فرآیند دوپینگ نیمه هادی

یکی از خواص منحصر به فرد مواد نیمه هادی این است که رسانایی آنها و همچنین نوع هدایت آنها (نوع N یا P) می تواند از طریق فرآیندی به نام دوپینگ ایجاد و کنترل شود. این شامل وارد کردن ناخالصی های تخصصی، به نام ناخالصی، به مواد برای ایجاد اتصالات روی سطح ویفر است. این صنعت از دو تکنیک اصلی دوپینگ استفاده می کند: انتشار حرارتی و کاشت یون.

در انتشار حرارتی، مواد ناخالص به سطح در معرض لایه بالایی ویفر، معمولاً با استفاده از دهانه‌های لایه دی اکسید سیلیکون وارد می‌شوند. با اعمال حرارت، این مواد ناخالص در بدن ویفر پخش می شوند. مقدار و عمق این انتشار توسط قوانین خاصی که از اصول شیمیایی مشتق شده است تنظیم می شود، که نحوه حرکت مواد ناخالص در داخل ویفر در دمای بالا را دیکته می کند.

در مقابل، کاشت یون شامل تزریق مواد ناخالص به طور مستقیم به سطح ویفر است. بیشتر اتم های ناخالصی که وارد می شوند در زیر لایه سطحی ساکن می مانند. مشابه انتشار حرارتی، حرکت این اتم های کاشته شده نیز توسط قوانین انتشار کنترل می شود. کاشت یون تا حد زیادی جایگزین روش قدیمی تر انتشار حرارتی شده است و اکنون در تولید دستگاه های کوچکتر و پیچیده تر ضروری است.

فرآیندها و برنامه های رایج دوپینگ

1. دوپینگ انتشار: در این روش، اتم های ناخالصی با استفاده از یک کوره انتشار با دمای بالا در یک ویفر سیلیکونی پخش می شوند که یک لایه انتشار را تشکیل می دهد. این تکنیک در درجه اول در ساخت مدارهای مجتمع و ریزپردازنده های بزرگ مقیاس استفاده می شود.

2. دوپینگ کاشت یون: این فرآیند شامل تزریق مستقیم یون های ناخالصی به ویفر سیلیکونی با کاشت یونی است که یک لایه کاشت یون ایجاد می کند. غلظت بالای دوپینگ و کنترل دقیق را امکان پذیر می کند و آن را برای تولید تراشه های با یکپارچگی و کارایی بالا مناسب می کند.

3. دوپینگ رسوب بخار شیمیایی: در این تکنیک، یک فیلم دوپ شده مانند نیترید سیلیکون از طریق رسوب شیمیایی بخار بر روی سطح ویفر سیلیکونی تشکیل می شود. این روش یکنواختی و تکرارپذیری عالی را ارائه می دهد و آن را برای ساخت تراشه های تخصصی ایده آل می کند.

4. دوپینگ اپیتاکسیال: این رویکرد شامل رشد یک لایه تک کریستالی دوپ شده، مانند شیشه سیلیکونی دوپ شده با فسفر، به صورت اپیتاکسی روی یک بستر تک کریستالی است. این به ویژه برای ساخت سنسورهای با حساسیت و پایداری بالا مناسب است.

5. روش محلول: روش محلول امکان تغییر غلظت دوپینگ را با کنترل ترکیب محلول و زمان غوطه وری فراهم می کند. این تکنیک برای بسیاری از مواد، به ویژه آنهایی که ساختار متخلخل دارند، قابل استفاده است.

6. روش رسوب بخار: این روش شامل تشکیل ترکیبات جدید از طریق واکنش اتم ها یا مولکول های خارجی با اتم ها یا مولکول های موجود در سطح ماده و در نتیجه کنترل مواد دوپینگ است. این به ویژه برای دوپینگ لایه های نازک و نانومواد مناسب است.

هر نوع فرآیند دوپینگ ویژگی ها و دامنه کاربردهای منحصر به فرد خود را دارد. در کاربردهای عملی، انتخاب فرآیند دوپینگ مناسب بر اساس نیازهای خاص و خواص مواد برای دستیابی به نتایج مطلوب دوپینگ مهم است.

فناوری دوپینگ کاربردهای گسترده ای در زمینه های مختلف دارد:

• ساخت نیمه هادی:دوپینگ یک فناوری اصلی در تولید نیمه هادی است که عمدتاً برای ایجاد ترانزیستورها، مدارهای مجتمع، سلول های خورشیدی و غیره استفاده می شود. فرآیند دوپینگ رسانایی و خواص نوری الکترونیکی نیمه هادی ها را تغییر می دهد و دستگاه ها را قادر می سازد تا الزامات عملکردی و عملکردی خاص را برآورده کنند.
• بسته بندی الکترونیکی:در بسته بندی الکترونیکی، از فناوری دوپینگ برای افزایش رسانایی حرارتی و خواص الکتریکی مواد بسته بندی استفاده می شود. این فرآیند هم عملکرد اتلاف گرما و هم قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی را بهبود می بخشد.
• حسگرهای شیمیایی:دوپینگ به طور گسترده در زمینه حسگرهای شیمیایی برای تولید غشاها و الکترودهای حساس استفاده می شود. با تغییر حساسیت و سرعت پاسخ سنسورها، دوپینگ توسعه دستگاه هایی را تسهیل می کند که دارای حساسیت بالا، گزینش پذیری و زمان واکنش سریع هستند.
• حسگرهای زیستی:به طور مشابه، در حوزه حسگرهای زیستی، از فناوری دوپینگ برای تولید بیوچیپ ها و حسگرهای زیستی استفاده می شود. این فرآیند خواص الکتریکی و ویژگی‌های بیولوژیکی مواد زیستی را تغییر می‌دهد و منجر به حسگرهای زیستی می‌شود که بسیار حساس، خاص و مقرون به صرفه هستند.
• سایر زمینه ها:فناوری دوپینگ همچنین در مواد مختلفی از جمله مواد مغناطیسی، سرامیکی و شیشه ای استفاده می شود. از طریق دوپینگ می توان خواص مغناطیسی، مکانیکی و نوری این مواد را تغییر داد و در نتیجه مواد و دستگاه هایی با کارایی بالا به وجود آمد.

به عنوان یک تکنیک مهم اصلاح مواد، فناوری دوپینگ در زمینه‌های متعدد ضروری است. تقویت و اصلاح مداوم فرآیند دوپینگ برای دستیابی به مواد و دستگاه‌های با کارایی بالا ضروری است.

Semicorex ارائه می دهدراه حل های SiC با کیفیت بالابرای فرآیند انتشار نیمه هادی اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com