Dopingproces van halfgeleiders

Een van de unieke eigenschappen van halfgeleidermaterialen is dat hun geleidbaarheid, evenals hun geleidbaarheidstype (N-type of P-type), kan worden gecreëerd en gecontroleerd via een proces dat doping wordt genoemd. Dit omvat het introduceren van gespecialiseerde onzuiverheden, bekend als doteermiddelen, in het materiaal om verbindingen op het oppervlak van de wafer te vormen. De industrie maakt gebruik van twee belangrijke dopingtechnieken: thermische diffusie en ionenimplantatie.

Bij thermische diffusie worden doteringsmaterialen in het blootgestelde oppervlak van de bovenste laag van de wafel geïntroduceerd, meestal met behulp van openingen in de siliciumdioxidelaag. Door warmte toe te passen diffunderen deze doteermiddelen in het lichaam van de wafer. De hoeveelheid en diepte van deze diffusie worden gereguleerd door specifieke regels die zijn afgeleid van chemische principes, die bepalen hoe doteerstoffen bij verhoogde temperaturen binnen de wafer bewegen.

Bij ionenimplantatie gaat het daarentegen om het rechtstreeks injecteren van doteringsmaterialen in het oppervlak van de wafer. De meeste doteringsatomen die worden geïntroduceerd, blijven stationair onder de oppervlaktelaag. Net als bij thermische diffusie wordt de beweging van deze geïmplanteerde atomen ook gecontroleerd door diffusieregels. Ionenimplantatie heeft de oudere thermische diffusietechniek grotendeels vervangen en is nu essentieel bij de productie van kleinere en complexere apparaten.

Gemeenschappelijke dopingprocessen en -toepassingen

1. Diffusiedoping: bij deze methode worden onzuiverheidsatomen in een siliciumwafel gediffundeerd met behulp van een diffusieoven op hoge temperatuur, die een diffusielaag vormt. Deze techniek wordt voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van grootschalige geïntegreerde schakelingen en microprocessors.

2. Ionenimplantatie Doping: bij dit proces worden onzuivere ionen rechtstreeks in de siliciumwafel geïnjecteerd met een ionenimplantator, waardoor een ionenimplantatielaag ontstaat. Het maakt een hoge dopingconcentratie en nauwkeurige controle mogelijk, waardoor het geschikt is voor de productie van chips met hoge integratie en hoge prestaties.

3. Doping door chemische dampafzetting: Bij deze techniek wordt een gedoteerde film, zoals siliciumnitride, gevormd op het oppervlak van de siliciumwafel door middel van chemische dampafzetting. Deze methode biedt uitstekende uniformiteit en herhaalbaarheid, waardoor deze ideaal is voor de productie van gespecialiseerde chips.

4. Epitaxiale dotering: Deze benadering omvat het epitaxiaal laten groeien van een gedoteerde monokristallijne laag, zoals met fosfor gedoteerd siliciumglas, op een monokristallijn substraat. Het is bijzonder geschikt voor het vervaardigen van sensoren met een hoge gevoeligheid en hoge stabiliteit.

5. Oplossingsmethode: De oplossingsmethode maakt het mogelijk om de dopingconcentraties te variëren door de samenstelling van de oplossing en de onderdompelingstijd te regelen. Deze techniek is toepasbaar op veel materialen, vooral die met poreuze structuren.

6. Vapour Deposition-methode: Deze methode omvat het vormen van nieuwe verbindingen door externe atomen of moleculen te laten reageren met die op het oppervlak van het materiaal, waardoor de dopingmaterialen onder controle worden gehouden. Het is bijzonder geschikt voor het doteren van dunne films en nanomaterialen.

Elk type dopingproces heeft zijn unieke kenmerken en toepassingsmogelijkheden. Bij praktisch gebruik is het belangrijk om het juiste dopingproces te selecteren op basis van specifieke behoeften en materiaaleigenschappen om optimale dopingresultaten te bereiken.

Dopingtechnologie heeft een breed scala aan toepassingen op verschillende gebieden:

• Productie van halfgeleiders:Doping is een kerntechnologie in de productie van halfgeleiders, die voornamelijk wordt gebruikt om transistors, geïntegreerde schakelingen, zonnecellen en meer te maken. Het dopingproces wijzigt de geleidbaarheid en opto-elektronische eigenschappen van halfgeleiders, waardoor apparaten aan specifieke functionele en prestatie-eisen kunnen voldoen.
• Elektronische verpakking:Bij elektronische verpakkingen wordt dopingtechnologie gebruikt om de thermische geleidbaarheid en elektrische eigenschappen van verpakkingsmaterialen te verbeteren. Dit proces verbetert zowel de warmteafvoerprestaties als de betrouwbaarheid van elektronische apparaten.
• Chemische sensoren:Doping wordt veel toegepast op het gebied van chemische sensoren voor de productie van gevoelige membranen en elektroden. Door de gevoeligheid en reactiesnelheid van sensoren te veranderen, vergemakkelijkt doping de ontwikkeling van apparaten met een hoge gevoeligheid, selectiviteit en snelle responstijden.
• Biosensoren:Op het gebied van biosensoren wordt op vergelijkbare wijze dopingtechnologie gebruikt om biochips en biosensoren te vervaardigen. Dit proces wijzigt de elektrische eigenschappen en biologische kenmerken van biomaterialen, wat leidt tot biosensoren die zeer gevoelig, specifiek en kosteneffectief zijn.
• Andere velden:Dopingtechnologie wordt ook gebruikt in verschillende materialen, waaronder magnetische, keramische en glasmaterialen. Door doping kunnen de magnetische, mechanische en optische eigenschappen van deze materialen worden gewijzigd, wat resulteert in hoogwaardige materialen en apparaten.

Als cruciale materiaalmodificatietechniek is dopingtechnologie een integraal onderdeel van meerdere vakgebieden. Het voortdurend verbeteren en verfijnen van het dopingproces is essentieel voor het bereiken van hoogwaardige materialen en apparaten.

Semicorex aanbiedingenhoogwaardige SiC-oplossingenvoor het diffusieproces van halfgeleiders. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com