Doping zanieczyszczenia jest bardzo ważnym krokiem w produkcji układów. Prawie wszystkie zintegrowane obwody, diody LED, urządzenia zasilające itp. Wymagają domieszkowania. Więc po co dopełniać? Jakie są metody dopingu? Jaka jest rola domieszkowania?
Dlaczego doping?
Wewnętrzny krzem ma słabą przewodność. Konieczne jest wprowadzenie niewielkiej ilości zanieczyszczeń do wewnętrznego krzemu w celu zwiększenia liczby ruchomych elektronów lub otworów w celu poprawy jego właściwości elektrycznych, aby krzem mógł spełnić standardy produkcji półprzewodników.
Co to jest wewnętrzny krzem?
Wewnętrzny krzem odnosi się do czystego krzemu, krzemu, który nie jest domieszkowany żadnymi zanieczyszczeniami, a jego liczba wolnych elektronów i otworów jest równa. Wewnętrzny krzem jest materiałem półprzewodnikowym o słabej przewodności w temperaturze pokojowej.
Co to jest krzem typu N?
Krzem typu N jest wytwarzany przez domieszkowanie czystego krzemu z elementami obłudnymi (takimi jak P, AS, itp.). Atomy pierwiastków pentallencyjnych, takich jak fosfor i arsen, zastępują położenie atomów krzemu. Ponieważ Silicon jest 4- Valent, będzie dodatkowy elektron. Dodatkowe elektrony mogą swobodnie poruszać się i przenieść ładunek ujemny. N oznacza negatywne.
N+: mocno domieszkowane półprzewodnik typu N. N-: lekko domieszkowane półprzewodnik typu N.
Co to jest krzem typu p?
Krzem typu p jest wytwarzany przez domieszkowanie czystego krzemu z trójwartościowymi pierwiastkami (takimi jak B, GA itp.). Atomy trójwartościowych pierwiastków, takich jak bor i galu, zastępują położenie atomów krzemowych, ale w porównaniu z atomami krzemu, brakuje elektron. Otwór pojawia się w pozycji, w której brakuje elektronu. Sama dziura ma ładunek dodatni i może akceptować elektrony, więc nazywa się ją krzem typu p. P oznacza pozytywne.
P+, co oznacza wysoce domieszkowany półprzewodnik typu P o wysokim stężeniu. P-, co oznacza półprzewodnik typu p o niskim stężeniu domieszkowanym.
Wspólne elementy pentalalentne
Elementy pięciowartościowe są elementami grupy VA w tabeli okresowej, reprezentowanej przez P i AS. Te dwa elementy mają 5 elektronów w najbardziej zewnętrznej warstwie, z których 4 może tworzyć kowalencyjne wiązania z atomami krzemu, a pozostałym jest wolny elektron.
Fosfor (P) jest elementem niemetalicznym z różnorodnymi alotropami, z których najczęstszym są biały fosfor, czerwony fosfor i czarny fosfor. Arsen (AS) jest elementem metaloidowym o metalicznym połysku i właściwościach chemicznych podobnych do fosforu, ale związki arsenowe są ogólnie bardziej stabilne. Trójtlenek arsenu to tlenek arsenu, AS2O3.
Wspólne elementy trójwartościowe
Elementy trójwartościowe są elementami grupy IIIA w stole okresowym, reprezentowanym przez bor (B) i galu (GA). Te dwa elementy mają 3 elektrony w najbardziej zewnętrznej warstwie.
- Bor (B) jest twardym i kruchym niemetalicznym elementem o czarnym lub brązowym kolorze. W naturze istnieje głównie w postaci jego tlenków lub boranów, a wspólne substancje obejmują kwas borowy, boraks itp.
- Gala (GA) to miękki metal o niskim tempie topnienia. Jego temperatura topnienia wynosi około 29,76 stopnia, a GAA jest szeroko stosowany jako materiał półprzewodnikowy. Ponadto galum jest również stosowane do produkcji ogniw słonecznych, diod LED itp.
Typowe metody dopingu
Obecnie istnieją dwie główne metody, a mianowicie implantacja dyfuzji i jonów:
- Dyfuzja
Po pierwsze, wafel półprzewodnikowy jest oczyszczany, aby zapewnić, że na jego powierzchni nie ma zanieczyszczenia. Następnie wafel krzemowy ogrzewa się w wysokiej temperaturze (piec dyfuzyjny). Atomy domieszkowane mogą wchodzić do materiału półprzewodnikowego, a po dyfuzji przeprowadza się po przetwarzaniu, takim jak wyżarzanie w celu stabilizacji rozkładu domieszek.
- Implantacja jonów
Implantacja jonów wykorzystuje wysokie napięcie do przyspieszenia jonizowanych domieszek do bardzo dużych prędkości, a przyspieszone jony są precyzyjnie wystrzelone na powierzchnię płytki krzemu. Ponieważ jony mają wysoką energię kinetyczną, wnikną na powierzchnię płytki krzemu i wejdą do jego wnętrza.
