Epäpuhtaus -doping on erittäin tärkeä askel sirujen valmistuksessa. Lähes kaikki integroidut piirit, LEDit, voimalaitteet jne. Vaativat dopingia. Joten miksi doping? Mitkä ovat dopingmenetelmät? Mikä on dopingin rooli?
Miksi doping?
Luonnollisella piillä on huono johtavuus. On tarpeen tuoda pieni määrä epäpuhtauksia sisäiseen piisiin, jotta voidaan lisätä siirrettävien elektronien tai reikien määrää sen sähköominaisuuksien parantamiseksi, jotta pii voi täyttää puolijohteiden valmistuksen standardit.
Mikä on luontainen pii?
Sisäinen pii viittaa puhtaan piin, piin kanssa, jota ei ole seostettu epäpuhtauksilla, ja sen vapaiden elektronien ja reikien lukumäärä on yhtä suuri. Sisäinen pii on puolijohdemateriaali, jolla on huono johtavuus huoneenlämpötilassa.
Mikä on N-tyyppinen pii?
N-tyyppinen pii valmistetaan Doping Pure-pii, jossa on pentavalenttiset elementit (kuten p, kuten jne.). Pentavalenttien elementtien, kuten fosforin ja arseenin atomit, korvaavat piisatomien sijainnin. Koska pii on 4- Valent, siellä on ylimääräinen elektroni. Ylimääräiset elektronit voivat liikkua vapaasti ja kuljettaa negatiivista varausta. N tarkoittaa negatiivista.
N+: voimakkaasti seostettu N-tyyppinen puolijohde. N-: kevyesti seostettu N-tyyppinen puolijohde.
Mikä on P-tyypin pii?
P-tyypin pii valmistetaan seoksella puhdasta piitä kolmiulotteisilla elementeillä (kuten B, GA jne.). Kolmenisten elementtien, kuten boori ja gallium, atomit korvaavat piisatomien sijainnin, mutta piidiatomeihin verrattuna siitä puuttuu elektroni. Reikä näkyy asennossa, jossa elektroni puuttuu. Itse reikään on positiivinen varaus ja se voi hyväksyä elektronit, joten sitä kutsutaan P-tyyppisiksi piikiksi. P tarkoittaa positiivista.
P+, mikä tarkoittaa erittäin seostettua P-tyypin puolijohdetta, jolla on korkea pitoisuus. P-, mikä tarkoittaa P-tyyppistä puolijohdetta, jolla on alhainen dopingpitoisuus.
Yleiset pentavalenttiset elementit
Pentavalent -elementit ovat ryhmä VA -elementtejä jaksollisessa taulukossa, joita edustavat P ja AS. Näissä kahdessa elektronissa on viisi elektronia uloimmassa kerroksessa, joista 4 voi muodostaa kovalenttisia sidoksia piidiomien kanssa, ja loput ovat vapaa elektroni.
Fosfori (P) on ei-metallinen elementti, jolla on erilaisia allotrooppeja, joista yleisin on valkoinen fosfori, punainen fosfori ja musta fosfori. Arseeni (AS) on metalloidielementti, jolla on metallikiilto ja kemialliset ominaisuudet, jotka ovat samanlaisia kuin fosfori, mutta arseeniyhdisteet ovat yleensä vakaampia. Arseenitrioksidi on arseenioksidi, AS2O3.
Yleiset kolmiulotteiset elementit
Trivalenttiset elementit ovat ryhmä IIIA -elementtejä jaksollisessa taulukossa, joita edustavat boori (b) ja gallium (GA). Näissä kahdessa elektronissa on 3 elektronia uloimmassa kerroksessa.
- BORON (B) on kova ja hauras ei-metallinen elementti, jolla on musta tai ruskea väri. Luonnossa sitä on enimmäkseen sen oksidien tai borattien muodossa, ja yleisiä aineita ovat boorihappo, boraksi jne.
- Gallium (GA) on pehmeä metalli, jolla on matala sulamispiste. Sen sulamispiste on noin 29,76 astetta ja GaA: ta käytetään laajasti puolijohdemateriaalina. Lisäksi galliumia käytetään myös aurinkokennojen, LEDien jne. Tuotannossa jne.
Yleiset dopingmenetelmät
Tällä hetkellä on kaksi päämenetelmää, nimittäin diffuusio ja ionin implantointi:
- Levitys
Ensinnäkin puolijohdekiekko puhdistetaan sen varmistamiseksi, että sen pinnalla ei ole saastumista. Myöhemmin piikiekko lämmitetään korkeassa lämpötilassa (diffuusiouuni). Lisäaineet voivat päästä puolijohdemateriaaliin, ja diffuusion jälkeen suoritetaan jälkikäsittely, kuten hehkutus, lisäaineiden jakautumisen stabiloimiseksi.
- Ionin implantointi
Ionin implantaatio käyttää suurta jännitettä ionisoitujen lisäaineiden kiihdyttämiseen erittäin suuriin nopeuksiin, ja kiihdytetyt ionit ammutaan tarkasti piin kiekon pinnalle. Koska ioneilla on korkea kineettinen energia, ne tunkeutuvat piikiekon pintaan ja tulevat sen sisätiloihin.