فرآیند دوپینگ چیست؟

در ساخت با خلوص فوق العاده بالاویفرویفرها باید به استاندارد خلوص بیش از 99.999999999% برسند تا از خواص اساسی نیمه هادی ها اطمینان حاصل شود. بطور متناقض، برای دستیابی به ساختار عملکردی مدارهای مجتمع، ناخالصی های خاصی باید به صورت موضعی بر روی سطح ویفرها از طریق فرآیندهای دوپینگ وارد شوند. این به این دلیل است که سیلیکون تک کریستالی خالص دارای غلظت بسیار کم حامل های آزاد در دمای محیط است. رسانایی آن نزدیک به یک عایق است و تشکیل جریان موثر را غیرممکن می کند. فرآیند دوپینگ با تنظیم عناصر دوپینگ و غلظت دوپینگ این مشکل را حل می کند.

دو روش اصلی دوپینگ:

1. انتشار در دمای بالا یک روش مرسوم برای دوپینگ نیمه هادی است. ایده این است که نیمه هادی را در دمای بالا درمان کنیم، که باعث می شود اتم های ناخالصی از سطح نیمه هادی به داخل آن پخش شوند. از آنجایی که اتم های ناخالصی معمولاً بزرگتر از اتم های نیمه هادی هستند، حرکت حرارتی اتم ها در شبکه کریستالی برای کمک به این ناخالصی ها برای اشغال حفره های بینابینی مورد نیاز است. با کنترل دقیق پارامترهای دما و زمان در طول فرآیند انتشار، می توان توزیع ناخالصی را بر اساس این مشخصه به طور موثر کنترل کرد. از این روش می توان برای ایجاد اتصالات دوپینگ عمیق مانند ساختار دو چاهی در فناوری CMOS استفاده کرد.

2. کاشت یون تکنیک دوپینگ اولیه در ساخت نیمه هادی است که دارای چندین مزیت از جمله دقت دوپینگ بالا، دمای پایین فرآیند و آسیب اندک به مواد زیرلایه است. به طور خاص، فرآیند کاشت یون مستلزم یونیزه کردن اتم های ناخالصی برای ایجاد یون های باردار، سپس شتاب دادن به این یون ها از طریق یک میدان الکتریکی با شدت بالا برای تشکیل یک پرتو یونی پرانرژی است. سپس سطح نیمه هادی توسط این یون های با حرکت سریع برخورد می کند و امکان کاشت دقیق با عمق دوپینگ قابل تنظیم را فراهم می کند. این تکنیک به ویژه برای ایجاد ساختارهای اتصال کم عمق، مانند مناطق منبع و تخلیه ماسفت ها مفید است و امکان کنترل با دقت بالا بر توزیع و غلظت ناخالصی ها را فراهم می کند.

عوامل مرتبط با دوپینگ:

1. عناصر دوپینگ

نیمه هادی های نوع N با وارد کردن عناصر گروه V (مانند فسفر و آرسنیک)، در حالی که نیمه هادی های نوع P با وارد کردن عناصر گروه III (مانند بور) تشکیل می شوند. در همین حال، خلوص عناصر دوپینگ مستقیماً بر کیفیت مواد دوپینگ تأثیر می گذارد، با ناخالصی های با خلوص بالا به کاهش عیوب اضافی کمک می کند.

2. تمرکز دوپینگ

در حالی که غلظت پایین قادر به افزایش قابل توجه هدایت نیست، غلظت بالا به شبکه آسیب می رساند و خطر نشت را افزایش می دهد.

3. پارامترهای کنترل فرآیند

اثر انتشار اتم های ناخالصی تحت تأثیر دما، زمان و شرایط جوی است. در کاشت یون، عمق دوپینگ و یکنواختی توسط انرژی یون، دوز و زاویه برخورد تعیین می شود.

---

Semicorex کیفیت بالایی را ارائه می دهدراه حل های SiCبرای فرآیند انتشار نیمه هادی اگر سوالی دارید، لطفا با ما در تماس باشید.