Doping pengotor adalah langkah yang sangat penting dalam manufaktur chip. Hampir semua sirkuit terintegrasi, LED, perangkat daya, dll. Membutuhkan doping. Jadi mengapa doping? Apa metode dopingnya? Apa peran doping?
Mengapa Doping?
Silikon intrinsik memiliki konduktivitas yang buruk. Penting untuk memperkenalkan sejumlah kecil kotoran ke dalam silikon intrinsik untuk meningkatkan jumlah elektron atau lubang bergerak untuk meningkatkan sifat listriknya sehingga silikon dapat memenuhi standar untuk pembuatan semikonduktor.
Apa itu silikon intrinsik?
Silikon intrinsik mengacu pada silikon murni, silikon yang tidak didoping dengan kotoran apa pun, dan jumlah elektron dan lubang bebasnya sama. Silikon intrinsik adalah bahan semikonduktor dengan konduktivitas yang buruk pada suhu kamar.
Apa itu silikon tipe-n?
Silikon tipe-N dibuat dengan doping silikon murni dengan elemen pentavalen (seperti p, seperti, dll.). Atom -atom elemen pentavalen seperti fosfor dan arsenik menggantikan posisi atom silikon. Karena silikon adalah 4- Valent, akan ada elektron tambahan. Elektron ekstra dapat bergerak bebas dan membawa muatan negatif. N berarti negatif.
N+: Semikonduktor tipe-N yang sangat didoping. N-: Semikonduktor tipe-N yang doping ringan.
Apa itu silikon tipe-p?
Silikon tipe-p dibuat dengan doping silikon murni dengan elemen trivalen (seperti b, ga, dll.). Atom -atom elemen trivalen seperti boron dan gallium menggantikan posisi atom silikon, tetapi dibandingkan dengan atom silikon, ia tidak memiliki elektron. Sebuah lubang muncul di posisi di mana elektron hilang. Lubang itu sendiri memiliki muatan positif dan dapat menerima elektron, sehingga disebut silikon tipe-p. P adalah singkatan positif.
P+, yang berarti semikonduktor tipe-P yang sangat doping dengan konsentrasi tinggi. P-, yang berarti semikonduktor tipe-P dengan konsentrasi doping rendah.
Elemen pentavalen umum
Elemen pentavalen adalah elemen kelompok VA dalam tabel periodik, diwakili oleh p dan AS. Kedua elemen ini memiliki 5 elektron di lapisan terluar, 4 di antaranya dapat membentuk ikatan kovalen dengan atom silikon, dan yang tersisa adalah elektron bebas.
Fosfor (P) adalah elemen non-logam dengan berbagai alotrop, yang paling umum adalah fosfor putih, fosfor merah dan fosfor hitam. Arsenik (AS) adalah elemen metalloid dengan kilau logam dan sifat kimia yang mirip dengan fosfor, tetapi senyawa arsenik umumnya lebih stabil. Arsenik trioksida adalah arsenik oksida, AS2O3.
Elemen trivalen umum
Elemen trivalen adalah elemen kelompok IIIa dalam tabel periodik, diwakili oleh boron (b) dan gallium (GA). Kedua elemen ini memiliki 3 elektron di lapisan terluar.
- Boron (b) adalah elemen non-logam yang keras dan rapuh dengan warna hitam atau coklat. Di alam, sebagian besar ada dalam bentuk oksida atau boratnya, dan zat umum termasuk asam borat, boraks, dll.
- Gallium (GA) adalah logam lunak dengan titik leleh rendah. Titik lelehnya adalah sekitar 29,76 derajat, dan GaAs banyak digunakan sebagai bahan semikonduktor. Selain itu, gallium juga digunakan dalam produksi sel surya, LED, dll.
Metode doping umum
Saat ini ada dua metode utama, yaitu difusi dan implantasi ion:
- Difusi
Pertama, wafer semikonduktor dibersihkan untuk memastikan bahwa tidak ada kontaminasi di permukaannya. Selanjutnya, wafer silikon dipanaskan pada suhu tinggi (tungku difusi). Atom dopan dapat memasuki bahan semikonduktor, dan setelah difusi, pasca pemrosesan seperti anil dilakukan untuk menstabilkan distribusi dopan.
- Implantasi ion
Implantasi ion menggunakan tegangan tinggi untuk mempercepat dopan terionisasi ke kecepatan yang sangat tinggi, dan ion yang dipercepat secara tepat ditembak pada permukaan wafer silikon. Karena ion memiliki energi kinetik tinggi, mereka akan menembus permukaan wafer silikon dan memasuki interiornya.