Процес легування напівпровідників

Однією з унікальних властивостей напівпровідникових матеріалів є те, що їх провідність, а також тип провідності (N-тип або P-тип) можна створити та контролювати за допомогою процесу, який називається легуванням. Це передбачає введення в матеріал спеціальних домішок, відомих як допанти, для формування з’єднань на поверхні пластини. У промисловості використовуються дві основні методи легування: термічна дифузія та іонна імплантація.

При термічній дифузії легуючі матеріали вводяться на відкриту поверхню верхнього шару пластини, як правило, за допомогою отворів у шарі діоксиду кремнію. Під час нагрівання ці добавки дифундують у тіло пластини. Обсяг і глибина цієї дифузії регулюються спеціальними правилами, виведеними з хімічних принципів, які визначають, як легуючі добавки рухаються всередині пластини при підвищених температурах.

Навпаки, іонна імплантація включає введення легуючих матеріалів безпосередньо в поверхню пластини. Більшість легуючих атомів, які вводяться, залишаються нерухомими під поверхневим шаром. Подібно до термічної дифузії, рух цих імплантованих атомів також контролюється правилами дифузії. Іонна імплантація значною мірою замінила стару техніку термічної дифузії і зараз є важливою у виробництві менших і складніших пристроїв.

Загальні процеси легування та застосування

1. Дифузійне легування: у цьому методі атоми домішок дифундують у кремнієву пластину за допомогою високотемпературної дифузійної печі, яка утворює дифузійний шар. Ця техніка в основному використовується у виробництві великих інтегральних схем і мікропроцесорів.

2. Легування за допомогою іонної імплантації: цей процес передбачає пряме введення іонів домішок у кремнієву пластину за допомогою пристрою для іонної імплантації, створюючи шар іонної імплантації. Це забезпечує високу концентрацію допінгу та точний контроль, що робить його придатним для виробництва мікросхем із високою інтеграцією та високою продуктивністю.

3. Легування хімічним осадженням з парової фази: у цій техніці легована плівка, наприклад нітрид кремнію, утворюється на поверхні кремнієвої пластини шляхом хімічного осадження з парової фази. Цей метод забезпечує відмінну однорідність і повторюваність, що робить його ідеальним для виробництва спеціалізованих мікросхем.

4. Епітаксійне легування: цей підхід передбачає вирощування легованого монокристалічного шару, такого як леговане фосфором кремнієве скло, епітаксіальним шляхом на монокристалічній підкладці. Він особливо підходить для створення високочутливих і стабільних датчиків.

5. Метод розчину: метод розчину дозволяє змінювати концентрації допінгів шляхом контролю складу розчину та часу занурення. Ця методика застосовна до багатьох матеріалів, особливо тих, що мають пористу структуру.

6. Метод осадження з парової фази: Цей метод передбачає утворення нових сполук шляхом взаємодії зовнішніх атомів або молекул з атомами або молекулами на поверхні матеріалу, таким чином контролюючи легуючі матеріали. Він особливо підходить для легування тонких плівок і наноматеріалів.

Кожен тип процесу легування має свої унікальні характеристики та область застосування. У практичному застосуванні важливо вибрати відповідний процес легування на основі конкретних потреб і властивостей матеріалу для досягнення оптимальних результатів легування.

Технологія допінгу має широкий спектр застосування в різних сферах:

• Виробництво напівпровідників:Легування є основною технологією у виробництві напівпровідників, яка в основному використовується для створення транзисторів, інтегральних схем, сонячних батарей тощо. Процес легування змінює провідність і оптоелектронні властивості напівпровідників, дозволяючи пристроям відповідати певним функціональним і робочим вимогам.
• Електронна упаковка:В електронній упаковці технологія легування використовується для покращення теплопровідності та електричних властивостей пакувальних матеріалів. Цей процес покращує як ефективність розсіювання тепла, так і надійність електронних пристроїв.
• Хімічні датчики:Легування широко застосовується в області хімічних сенсорів для виробництва чутливих мембран і електродів. Змінюючи чутливість і швидкість відгуку датчиків, легування сприяє розробці пристроїв, які мають високу чутливість, вибірковість і швидкий час відгуку.
• Біосенсори:Подібним чином у сфері біосенсорів технологія легування використовується для виробництва біочіпів і біосенсорів. Цей процес змінює електричні властивості та біологічні характеристики біоматеріалів, що призводить до біосенсорів, які є високочутливими, специфічними та економічно ефективними.
• Інші поля:Технологія легування також використовується в різних матеріалах, включаючи магнітні, керамічні та скляні матеріали. Завдяки легуванню можна змінювати магнітні, механічні та оптичні властивості цих матеріалів, у результаті чого створюються високоефективні матеріали та пристрої.

Будучи важливою технікою модифікації матеріалу, технологія легування є невід’ємною частиною багатьох областей. Постійне покращення та вдосконалення процесу легування має важливе значення для досягнення високоефективних матеріалів і пристроїв.

Пропозиції Semicorexвисокоякісні розчини SiCдля процесу дифузії напівпровідників. Якщо у вас є запитання або вам потрібна додаткова інформація, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com