Допінг домішки - це дуже важливий крок у виробництві мікросхем. Майже всі інтегровані схеми, світлодіоди, пристрої живлення тощо потребують допінгу. То чому допінг? Які методи допінгу? Яка роль допінгу?
Чому допінг?
Внутрішній кремній має погану провідність. Необхідно ввести невелику кількість домішок у внутрішній кремній для збільшення кількості рухомих електронів або отворів для поліпшення своїх електричних властивостей, щоб кремній міг відповідати стандартам виробництва напівпровідників.
Що таке внутрішній кремній?
Внутрішній кремній відноситься до чистого кремнію, кремнію, який не лежить будь -якими домішками, і його кількість вільних електронів і отворів дорівнює. Внутрішній кремній - це напівпровідниковий матеріал з поганою провідністю при кімнатній температурі.
Що таке кремній N-тип?
Силікон N-типу виготовляється шляхом допінгу чистого кремнію з пентавалентними елементами (наприклад, P, як тощо). Атоми пентавалентних елементів, таких як фосфор та миш'як, замінюють положення атомів кремнію. Оскільки кремній є 4- валент, буде додатковий електрон. Додаткові електрони можуть вільно рухатися і нести негативний заряд. N означає негативний.
N+: сильно легований напівпровідник N-типу. N-: злегка легований напівпровідник N-типу.
Що таке кремній P-тип?
Силікон P-типу виготовляється шляхом допінгу чистого кремнію з тривалентними елементами (наприклад, B, GA тощо). Атоми тривалентних елементів, таких як бор і галію, замінюють положення атомів кремнію, але порівняно з атомами кремнію, йому не вистачає електрона. У положенні з’являється отвір, де відсутній електрон. Сама отвір має позитивний заряд і може приймати електрони, тому його називають кремнієм типу P. P означає позитивний.
P+, що означає сильно легований напівпровідник P-типу з високою концентрацією. P-, що означає напівпровідник типу P з низькою концентрацією допінгу.
Загальні пентавалентні елементи
Пентавалентні елементи є груповими елементами VA в періодичній таблиці, представленій P і AS. Ці два елементи мають 5 електронів у самому зовнішньому шарі, 4 з яких можуть утворювати ковалентні зв’язки з атомами кремнію, а решта - вільним електроном.
Фосфор (P)-це неметалічний елемент з різноманітними алотропами, найпоширенішими з яких є білий фосфор, червоний фосфор та чорний фосфор. Миш'як (AS) - це металоїдний елемент з металевим блиску та хімічними властивостями, подібними до фосфору, але сполуки миш'яку, як правило, більш стійкі. Триоксид миш'яку - оксид миш'яку, AS2O3.
Загальні тривалентні елементи
Тривалентні елементи - це елементи IIIA групи в періодичній таблиці, представлену бором (B) та галлієм (GA). Ці два елементи мають 3 електрони у самому зовнішньому шарі.
- Boron (B)-це жорсткий і крихкий неметалічний елемент з чорним або коричневим кольором. У природі він в основному існує у вигляді оксидів або бортів, а загальні речовини включають борну кислоту, боракс тощо.
- Gallium (GA) - це м'який метал з низькою температурою плавлення. Його температура плавлення становить близько 29,76 градусів, а GAAS широко використовується як напівпровідниковий матеріал. Крім того, Gallium також використовується у виробництві сонячних клітин, світлодіодів тощо.
Загальні методи допінгу
В даний час існує два основні методи, а саме дифузія та іонна імплантація:
- Розповсюдження
По -перше, пластина напівпровідника очищається, щоб переконатися, що на її поверхні немає забруднення. Згодом кремнієва пластина нагрівається при високій температурі (дифузійна піч). Атоми допанта можуть потрапляти в напівпровідниковий матеріал, а після дифузії проводиться пост-обробка, така як відпал, проводиться для стабілізації розподілу допантів.
- Іонна імплантація
Іонна імплантація використовує високу напругу для прискорення іонізованих допантів до дуже високих швидкостей, а прискорені іони точно знімаються на поверхні кремнієвої пластини. Оскільки іони мають високу кінетичну енергію, вони проникають на поверхню кремнієвої пластини та потраплять у її інтер’єр.
