Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του αρσενικού ντόπινγκ και του ντόπινγκ φωσφόρ

Και οι δύο είναι ημιαγωγοί τύπου Ν, αλλά ποια είναι η διαφορά μεταξύ του αρσενικού και του ντόπινγκ φωσφόρου σε πυρίτιο ενός κρυστάλλου; Σε πυρίτιο ενός κρυσταλλικού, αρσενικό (AS) και φωσφόρο (Ρ) χρησιμοποιούνται και τα δύο κονσέρβες τύπου Ν (πενταβικά στοιχεία που παρέχουν δωρεάν ηλεκτρόνια). Ωστόσο, λόγω των διαφορών στην ατομική δομή, τις φυσικές ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά επεξεργασίας, τα αποτελέσματα του ντόπινγκ και τα σενάρια εφαρμογής τους διαφέρουν σημαντικά.

I. Ατομική δομή και εφέ πλέγματος

Στρέβλωση ατομικής ακτίνας και πλέγματος

Φωσφόρος (Ρ): Με ατομική ακτίνα περίπου 1,06 Α, ελαφρώς μικρότερη από το πυρίτιο (1,11 Α), το ντόπινγκ με ως αποτέλεσμα σε λιγότερη παραμόρφωση του πλέγματος πυριτίου, χαμηλότερου στρες και καλύτερης σταθερότητας υλικού.

Αρσενικό (AS): Με ατομική ακτίνα περίπου 1,19 Α, μεγαλύτερο από το πυρίτιο, το ντόπινγκ με ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη παραμόρφωση του πλέγματος, ενδεχομένως εισάγοντας περισσότερα ελαττώματα και επηρεάζοντας την κινητικότητα του φορέα.

Στη θέση τους μέσα στο πυρίτιο, και τα δύο δοχεία δρουν κυρίως ως υποκατάστατα ντοπατά (αντικατάσταση ατόμων πυριτίου). Ωστόσο, λόγω της μεγαλύτερης ακτίνας του, το αρσενικό έχει έναν φτωχότερο αγώνα πλέγματος με πυρίτιο, ενδεχομένως οδηγώντας σε αύξηση των εντοπισμένων ελαττωμάτων.

Ii. Διαφορές στις ηλεκτρικές ιδιότητες

Ενεργειακό επίπεδο δότη και ενέργεια ιονισμού

Phosphorus (P): Το επίπεδο ενέργειας του δότη είναι περίπου 0,044 eV από τη ζώνη αγωγιμότητας, με αποτέλεσμα μια ενέργεια χαμηλής ιονισμού. Σε θερμοκρασία δωματίου, είναι σχεδόν εντελώς ιονισμένο και η συγκέντρωση μεταφορέα (ηλεκτρονίων) είναι κοντά στη συγκέντρωση ντόπινγκ.

Αρσενικό (AS): Το επίπεδο ενέργειας του δότη είναι περίπου 0,049 eV από τη ζώνη αγωγιμότητας, με αποτέλεσμα μια ελαφρώς υψηλότερη ενέργεια ιονισμού. Σε χαμηλές θερμοκρασίες, είναι ελλιπώς ιονισμένο, με αποτέλεσμα μια συγκέντρωση φορέα ελαφρώς χαμηλότερη από τη συγκέντρωση ντόπινγκ. Σε υψηλές θερμοκρασίες (π.χ., πάνω από 300 Κ), η απόδοση ιονισμού προσεγγίζει εκείνη του φωσφόρου.

Κινητικότητα φορέα

Το πυρίτιο που έχει προσβληθεί από φωσφόρο έχει λιγότερη παραμόρφωση πλέγματος και υψηλότερη κινητικότητα ηλεκτρονίων (περίπου 1350 cm2/(V ・ s)).

Το αρσενικό ντόπινγκ έχει ως αποτέλεσμα μια ελαφρώς χαμηλότερη κινητικότητα ηλεκτρονίων (περίπου 1300 cm²/(V ・ s)) λόγω της παραμόρφωσης του πλέγματος και των περισσότερων ελαττωμάτων, αλλά η διαφορά μειώνεται σε υψηλές συγκεντρώσεις ντόπινγκ.

