恒定^[2] 。因此，硅-硅直接键合的物理模型如图3.5所示，两硅片中间存在厚度一定的本征二氧化硅层。设两键合硅片初始时为均匀掺杂，杂质浓度分别为C₀、C₁,中间本征氧化层的厚度为d，从左向右的三个区域Si、SiO₂、Si用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区表示。

先考虑一种杂质的扩散，如左侧杂质As往右侧的扩散。取图3.6所示的坐标系，设杂质As的初始浓度为C₀，在某一位置，某一时刻的浓度为C(x,t)，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区分别用C₁(x,t)、C₂(x,t)、C₃(x,t)表示。