VI) Lämpötilan vaikutus
Diffuusiokertoimien lämpötilariippuvuus on muotoa:
missä kerroin D0 ja aktivointienergia E riippuvat diffundoituvasta aineesta ja sen kiteen rakenteesta, jossa diffuusio tapahtuu, sekä kiteen suuntautumisesta.
Seuraavaan taulukkoon on koottu kertoimet piissä yleisimmin käytetyille seosaineille.
Alkuaine |
Boori |
Fosfori |
Arsenikki |
Antimoni |
Do (cm2/s) |
0,76 |
3,85 |
23 |
0,21 |
E (eV) |
3,46 |
3,66 |
4,1 |
3,65 |
Taulukon nopea analysointi osoittaa helposti, että pienet atomit, kuten boori ja fosfori, diffundoituvat kiteessä helpommin, koska energiakynnys, joka niiden on ylitettävä, on matalampi.
Tämä käyttäytyminen tulee esiin kuvan 30 puolilogaritmiasteikolla esitetyissä käyrissä sekä lähdekirjallisuudessa. Boorin ja fosforin diffuusiokertoimet ovat koko lämpötila-alueella suurempia kuin arsenikin ja antimonin kertoimet.
Kannattaa huomata, että voimakkaasti integroitujen rakenteiden (submikroninen teknologia) kohdalla ollaan lisäksi kiinnostuneita raskaammista ioneista, joiden diffuusio on siis vähäisempää ja jotka mahdollistavat erittäin ohuiden, eri lailla seostettujen, epäpuhtausvyöhykkeiden toteuttamisen. Siten on mahdollista minimoida diffuusiota syvemmällä aineessa, mutta myös vähentää sivuttaisdiffuusiota.
Kuva 30: Seosaineiden antimonin, arsenikin, boorin ja fosforin diffuusiokyky piissä 1/T:n funktiona.(R.B. Fairin [4] mukaan).