Iii. Χαρακτηριστικά διάχυσης και επεξεργασίας

Συντελεστής διάχυσης

Φωσφόρος (Ρ): Ο συντελεστής διάχυσης του σε πυρίτιο είναι σχετικά μεγάλος (π.χ. περίπου 1Ε-13 cm2/s στους 1100 ° C). Ο ρυθμός διάχυσης είναι γρήγορος σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το κατάλληλο για τη διαμόρφωση βαθιών διασταυρώσεων (όπως ο πομπός ενός διπολικού τρανζίστορ).

Το αρσενικό (AS): ο συντελεστής διάχυσης είναι σχετικά μικρός (περίπου 1Ε-14 cm2/s στους 1100 ° C). Ο ρυθμός διάχυσης είναι αργός, καθιστώντας το κατάλληλο για τη διαμόρφωση ρηχών διασταυρώσεων (όπως η περιοχή πηγής/αποστράγγισης μιας συσκευής MOSFET και Ultra-Shallow).

Στερεά διαλυτότητα

Phosphorus (P): Η μέγιστη στερεή διαλυτότητα του σε πυρίτιο είναι περίπου 1 × 10² ¹ Άτομα/cm3.

Αρσενικό (AS): Η στερεή διαλυτότητά του είναι ακόμη υψηλότερη, περίπου 2,2 × 10² ¹ Άτομα/cm3. Αυτό επιτρέπει υψηλότερες συγκεντρώσεις ντόπινγκ και είναι κατάλληλες για ωμικά στρώματα επαφής που απαιτούν υψηλή αγωγιμότητα.

Χαρακτηριστικά εμφύτευσης ιόντων

Η ατομική μάζα του αρσενικού (74.92 u) είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του φωσφόρου (30.97 u). Η εμφύτευση ιόντων επιτρέπει ένα μικρότερο εύρος και το ρηχότερο βάθος εμφύτευσης, καθιστώντας το κατάλληλο για ακριβή έλεγχο των ρηχών βάθους διασταύρωσης. Ο φωσφόρος, από την άλλη πλευρά, απαιτεί βαθύτερα βάθη εμφύτευσης και, λόγω του μεγαλύτερου συντελεστή διάχυσης, είναι πιο δύσκολο να ελέγξει.

Οι βασικές διαφορές μεταξύ του αρσενικού και του φωσφόρου ως Ντιδών τύπου Ν σε πυρίτιο ενός κρυστάλλου μπορούν να συνοψιστούν ως εξής: ο φωσφόρος είναι κατάλληλος για βαθιές διασταυρώσεις, μεσαία έως υψηλή συγκέντρωση, απλή επεξεργασία και υψηλή κινητικότητα. Ενώ το αρσενικό είναι κατάλληλο για ρηχές διασταυρώσεις, το ντόπινγκ υψηλής συγκέντρωσης, ακριβής έλεγχος βάθους διασταύρωσης, αλλά με σημαντικές επιδράσεις πλέγματος. Στις πρακτικές εφαρμογές, το κατάλληλο δελτίο πρέπει να επιλεγεί βάσει της δομής της συσκευής (π.χ. απαιτήσεις βάθους και συγκέντρωσης διασταύρωσης), συνθήκες διεργασίας (π.χ. παραμέτρους διάχυσης/εμφύτευσης) και στόχοι απόδοσης (π.χ. κινητικότητα και αγωγιμότητα).

Το Semicorex προσφέρει υψηλής ποιότητας ενιαίο κρύσταλλοΠροϊόντα πυριτίουσε ημιαγωγό. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή χρειάζεστε επιπλέον λεπτομέρειες, μην διστάσετε να έρθετε σε επαφή μαζί μας.

Επικοινωνήστε με το τηλέφωνο # +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com