Kuo skiriasi arseno dopingas ir fosforo dopingas pavienio kristalinio silicio

Abu yra N tipo puslaidininkiai, tačiau koks skirtumas tarp arseno ir fosforo dopingo vieno kristalo silicio? Vieno kristalo silicio metu arsenas (AS) ir fosforas (P) yra dažniausiai naudojami N tipo dopantai (pentavalentiniai elementai, teikiantys laisvus elektronus). Tačiau dėl atominės struktūros, fizinių savybių ir apdorojimo charakteristikų skirtumų jų dopingo poveikis ir taikymo scenarijai labai skiriasi.

I. Atominė struktūra ir gardelės poveikis

Atominis spindulys ir gardelės iškraipymas

Fosforas (P): su maždaug 1,06 Å atominiu spinduliu, šiek tiek mažesniu už silicį (1,11 Å), o dopuojant, kai sumažėja silicio gardelės iškraipymas, mažesnis stresas ir geresnis medžiagos stabilumas.

Arsenas (AS): su maždaug 1,19 Å atominiu spinduliu, didesniu už silicį, dopuojant AS rezultatus didesniais gardelės iškraipymais, potencialiai sukeliant daugiau defektų ir paveikiančias nešiklio mobilumą.

Savo padėtyje silicio metu abu dopentai pirmiausia veikia kaip pakaitalai (pakeičiantys silicio atomus). Tačiau dėl didesnio spindulio „Arsenic“ yra prastesnis gardelės atitikimas su siliciu, dėl kurio gali padidėti lokalūs defektai.

Ii. Elektros savybių skirtumai

Donoro energijos lygis ir jonizacijos energija

Fosforas (P): Donoro energijos lygis yra maždaug 0,044 eV nuo laidumo juostos dugno, todėl gaunama maža jonizacijos energija. Kambario temperatūroje jis yra beveik visiškai jonizuotas, o nešiklio (elektronų) koncentracija yra artima dopingo koncentracijai.

Arsenas (AS): Donoro energijos lygis yra maždaug 0,049 eV nuo laidumo juostos dugno, todėl gaunama šiek tiek didesnė jonizacijos energija. Esant žemai temperatūrai, ji yra neužbaigtai jonizuota, todėl nešiklio koncentracija yra šiek tiek mažesnė nei dopingo koncentracija. Esant aukštai temperatūrai (pvz., Virš 300 k), jonizacijos efektyvumas yra fosforo.

Vežėjo mobilumas

Fosforui ir silicis turi mažiau gardelės iškraipymų ir didesnį elektronų mobilumą (maždaug 1350 cm²/(V ・ s)).

Arseno dopingas sukelia šiek tiek mažesnį elektronų mobilumą (maždaug 1300 cm²/(V ・ S)) dėl gardelės iškraipymo ir daugiau defektų, tačiau skirtumas mažėja esant didelėms dopingo koncentracijoms.

Iii. Difuzijos ir apdorojimo charakteristikos

Difuzijos koeficientas

Fosforas (P): jo difuzijos koeficientas silicyje yra palyginti didelis (pvz., Maždaug 1E-13 cm²/s, esant 1100 ° C). Jo difuzijos greitis yra greitas esant aukštai temperatūrai, todėl ji yra tinkama formuoti gilias jungtis (pvz., Bipolinio tranzistoriaus emiteris).

Arsenas (AS): jo difuzijos koeficientas yra santykinai mažas (maždaug 1E-14 cm²/s, esant 1100 ° C). Jo difuzijos greitis yra lėtas, todėl jis tinkamas formuoti seklias jungtis (pvz., MOSFET ir „Ultra-Shallow Junction“ prietaisų šaltinis/kanalizacijos sritis).

Kietas tirpumas

Fosforas (P): Didžiausias jo kietas tirpumas silicyje yra maždaug 1 × 10² 30 atomai/cm³.

Arsenas (AS): jo kietas tirpumas yra dar didesnis, maždaug 2,2 × 10² 30 atomo/cm³. Tai leidžia didesnę dopingo koncentraciją ir yra tinkama Ohmic kontaktiniams sluoksniams, kuriems reikalingas didelis laidumas.

Jonų implantacijos charakteristikos

Arseno atominė masė (74,92 U) yra daug didesnė nei fosforo (30,97 U). Jonų implantacija leidžia pasiekti trumpesnį diapazoną ir seklesnį implantacijos gylį, todėl jis yra tinkamas tiksliai valdyti seklias jungties gylį. Kita vertus, fosforui reikalingas gilesnis implantacijos gylis, o dėl didesnio jo difuzijos koeficiento sunkiau valdyti.

Pagrindinius arseno ir fosforo, kaip N tipo dopantų, skirtumus vieno kristaliniame silicyje, skirtumai gali būti apibendrinti taip: fosforas tinka gilioms sankryžoms, vidutinio ir didelio koncentracijos dopingui, paprastam apdorojimui ir dideliam mobilumui; Nors „Arsenic“ tinka seklioms jungtims, didelės koncentracijos dopingo, tikslios jungties gylio kontrolės, tačiau turint didelį gardelės poveikį. Praktiniuose pritaikymuose reikia pasirinkti tinkamą dopantą, atsižvelgiant į prietaiso struktūrą (pvz., Junction gylio ir koncentracijos reikalavimus), proceso sąlygas (pvz., Difuzijos/implantacijos parametrus) ir našumo tikslus (pvz., Mobilumą ir laidumą).

„Semicorex“ siūlo aukštos kokybės pavienį kristaląSilicio produktaipuslaidininkyje. Jei turite klausimų ar jums reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Susisiekite su telefonu # +86-13567891907

El. Paštas: sales@semicorex.com