การเติมสารเจือจางเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการผลิตชิป วงจรรวมเกือบทั้งหมดไฟ LED อุปกรณ์พลังงาน ฯลฯ ต้องใช้ยาสลบ ทำไมต้องเติม? วิธียาสลบคืออะไร? บทบาทของยาสลบคืออะไร?
ทำไมต้องเติม?
ซิลิคอนภายในมีค่าการนำไฟฟ้าที่ไม่ดี มีความจำเป็นที่จะต้องแนะนำสิ่งสกปรกเล็กน้อยในซิลิคอนภายในเพื่อเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนหรือหลุมที่เคลื่อนย้ายได้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าเพื่อให้ซิลิกอนสามารถทำตามมาตรฐานสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
ซิลิคอนที่แท้จริงคืออะไร?
ซิลิคอนภายในหมายถึงซิลิคอนบริสุทธิ์ซิลิคอนที่ไม่ได้เจือด้วยสิ่งสกปรกใด ๆ และจำนวนอิเล็กตรอนและหลุมอิสระนั้นเท่ากัน ซิลิคอนภายในเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าที่ไม่ดีที่อุณหภูมิห้อง
ซิลิคอนประเภท N คืออะไร?
ซิลิคอนชนิด N ทำโดยการเติมซิลิคอนบริสุทธิ์ด้วยองค์ประกอบเพนทาวาเลนต์ (เช่น P, AS, ฯลฯ ) อะตอมขององค์ประกอบเพนตาเวลเช่นฟอสฟอรัสและสารหนูแทนที่ตำแหน่งของอะตอมซิลิกอน เนื่องจากซิลิคอนคือ 4- Valent จะมีอิเล็กตรอนพิเศษ อิเล็กตรอนพิเศษสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและมีประจุลบ n หมายถึงลบ
N+: เซมิคอนดักเตอร์ N-type เจืออย่างหนัก N-: เซมิคอนดักเตอร์ N-type เจือเบา ๆ
ซิลิกอนชนิด P คืออะไร?
ซิลิกอนชนิด P ทำโดยการเติมซิลิคอนบริสุทธิ์ด้วยองค์ประกอบ trivalent (เช่น B, GA ฯลฯ ) อะตอมขององค์ประกอบ trivalent เช่นโบรอนและแกลเลียมแทนที่ตำแหน่งของอะตอมซิลิกอน แต่เมื่อเทียบกับอะตอมซิลิกอนมันขาดอิเล็กตรอน รูปรากฏขึ้นในตำแหน่งที่อิเล็กตรอนหายไป หลุมตัวเองมีประจุบวกและสามารถรับอิเล็กตรอนได้ดังนั้นจึงเรียกว่าซิลิกอนชนิด P P หมายถึงบวก
P+ซึ่งหมายถึงเซมิคอนดักเตอร์ P-type ที่มีความเข้มข้นสูง P- ซึ่งหมายถึงเซมิคอนดักเตอร์ P-type ที่มีความเข้มข้นของยาสลบต่ำ
องค์ประกอบ Pentavalent ทั่วไป
องค์ประกอบ Pentavalent เป็นองค์ประกอบกลุ่ม VA ในตารางธาตุซึ่งแสดงด้วย P และ AS องค์ประกอบทั้งสองนี้มีอิเล็กตรอน 5 ตัวในชั้นนอกสุดซึ่ง 4 อย่างสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมซิลิกอนและอีกอันที่เหลือเป็นอิเล็กตรอนอิสระ
ฟอสฟอรัส (P) เป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะที่มี allotropes ที่หลากหลายซึ่งพบได้บ่อยที่สุดคือฟอสฟอรัสสีขาวฟอสฟอรัสสีแดงและฟอสฟอรัสสีดำ สารหนู (AS) เป็นองค์ประกอบ metalloid ที่มีความมันวาวโลหะและคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกับฟอสฟอรัส แต่สารประกอบสารหนูมักจะมีเสถียรภาพมากขึ้น สารหนูไตรออกไซด์เป็นสารหนูออกไซด์ AS2O3
องค์ประกอบสามเท่า
องค์ประกอบของ Trivalent เป็นองค์ประกอบกลุ่ม IIIA ในตารางธาตุซึ่งแสดงโดย Boron (B) และ Gallium (GA) องค์ประกอบทั้งสองนี้มีอิเล็กตรอน 3 ตัวในชั้นนอกสุด
- โบรอน (B) เป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะที่แข็งและเปราะที่มีสีดำหรือสีน้ำตาล ในธรรมชาติส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปแบบของออกไซด์หรือ borates และสารทั่วไป ได้แก่ กรดบอริกบอแรกซ์ ฯลฯ
- Gallium (GA) เป็นโลหะอ่อนที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ จุดหลอมเหลวของมันอยู่ที่ประมาณ 29.76 องศาและ GAAs ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังใช้แกลเลียมในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ LED ฯลฯ
วิธีการยาสลบทั่วไป
ปัจจุบันมีสองวิธีหลักคือการแพร่กระจายและการฝังไอออน:
- การแพร่กระจาย
ขั้นแรกให้ทำความสะอาดเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการปนเปื้อนบนพื้นผิวของมัน ต่อจากนั้นเวเฟอร์ซิลิคอนจะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูง (เตาเผา) อะตอมเจือปนสามารถเข้าสู่วัสดุเซมิคอนดักเตอร์และหลังจากการแพร่กระจายการโพสต์การประมวลผลเช่นการหลอมจะดำเนินการเพื่อรักษาเสถียรภาพการกระจายของสารเจือปน
- การฝังไอออน
การปลูกถ่ายไอออนใช้แรงดันสูงเพื่อเร่งสารเจือปนที่แตกตัวเป็นไอออนเป็นความเร็วสูงมากและไอออนเร่งความเร็วจะถูกยิงอย่างแม่นยำที่พื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอน เนื่องจากไอออนมีพลังงานจลน์สูงพวกมันจะเจาะพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนและเข้าสู่ภายใน