Допингът на примесите е много важна стъпка в производството на чипове. Почти всички интегрирани схеми, светодиоди, захранващи устройства и т.н. изискват допинг. И така, защо допинг? Какви са методите на допинг? Каква е ролята на допинга?
Защо допинг?
Вътрешният силиций има лоша проводимост. Необходимо е да се въведе малко количество примеси във вътрешен силиций, за да се увеличи броят на подвижните електрони или дупки, за да подобри електрическите му свойства, така че силиций да може да отговаря на стандартите за производство на полупроводници.
Какво е вътрешен силиций?
Вътрешният силиций се отнася до чист силиций, силиций, който не е легиран с никакви примеси, а неговият брой свободни електрони и дупки е равен. Вътрешният силиций е полупроводник с лоша проводимост при стайна температура.
Какво е N-тип силиций?
N-тип силиций се прави чрез допинг чист силиций с пентавалентни елементи (като P, AS и т.н.). Атомите на пентавалентни елементи като фосфор и арсен заместват позицията на силициеви атоми. Тъй като силиций е 4- валент, ще има допълнителен електрон. Допълнителните електрони могат да се движат свободно и да носят отрицателен заряд. N означава отрицателен.
N+: Силно легиран N-тип полупроводник. N-: Леко легиран N-тип полупроводник.
Какво е P-тип силиций?
P-тип силиций се прави чрез допинг чист силиций с тривалентни елементи (като B, GA и др.). Атомите на тривалентни елементи като бор и галий заместват положението на силициевите атоми, но в сравнение със силициевите атоми, му липсва електрон. В положението се появява дупка, в която електронът липсва. Самата дупка има положителен заряд и може да приеме електрони, така че се нарича P-тип силиций. P означава положително.
P+, което означава високо легиран P-тип полупроводник с висока концентрация. P-, което означава P-тип полупроводник с ниска концентрация на допинг.
Общи пентавалентни елементи
Пентавалентните елементи са групови VA елементи в периодичната таблица, представени от P и As. Тези два елемента имат 5 електрона в най -външния слой, 4 от които могат да образуват ковалентни връзки със силиконови атоми, а останалата е свободна електрон.
Phosphorus (P) е неметален елемент с различни алотропи, най-често срещаните от които са бял фосфор, червен фосфор и черен фосфор. Арсенът (AS) е металоиден елемент с метален блясък и химични свойства, подобни на фосфор, но арсенните съединения обикновено са по -стабилни. Арсенският триоксид е арсен оксид, AS2O3.
Общи тривалентни елементи
Тривалентните елементи са елементи от група IIIA в периодичната таблица, представени от Boron (B) и Gallium (GA). Тези два елемента имат 3 електрона в най -външния слой.
- Boron (B) е твърд и крехък неметален елемент с черен или кафяв цвят. В природата тя съществува най -вече под формата на своите оксиди или борати, а общите вещества включват борна киселина, боракс и др.
- Gallium (GA) е мек метал с ниска точка на топене. Точката на топене е около 29,76 градуса, а GAAS се използва широко като полупроводник. В допълнение, Gallium се използва и при производството на слънчеви клетки, светодиоди и др.
Общи методи за допинг
В момента има два основни метода, а именно дифузия и йонна имплантация:
- Дифузия
Първо, полупроводниковата вафла се почиства, за да се гарантира, че няма замърсяване на повърхността му. Впоследствие силиконовата вафла се нагрява при висока температура (дифузионна пещ). Допантните атоми могат да влязат в полупроводниковия материал и след дифузия, след обработката като отгряване се извършва за стабилизиране на разпределението на допанти.
- Йонна имплантация
Йонната имплантация използва високо напрежение, за да ускори йонизираните допанти до много високи скорости, а ускорените йони се изстрелват точно на повърхността на силициевата вафла. Тъй като йоните имат висока кинетична енергия, те ще проникнат в повърхността на силициевата вафла и ще влязат в неговия интериор.
