تفاوت بین دوپینگ آرسنیک و دوپینگ فسفر در سیلیکون کریستالی منفرد چیست

هر دو نیمه هادی از نوع N هستند ، اما تفاوت بین دوپینگ آرسنیک و فسفر در سیلیکون تک کریستالی چیست؟ در سیلیکون تک کریستالی ، آرسنیک (AS) و فسفر (P) هر دو معمولاً از نوع N از نوع N استفاده می شوند (عناصر پنتاوالنت که الکترونهای رایگان را فراهم می کنند). با این حال ، به دلیل تفاوت در ساختار اتمی ، خصوصیات فیزیکی و ویژگی های پردازش ، اثرات دوپینگ آنها و سناریوهای کاربردی تفاوت قابل توجهی دارند.

I. ساختار اتمی و اثرات شبکه

شعاع اتمی و تحریف شبکه

فسفر (P): با شعاع اتمی تقریباً 1.06 Å ، کمی کوچکتر از سیلیکون (1.11 Å) ، دوپینگ با AS منجر به تحریف کمتر شبکه سیلیکون ، استرس پایین و پایداری بهتر مواد می شود.

آرسنیک (AS): با شعاع اتمی تقریباً 1.19 Å ، بزرگتر از سیلیکون ، دوپینگ با AS منجر به تحریف شبکه بیشتر ، به طور بالقوه ایجاد نقص بیشتر و تأثیر تحرک حامل.

در موقعیت خود در سیلیکون ، هر دو دوپانت در درجه اول به عنوان دوپانت جایگزین (جایگزین اتم های سیلیکون) عمل می کنند. با این حال ، به دلیل شعاع بزرگتر ، آرسنیک دارای یک شبکه مشبک ضعیف تر با سیلیکون است که به طور بالقوه منجر به افزایش نقص موضعی می شود.

ii. تفاوت در خصوصیات الکتریکی

سطح انرژی اهدا کننده و انرژی یونیزاسیون

فسفر (P): سطح انرژی اهدا کننده تقریباً 0.044 ولت از پایین باند هدایت است و در نتیجه انرژی یونیزاسیون کم است. در دمای اتاق تقریباً کاملاً یونیزه شده است و غلظت حامل (الکترون) نزدیک به غلظت دوپینگ است.

آرسنیک (AS): سطح انرژی اهدا کننده تقریباً 0.049 ولت از پایین باند هدایت است و در نتیجه انرژی یونیزاسیون کمی بالاتر است. در دماهای پایین ، به طور ناقص یونیزه می شود و در نتیجه غلظت حامل کمی پایین تر از غلظت دوپینگ است. در دماهای بالا (به عنوان مثال ، بالاتر از 300 K) ، راندمان یونیزاسیون به فسفر نزدیک می شود.

تحرک حامل

سیلیکون فسفر دوپ دارای اعوجاج مشبک کمتری و تحرک الکترونی بالاتر (تقریباً 1350 سانتی متر مربع/(V)) است.

دوپینگ آرسنیک به دلیل تحریف شبکه و نقص بیشتر منجر به تحرک الکترون کمی پایین (تقریباً 1300 سانتی متر مربع/(V ・ ثانیه) می شود ، اما اختلاف در غلظت های دوپینگ بالا کاهش می یابد.

iii ویژگی های انتشار و پردازش

ضریب انتشار

فسفر (P): ضریب انتشار آن در سیلیکون نسبتاً بزرگ است (به عنوان مثال ، تقریباً 1E-13 سانتی متر در ثانیه در دمای 1100 درجه سانتیگراد). میزان انتشار آن در دماهای بالا سریع است و باعث می شود برای تشکیل اتصالات عمیق (مانند انتشار دهنده یک ترانزیستور دو قطبی) مناسب باشد.

آرسنیک (AS): ضریب انتشار آن نسبتاً کم است (تقریباً 1E-14 سانتی متر در ثانیه در دمای 1100 درجه سانتیگراد). میزان انتشار آن کند است و باعث می شود که برای تشکیل اتصالات کم عمق مناسب باشد (مانند منطقه منبع/تخلیه دستگاههای اتصال MOSFET و فوق العاده درخشان).

حلالیت جامد

فسفر (P): حداکثر حلالیت جامد آن در سیلیکون تقریباً 1 × 10 درجه اتم/سانتی متر است.

آرسنیک (AS): حلالیت جامد آن حتی بیشتر است ، تقریباً اتم/سانتی متر 10 2.2 22. این امکان غلظت دوپینگ بالاتر را فراهم می کند و برای لایه های تماس اهمی که نیاز به هدایت زیاد دارند مناسب است.

خصوصیات کاشت یون

جرم اتمی آرسنیک (74.92 U) بسیار بیشتر از فسفر (30.97 U) است. کاشت یون امکان محدودیت کوتاه تر و عمق کاشت کم عمق را فراهم می کند ، و آن را برای کنترل دقیق عمق اتصالات کم عمق مناسب می کند. از طرف دیگر ، فسفر به عمق کاشت عمیق تر نیاز دارد و به دلیل ضریب انتشار بیشتر آن ، کنترل آن دشوارتر است.

تفاوتهای کلیدی بین آرسنیک و فسفر به عنوان دوپانت از نوع N در سیلیکون تک کریستالی را می توان به شرح زیر خلاصه کرد: فسفر برای اتصالات عمیق ، دوپینگ غلظت متوسط تا بالا ، پردازش ساده و تحرک بالا مناسب است. در حالی که آرسنیک برای اتصالات کم عمق مناسب است ، دوپینگ غلظت بالا ، کنترل عمق اتصالات دقیق ، اما با اثرات شبکه قابل توجهی. در کاربردهای عملی ، دوپانت مناسب باید بر اساس ساختار دستگاه (به عنوان مثال ، عمق اتصال و الزامات غلظت) ، شرایط فرآیند (به عنوان مثال ، پارامترهای انتشار/کاشت) و اهداف عملکرد (به عنوان مثال ، تحرک و هدایت) انتخاب شود.

Semicorex کریستال با کیفیت بالا را ارائه می دهدمحصولات سیلیکونیدر نیمه هادی اگر سؤالی دارید یا به جزئیات بیشتری احتیاج دارید ، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن با شماره +86-13567891907 تماس بگیرید

ایمیل: sales@semicorex.com