Doping nečistoća vrlo je važan korak u proizvodnji čipova. Gotovo svi integrirani krugovi, LED, napajani uređaji itd. Zahtevaju doping. Pa zašto doping? Koje su metode doping? Kakva je uloga dopinga?
Zašto doping?
Intrinzičan silicijum ima lošu provodljivost. Potrebno je uvesti malu količinu nečistoće u intrinzičan silicijum za povećanje broja pokretnih elektrona ili rupa za poboljšanje električnih svojstava tako da Silicon može udovoljiti standardima za proizvodnju poluvodiča.
Šta je intrinzičan silikon?
Intrinzični silicijum odnosi se na čisti silikon, silikon koji nije dopiran bilo koje nečistoće, a njegov broj slobodnih elektrona i rupa je jednak. Intrinzički silicijum je poluvodički materijal sa lošom provodljivošću na sobnoj temperaturi.
Šta je n-tipa silikon?
N-Type Silicon izrađen je doping čistom silikon sa pentavalentnim elementima (kao što su P, kao itd.). Atomi pentavalentnih elemenata poput fosfora i arsena zamjenjuju položaj silikonskih atoma. Budući da je Silicon 4- Valent, bit će dodatni elektron. Dodatni elektroni mogu se slobodno kretati i nositi negativan naboj. N znači negativno.
N +: jako dopirani poluvodič N-tipa. N-: lagano dopirani poluvodič N-tipa.
Šta je p-tipa silicijum?
P-tip silicijum izrađuje se doping čistom silicijum sa trivalentnim elementima (kao što su B, GA itd.). Atomi trivalentnih elemenata kao što su Boron i Gallium zamijeni položaj silikonskih atoma, ali u usporedbi s silikonskim atomima, nedostaje elektrona. U položaju se pojavljuje rupa na kojoj je elektron nedostaje. Sama rupa ima pozitivan naboj i može prihvatiti elektrone, tako da se naziva p-tipom silikon. P znači pozitivno.
P +, što znači visoko dopirani poluvodič P-tipa sa visokom koncentracijom. P-, što znači P-tip poluvodič s niskom dopinskom koncentracijom.
Uobičajeni pentavalentni elementi
Pentavalentni elementi su grupe VA u periodičnoj tabeli, koji predstavljaju p i kao. Ova dva elementa imaju 5 elektrona u najudaljenijem sloju, od kojih 4 mogu formirati kovalentne veze sa silikonskim atomima, a preostali je besplatan elektron.
Fosfor (P) je nemetalni element s različitim alotropima, najčešći su bijeli fosfor, crveni fosfor i crni fosfor. Arsenić (AS) je metalloidni element s metalnim sjajem i hemijskim svojstvima sličnim fosforu, ali arsenski spojevi su uglavnom stabilniji. Arsenski trioksid je arsenski oksid, AS2O3.
Zajednički trivalentni elementi
Trivalentni elementi su elementi IIIA Grupe u periodičnoj tabeli, koju predstavljaju Boron (B) i Gallium (GA). Ova dva elementa imaju 3 elektrona u najudaljenijem sloju.
- Boron (b) je tvrdi i krhki nemetalni element sa crnom ili smeđom bojom. U prirodi uglavnom postoji u obliku svojih oksida ili boritira, a zajedničke tvari uključuju boru kiselinu, borakx itd.
- Gallium (GA) je meki metal sa niskom talištem. Njegova tačka topljenja iznosi oko 29,76 stepeni, a Gaas se široko koristi kao poluvodički materijal. Pored toga, galijum se koristi i u proizvodnji solarnih ćelija, LED-ova itd.
Uobičajene metode doping
Trenutno postoje dvije glavne metode, naime difuzijska i jonska implantacija:
- Difuzija
Prvo se čisti poluvodički reznik kako bi se osiguralo da na njenoj površini nema kontaminacije. Nakon toga, silikonski vafl se zagrijava na visokoj temperaturi (difuzijska peć). Dopant atomi mogu ući u poluvodički materijal, a nakon difuzije, izvršava se nakon prerade poput žarstva za stabilizaciju raspodjele dopantsa.
- ION implantacija
ION implantacija koristi visoki napon za ubrzanje ioniziranih dopantsa na vrlo velike brzine, a ubrzani joni precizno pucaju na površinu silikonskog rezina. Budući da su ioni visoku kinetičku energiju, prodiret će u površinu silikona i ući u unutrašnjost.
