Doping af halvledere

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. januar 2022; checks kræver 2 redigeringer .

Doping af halvledere ( tysk  legieren  - " sikring ", fra latin  ligare  - "binde") - indførelse af små mængder urenheder eller strukturelle defekter for kontrollerbart at ændre de elektriske egenskaber af en halvleder , især dens type ledningsevne.

I produktionen af ​​halvlederenheder er doping en af ​​de vigtigste teknologiske processer (sammen med ætsning og deponering ).

Formålet med legering

Hovedmålet er at ændre typen af ​​ledningsevne og koncentrationen af ​​bærere i hovedparten af ​​halvlederen for at opnå de ønskede egenskaber (ledningsevne, opnåelse af den krævede glathed af pn-forbindelsen ). De mest almindelige dopingmidler til silicium er fosfor og arsen (gør det muligt at opnå n-type ledningsevne ) og bor ( p-type ).

Symmetriske og ikke-symmetriske pn-kryds

Afhængigt af graden af ​​doping (koncentrationen af ​​donor- og acceptorurenheder ) skelnes der mellem symmetriske og asymmetriske pn-forbindelser. I symmetriske kryds er koncentrationen af ​​bærere i halvlederens områder næsten den samme. Ved asymmetriske overgange kan koncentrationerne afvige mange gange [1] .

Dopingmetoder

I øjeblikket udføres doping teknologisk på tre måder: ionimplantation , neutrontransmutationsdoping (NTL) og termisk diffusion .

Ionimplantation

Ionimplantation gør det muligt at kontrollere enhedsparametre mere nøjagtigt end termisk diffusion og at opnå skarpere pn-forbindelser. Teknologisk går det gennem flere faser:

Ionimplantation styres af følgende parametre:

Neutrontransmutationsdoping

Ved neutrontransmutationsdoping indføres dopingstoffer ikke i halvlederen, men dannes ("transmuteres") fra atomerne i det oprindelige stof ( silicium , galliumarsenid ) som et resultat af kernereaktioner , forårsaget af bestråling af det oprindelige stof med neutroner . NTL gør det muligt at opnå enkelt-krystal silicium med en særlig ensartet fordeling af urenhedsatomer. Metoden bruges hovedsageligt til substratdoping, især til effektelektronik enheder [2] .

Når det bestrålede stof er silicium, dannes der under påvirkning af en strøm af termiske neutroner fra isotopen af ​​silicium 30 Si en radioaktiv isotop 31 Si, som derefter gennemgår beta-henfald med en halveringstid på omkring 157 minutter og dannelse af en stabil isotop af phosphor 31 P. Den resulterende stabile isotop 31 P skaber n-type ledningsevne i silicium.

I Rusland blev muligheden for neutrontransmutationsdoping af silicium i industriel skala ved atomkraftværksreaktorer og uden at det berører elproduktionen vist i 1980. I 2004 blev teknologien til legering af siliciumbarrer med en diameter på op til 85 mm bragt til industriel brug, især ved Leningrad NPP [3] .

Termisk diffusion

Termisk diffusion indeholder følgende trin:

Se også

Noter

  1. Akimova G. N. Elektronisk teknologi. - Moskva: Rute, 2003. - S. 23. - 290 s. — BBC ISBN 39.2111-08.
  2. Teknologier til modifikation af halvledermaterialer . Hentet 23. juli 2016. Arkiveret fra originalen 13. marts 2016.
  3. Strålingsteknologier på Leningrad-atomkraftværket . Hentet 23. juli 2016. Arkiveret fra originalen 11. april 2016.

Litteratur