Yarimoʻtkazgichlarni dopingi

Yarimoʻtkazgichlarni dopingi (nem. legieren — „qotishma“, lotincha. ligare — „bogʻlash“) — yarimoʻtkazgichning elektr xususiyatlarini, xususan uning oʻtkazuvchanlik turini nazorat ostida oʻzgartirish uchun oz miqdordagi aralashmalar yoki tarkibiy nuqsonlarni kiritish.

Yarimoʻtkazgichli qurilmalarni ishlab chiqarishda doping eng muhim texnologik jarayonlardan biridir(tuzlash va choʻktirish bilan birga).

Doping maqsadlari

Band diagrammasi

Asosiy maqsad-berilgan xususiyatlarni olish uchun yarimoʻtkazgich hajmidagi oʻtkazuvchanlik turini va tashuvchilarning kontsentratsiyasini oʻzgartirish (oʻtkazuvchanlik, p-n birikmasining kerakli silliqligini olish). Kremniy uchun eng keng tarqalgan qotishma aralashmalari fosfor va mishyak (n-oʻtkazuvchanlik turini olish imkonini beradi) va bor (p-tip).

Nosimmetrik va muvozanatsiz p-n-birikmalar

Doping darajasiga (donor va akseptor aralashmalarining kontsentratsiyasi) qarab, nosimmetrik va assimetrik p-n birikmalari ajralib turadi. Nosimmetrik oʻtishlarda yarimoʻtkazgich mintaqalarida tashuvchilarning kontsentratsiyasi deyarli bir xil. Asimmetrik oʻtishlarda konsentratsiyalar koʻp marta farq qilishi mumkin.

Doping usullari

Hozirgi vaqtda texnologik jihatdan doping uchta usulda amalga oshiriladi: ion implantatsiyasi, yadroviy doping (neytron transmutatsion doping, NTL) va termal diffuziya.

Ion implantatsiyasi

Ion implantatsiyasi asboblar parametrlarini termal diffuziyaga qaraganda aniqroq boshqarish va aniqroq p-n oʻtishlarini olish imkonini beradi. Texnologik jihatdan bir necha bosqichda amalga oshiriladi:

Nopoklik atomlarini plazmadan (gazdan) haydash (implantatsiya qilish).
Nopoklikni faollashtirish, pn-birikmasining chuqurligi va silliqligini tavlanish orqali nazorat qilish .

Ion implantatsiyasi quyidagi parametrlar bilan boshqariladi:

doza — nopoklik miqdori;
energiya — nopoklikning chuqurligini aniqlaydi (qanchalik baland boʻlsa, chuqurroq);
tavlanish harorati — qanchalik yuqori boʻlsa, ifloslik tashuvchilarning qayta taqsimlanishi tezroq sodir boʻladi;
tavlanish vaqti — qanchalik uzoq boʻlsa, ifloslanishning qayta taqsimlanishi kuchliroq boʻladi.

Neytron transmutatsion doping

Neytron-transmutatsiya dopingida dopant aralashmalari yarimoʻtkazgichga kiritilmaydi, balki boshlangʻich moddaning atomlaridan (kremniy, galliy arsenidi) neytronlar bilan nurlanish natijasida kelib chiqadigan yadro reaktsiyalari natijasida hosil boʻladi („transmutatsiya“). NTL nopoklik atomlarining ayniqsa bir tekis taqsimlanishi bilan monokristalli kremniy olish imkonini beradi. Usul asosan substratni doping qilish uchun ishlatiladi, ayniqsa elektr elektron qurilmalari uchun.

Nurlangan modda kremniy boʻlsa, ³⁰ Si kremniy izotopidan termal neytronlar oqimi taʼsirida radioaktiv izotop ³¹ Si hosil boʻladi, soʻngra yarimparchalanish davri taxminan 157 minut boʻlgan beta-parchalanadi va hosil boʻladi. fosforning barqaror izotopi ³¹ P. Olingan barqaror izotop ³¹ P kremniyda n-tipli oʻtkazuvchanlikni hosil qiladi. „Neytron oqimining taʼsiri ostida kremniyda fosfor atomlarining bir xil birikmalari paydo boʻladi.“ ^[1]

Rossiyada AES reaktorlarida va elektr energiyasi ishlab chiqarishga zarar bermasdan sanoat miqyosida kremniyni neytron-transmutatsiya doping qilish imkoniyati 1980 yilda namoyish etilgan.

2004 yil — diametri 85 mm gacha boʻlgan kremniy quymalarini qotishma texnologiyasi sanoatda, xususan, Leningrad AESda qoʻllandi ^[2] .
2022 yil — Tomsk politexnika universitetining tadqiqot reaktorida kremniyni yadroviy qotishma sanoat majmuasi ishga tushirildi (juda katta oʻlchamlar — 200 mm dan ortiq ingotlar, yiliga 4 tonnagacha).

Dunyoda yiliga 150 tonnaga yaqin yadroviy qotishma kremniy ishlab chiqariladi, 2 ta oʻnlab nurlanish qurilmalarida (Germaniya, Avstraliya, Janubiy Koreyada…). Nurlangan xom ashyo boʻlgan" kuchli " kremniy Xitoyga sotiladi, u yerda elektronika sanoatining global qoʻshimcha qiymatining katta qismi toʻplangan.

Termal diffuziya

Termal diffuziya quyidagi bosqichlarni oʻz ichiga oladi:

Qotishma materialining choʻkishi .
Nopoklikni qotishma materialga tushirish uchun issiqlik bilan ishlov berish (tavlanish).
Qotishma materialini olib tashlash.

Sm. Shuningdek

nopoklik
yarimoʻtkazgichli materiallar

Eslatmalar

↑ Sibirda Rossiyada birinchi marta yirik kremniy nurlanishni boshladi-Rossiya gazetasi
↑ „Leningrad atom stansiyasidagi radiatsiya texnologiyalari“. 2016-yil 11-aprelda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2016-yil 23-iyul.

Adabiyot

Glazov V. M., Zemskov V. S. Yarimoʻtkazgichlarni dopingning fizik-kimyoviy asoslari. — M., Nauka, 1967. — 371 b.

[rg-1] Sibirda Rossiyada birinchi marta yirik kremniy nurlanishni boshladi-Rossiya gazetasi

[2] „Leningrad atom stansiyasidagi radiatsiya texnologiyalari“. 2016-yil 11-aprelda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2016-yil 23-iyul.

[1]

[2]