存在于晶格间隙的杂质称为间隙式杂质。间隙式杂质从一个间隙位置到相邻间隙位置的运动称为填隙式扩散。实验结果表明,以间隙形式存在于硅中的杂质,主MAX2741AETI+要是那些半径较小的杂质原子,它们在硅晶体中的扩散运动是以间隙方式进行的,如杂质进人晶体后,仅占据晶格间隙,在浓度梯度作用下,从一个原子问隙到另一个相邻的原子间隙逐次跳跃前进。每前进一个晶格问距,均必须克服一定 的势垒能量。杂质原子由一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置,从而在晶格中移动,如图⒌1(b)所示。起始移动可以从格点位置也可以从间隙位置开始,最终可以停在这两种位置中的一种上。杂 质原子的填隙式扩散是挤开交错的压缩区,从一个空隙跳到另一个空隙,势垒也就具有周期性。由此势垒的高度和晶格振动频率可以得到室温下的跳跃速率,约每分钟一次,远大于替位式的跳跃速率。

    如图53所示是填隙式扩散势能曲线,填隙杂质在晶格间隙位置上的势能相对极小,相邻的两个间隙之间,对填隙杂质来讲是势能极大位置,即填隙杂质要从一个晶格问隙位置运动到相邻的间隙位置上,也必须越过一个能量势垒(势垒高度为Wi=0,6~1.2eV),这一点是和替位杂质相同的,但势能高低位置两者刚好相反。

    填隙式杂质一般情况下只能在势能极小值的位置附近做热振动,振动频率%=1013~10n/s,平均振动能约等于乃T,在室温下约为O.026eV,而在1200℃的高温下约为0.13eV。因此,填隙杂质 也只能依靠热涨落才能获得大于Wi的能量,越过势垒跳到近邻的间隙位置上。

    按照玻耳兹曼统计规律,获得大于能量Wi的概率正比于exp(~Wi//k,】》,乃为玻耳兹曼常数。既然填隙杂质在势能极小值的位置附近做热振动,那么每振动一次都可以看做是越过势垒的一次尝试,但是,只有当它恰好由热涨落而获得的能量大于Wi时.才可能成功地跳到邻近间隙位置上。由振动频率和涨落概率,可得到跳跃率Pi,即每秒的跳跃次数: 式(53)表明填隙杂质运动与温度的关系:当温度升高时,Pi指数地增加。在室温下,填隙杂质的Pi约为每分钟一次,而在700~1200℃扩散工艺温度下就很高了。