Το Doping είναι ένα πολύ σημαντικό βήμα στην κατασκευή τσιπ. Σχεδόν όλα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα, τα LED, οι συσκευές ισχύος κ.λπ. απαιτούν ντόπινγκ. Γιατί λοιπόν το ντόπινγκ; Ποιες είναι οι μέθοδοι ντόπινγκ; Ποιος είναι ο ρόλος του ντόπινγκ;
Γιατί το ντόπινγκ;
Το εγγενές πυρίτιο έχει κακή αγωγιμότητα. Είναι απαραίτητο να εισαχθεί μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών σε εγγενές πυρίτιο για να αυξηθεί ο αριθμός των κινητών ηλεκτρονίων ή οπών για τη βελτίωση των ηλεκτρικών ιδιοτήτων του έτσι ώστε το πυρίτιο να μπορεί να ανταποκριθεί στα πρότυπα για την κατασκευή ημιαγωγών.
Τι είναι το εγγενές πυρίτιο;
Το ενδογενές πυρίτιο αναφέρεται σε καθαρό πυρίτιο, πυρίτιο που δεν είναι προσωμένο με οποιεσδήποτε ακαθαρσίες και ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων και οπών είναι ίσος. Το εγγενές πυρίτιο είναι ένα υλικό ημιαγωγού με κακή αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου.
Τι είναι το πυρίτιο τύπου Ν;
Το πυρίτιο τύπου Ν γίνεται με καθαρή πυρίτιο με πεντάβαρα (όπως p, όπως κ.λπ.). Τα άτομα των πεντάβαθων στοιχείων όπως ο φωσφόρος και το αρσενικό αντικαθιστούν τη θέση των ατόμων πυριτίου. Δεδομένου ότι το πυρίτιο είναι 4- valent, θα υπάρχει ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο. Τα επιπλέον ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν ελεύθερα και να φέρουν αρνητική φόρτιση. N σημαίνει αρνητικό.
N+: βαριά doped ημιαγωγός τύπου Ν. Ν-: Ελαφρώς doped ημιαγωγός τύπου Ν.
Τι είναι το πυρίτιο τύπου P;
Το πυρίτιο τύπου ρ κατασκευασμένο από καθαρό πυρίτιο doping με τρισθενές στοιχείο (όπως b, ga, κλπ.). Τα άτομα τρισθενών στοιχείων όπως το βόριο και το γαλλικό αντικαθιστούν τη θέση των ατόμων πυριτίου, αλλά σε σύγκριση με τα άτομα πυριτίου, δεν διαθέτει ηλεκτρόνιο. Μια τρύπα εμφανίζεται στη θέση όπου λείπει το ηλεκτρόνιο. Η ίδια η τρύπα έχει θετικό φορτίο και μπορεί να δεχτεί ηλεκτρόνια, οπότε ονομάζεται πυρίτιο τύπου Ρ. Το P σημαίνει θετικό.
P+, που σημαίνει ένα ημιαγωγό τύπου P με υψηλή περιεκτικότητα σε PIPED με υψηλή συγκέντρωση. P-, που σημαίνει ημιαγωγός τύπου Ρ με χαμηλή συγκέντρωση ντόπινγκ.
Κοινά πενταβικά στοιχεία
Τα στοιχεία πεντάβαθων είναι στοιχεία της ομάδας VA στον περιοδικό πίνακα, που αντιπροσωπεύονται από το p και as. Αυτά τα δύο στοιχεία έχουν 5 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στρώμα, 4 από τα οποία μπορούν να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς με άτομα πυριτίου και το υπόλοιπο είναι ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο.
Ο φωσφόρος (Ρ) είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο με μια ποικιλία αλλοτροπών, το πιο συνηθισμένο από τα οποία είναι ο λευκός φωσφόρος, ο κόκκινος φωσφόρος και ο μαύρος φωσφόρος. Το αρσενικό (AS) είναι ένα μεταλλοειδές στοιχείο με μεταλλική λάμψη και χημικές ιδιότητες παρόμοιες με τον φωσφόρο, αλλά οι ενώσεις αρσενικού είναι γενικά πιο σταθερές. Το τριοξείδιο του αρσενικού είναι ένα οξείδιο του αρσενικού, AS2O3.
Κοινά τρισθεντικά στοιχεία
Τα τρισβατικά στοιχεία είναι στοιχεία της ομάδας ΙΙΙΑ στον περιοδικό πίνακα, που αντιπροσωπεύονται από το βόριο (Β) και το γαλλικό (GA). Αυτά τα δύο στοιχεία έχουν 3 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό στρώμα.
- Το Boron (B) είναι ένα σκληρό και εύθραυστο μη μεταλλικό στοιχείο με μαύρο ή καφέ χρώμα. Στη φύση, υπάρχει κυρίως με τη μορφή οξειδίων ή βαρελιών και οι κοινές ουσίες περιλαμβάνουν βορικό οξύ, βόραξ κ.λπ.
- Το γαλλικό (GA) είναι ένα μαλακό μέταλλο με χαμηλό σημείο τήξης. Το σημείο τήξης του είναι περίπου 29,76 βαθμούς και το GAAS χρησιμοποιείται ευρέως ως υλικό ημιαγωγού. Επιπλέον, το γαλλικό χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή ηλιακών κυττάρων, LED, κλπ.
Κοινές μεθόδους ντόπινγκ
Υπάρχουν επί του παρόντος δύο κύριες μεθόδους, δηλαδή η διάχυση και η εμφύτευση ιόντων:
- Διάχυση
Πρώτον, το πλακίδιο ημιαγωγών καθαρίζεται για να εξασφαλίσει ότι δεν υπάρχει μόλυνση στην επιφάνεια του. Στη συνέχεια, το δισκίο πυριτίου θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία (φούρνος διάχυσης). Τα άτομα του ντόπιου μπορούν να εισέλθουν στο υλικό ημιαγωγών και μετά τη διάχυση, η μετα-επεξεργασία, όπως η ανόπτηση, εκτελείται για τη σταθεροποίηση της κατανομής των προσωμάτων.
- Εμφύτευση ιόντων
Η εμφύτευση ιόντων χρησιμοποιεί υψηλή τάση για να επιταχύνει τα ιονισμένα δοχεία σε πολύ υψηλές ταχύτητες και τα επιταχυνόμενα ιόντα πυροβολούνται με ακρίβεια στην επιφάνεια του δισκίου πυριτίου. Επειδή τα ιόντα έχουν υψηλή κινητική ενέργεια, θα διεισδύσουν στην επιφάνεια του πλακιδίου πυριτίου και θα εισέλθουν στο εσωτερικό του.
