Quá trình Doping là gì?

Trong sản xuất độ tinh khiết cực caobánh xốp, tấm wafer phải đạt tiêu chuẩn độ tinh khiết trên 99,999999999% để đảm bảo các tính chất cơ bản của chất bán dẫn. Nghịch lý thay, để đạt được cấu trúc chức năng của các mạch tích hợp, các tạp chất cụ thể phải được đưa cục bộ lên bề mặt tấm bán dẫn thông qua các quá trình pha tạp. Điều này là do silicon đơn tinh thể nguyên chất có nồng độ chất mang tự do cực kỳ thấp ở nhiệt độ môi trường. Độ dẫn điện của nó gần bằng chất cách điện nên không thể tạo thành dòng điện hiệu dụng. Quá trình pha tạp giải quyết vấn đề này bằng cách điều chỉnh các yếu tố pha tạp và nồng độ pha tạp.

Hai kỹ thuật doping chính thống:

1. Khuếch tán nhiệt độ cao là phương pháp thông thường để pha tạp chất bán dẫn. Ý tưởng là xử lý chất bán dẫn ở nhiệt độ cao, khiến các nguyên tử tạp chất khuếch tán từ bề mặt chất bán dẫn vào bên trong nó. Vì các nguyên tử tạp chất thường lớn hơn nguyên tử bán dẫn nên chuyển động nhiệt của các nguyên tử trong mạng tinh thể là cần thiết để giúp các tạp chất này chiếm giữ các khoảng trống xen kẽ. Bằng cách kiểm soát cẩn thận các thông số nhiệt độ và thời gian trong quá trình khuếch tán, có thể kiểm soát hiệu quả sự phân bố tạp chất dựa trên đặc tính này. Phương pháp này có thể được sử dụng để tạo ra các mối nối pha tạp sâu, chẳng hạn như cấu trúc giếng đôi trong công nghệ CMOS.

2. Cấy ion là kỹ thuật pha tạp chính trong sản xuất chất bán dẫn, có một số ưu điểm, chẳng hạn như độ chính xác pha tạp cao, nhiệt độ xử lý thấp và ít gây hư hại cho vật liệu nền. Cụ thể, quá trình cấy ion đòi hỏi phải ion hóa các nguyên tử tạp chất để tạo ra các ion tích điện, sau đó gia tốc các ion này thông qua một điện trường cường độ cao để tạo thành chùm ion năng lượng cao. Bề mặt bán dẫn sau đó được tác động bởi các ion chuyển động nhanh này, cho phép cấy ghép chính xác với độ sâu pha tạp có thể điều chỉnh được. Kỹ thuật này đặc biệt hữu ích để tạo ra các cấu trúc tiếp giáp nông, chẳng hạn như vùng nguồn và vùng thoát của MOSFET, đồng thời cho phép kiểm soát độ chính xác cao đối với sự phân bố và nồng độ tạp chất.

Các yếu tố liên quan đến Doping:

1. Yếu tố doping

Chất bán dẫn loại N được hình thành bằng cách đưa vào các nguyên tố Nhóm V (chẳng hạn như phốt pho và asen), trong khi chất bán dẫn loại P được hình thành bằng cách đưa vào các nguyên tố Nhóm III (chẳng hạn như boron). Trong khi đó, độ tinh khiết của các nguyên tố pha tạp ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của vật liệu pha tạp, với chất pha tạp có độ tinh khiết cao giúp giảm thiểu các khuyết tật phát sinh.

2. Nồng độ Doping

Chất bán dẫn loại N được hình thành bằng cách đưa vào các nguyên tố Nhóm V (chẳng hạn như phốt pho và asen), trong khi chất bán dẫn loại P được hình thành bằng cách đưa vào các nguyên tố Nhóm III (chẳng hạn như boron). Trong khi đó, độ tinh khiết của các nguyên tố pha tạp ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của vật liệu pha tạp, với chất pha tạp có độ tinh khiết cao giúp giảm thiểu các khuyết tật phát sinh.

3. Thông số kiểm soát quy trình

Hiệu ứng khuếch tán của các nguyên tử tạp chất bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thời gian và điều kiện khí quyển. Trong cấy ion, độ sâu pha tạp và độ đồng đều được xác định bởi năng lượng ion, liều lượng và góc tới.

---

Semicorex cung cấp chất lượng caoGiải pháp SiCTrong sản xuất độ tinh khiết cực cao