Doping kekotoran adalah langkah yang sangat penting dalam pembuatan cip. Hampir semua litar bersepadu, LED, peranti kuasa, dan lain -lain memerlukan doping. Jadi mengapa doping? Apakah kaedah doping? Apakah peranan doping?
Mengapa Doping?
Silikon intrinsik mempunyai kekonduksian yang buruk. Adalah perlu untuk memperkenalkan sedikit kekotoran ke dalam silikon intrinsik untuk meningkatkan bilangan elektron atau lubang bergerak untuk memperbaiki sifat elektriknya supaya silikon dapat memenuhi piawaian untuk pembuatan semikonduktor.
Apakah silikon intrinsik?
Silikon intrinsik merujuk kepada silikon tulen, silikon yang tidak doped dengan sebarang kekotoran, dan bilangan elektron dan lubang bebasnya adalah sama. Silikon intrinsik adalah bahan semikonduktor dengan kekonduksian yang lemah pada suhu bilik.
Apakah silikon n-jenis?
Silicon N-jenis dibuat dengan doping silikon tulen dengan unsur-unsur pentavalen (seperti p, seperti, dll.). Atom elemen pentavalen seperti fosforus dan arsenik menggantikan kedudukan atom silikon. Oleh kerana silikon adalah 4- Valent, akan ada elektron tambahan. Elektron tambahan boleh bergerak dengan bebas dan membawa caj negatif. N bermaksud negatif.
N+: semikonduktor N-jenis doped. N-: semikonduktor N-jenis doped ringan.
Apakah silikon p-jenis?
Silicon P-jenis dibuat dengan doping silikon tulen dengan unsur-unsur trivalen (seperti B, GA, dan lain-lain). Atom unsur -unsur trivalen seperti boron dan gallium menggantikan kedudukan atom silikon, tetapi berbanding dengan atom silikon, ia tidak mempunyai elektron. Lubang muncul di kedudukan di mana elektron hilang. Lubang itu sendiri mempunyai caj positif dan boleh menerima elektron, jadi ia dipanggil silikon p-jenis. P bermaksud positif.
P+, yang bermaksud semikonduktor p-jenis yang sangat doped dengan kepekatan yang tinggi. P-, yang bermaksud semikonduktor p-jenis dengan kepekatan doping yang rendah.
Unsur -unsur pentavalent biasa
Unsur -unsur pentavalen adalah elemen VA kumpulan dalam jadual berkala, yang diwakili oleh P dan As. Kedua -dua elemen ini mempunyai 5 elektron di lapisan paling luar, 4 daripadanya boleh membentuk ikatan kovalen dengan atom silikon, dan yang lain adalah elektron bebas.
Fosforus (P) adalah elemen bukan logam dengan pelbagai allotropes, yang paling biasa adalah fosforus putih, fosforus merah dan fosforus hitam. Arsenik (AS) adalah elemen metalloid dengan kilauan logam dan sifat kimia yang serupa dengan fosforus, tetapi sebatian arsenik umumnya lebih stabil. Arsenik trioksida adalah oksida arsenik, AS2O3.
Unsur trivalen biasa
Unsur -unsur trivalen adalah unsur -unsur kumpulan IIIa dalam jadual berkala, yang diwakili oleh boron (b) dan gallium (GA). Kedua -dua elemen ini mempunyai 3 elektron di lapisan paling luar.
- Boron (B) adalah elemen yang tidak keras dan rapuh dengan warna hitam atau coklat. Secara semula jadi, ia kebanyakannya wujud dalam bentuk oksida atau boratnya, dan bahan -bahan biasa termasuk asid borik, boraks, dll.
- Gallium (GA) adalah logam lembut dengan titik lebur yang rendah. Titik leburnya adalah kira -kira 29.76 darjah, dan GaAs digunakan secara meluas sebagai bahan semikonduktor. Di samping itu, Gallium juga digunakan dalam pengeluaran sel solar, LED, dll.
Kaedah doping biasa
Pada masa ini terdapat dua kaedah utama, iaitu penyebaran dan implantasi ion:
- Penyebaran
Pertama, wafer semikonduktor dibersihkan untuk memastikan tiada pencemaran di permukaannya. Seterusnya, wafer silikon dipanaskan pada suhu tinggi (relau penyebaran). Atom dopan boleh memasuki bahan semikonduktor, dan selepas penyebaran, pasca pemprosesan seperti penyepuhlindapan dilakukan untuk menstabilkan pengedaran dopan.
- Implantasi ion
Implantasi ion menggunakan voltan tinggi untuk mempercepatkan dopan terionisasi kepada kelajuan yang sangat tinggi, dan ion dipercepatkan tepat ditembak di permukaan wafer silikon. Kerana ion mempunyai tenaga kinetik yang tinggi, mereka akan menembusi permukaan wafer silikon dan memasuki pedalamannya.