סמים טומאה הם צעד חשוב מאוד בייצור שבבים. כמעט כל המעגלים המשולבים, נוריות ה- LED, מכשירי הכוח וכו 'דורשים סמים. אז למה לסמים? מהן שיטות הסמים? מה תפקיד הסמים?
למה לסמים?
לסיליקון מהותי מוליכות לקויה. יש להכניס כמות קטנה של זיהומים לסיליקון מהותי כדי להגדיל את מספר האלקטרונים או החורים הזזים כדי לשפר את תכונותיו החשמליות כך שהסיליקון יוכל לעמוד בסטנדרטים לייצור מוליכים למחצה.
מהו סיליקון מהותי?
סיליקון פנימי מתייחס לסיליקון טהור, סיליקון שאינו מסומם בשום זיהומים, ומספר האלקטרונים והחורים החופשיים שלו שווה. סיליקון פנימי הוא חומר מוליך למחצה עם מוליכות ירודה בטמפרטורת החדר.
מהו סיליקון מסוג N?
סיליקון מסוג N מיוצר על ידי סמים סיליקון טהור עם אלמנטים פנטוואליים (כמו P, AS וכו '). אטומים של יסודות פנטוונטנטיים כמו זרחן וארסן מחליפים את מיקום אטומי הסיליקון. מכיוון שהסיליקון הוא 4- varent, יהיה אלקטרון נוסף. האלקטרונים הנוספים יכולים לנוע בחופשיות ולשאת מטען שלילי. N פירושו שלילי.
N+: מוליך למחצה מסומם כבד מסוג N. N-: מוליכים למחצה מסוממים קלות.
מהו סיליקון מסוג P?
סיליקון מסוג P מיוצר על ידי סמים סיליקון טהור עם יסודות טריוולנטיים (כמו B, GA וכו '). אטומים של אלמנטים טריוולנטיים כמו בורון וגליום מחליפים את מיקום אטומי הסיליקון, אך בהשוואה לאטומי סיליקון, הוא חסר אלקטרון. חור מופיע במצב בו האלקטרון חסר. לחור עצמו מטען חיובי ויכול לקבל אלקטרונים, ולכן הוא נקרא סיליקון מסוג P. P מייצג חיובי.
P+, שפירושו מוליכים למחצה מסוממים מאוד מסוג P עם ריכוז גבוה. P-, שמשמעותו מוליך למחצה מסוג P עם ריכוז סמים נמוך.
אלמנטים נפוצים
אלמנטים פנטוולנטיים הם יסודות VA קבוצתיים בטבלה המחזורית, המיוצגת על ידי P ו- AS. לשני האלמנטים הללו יש 5 אלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר, 4 מהם יכולים ליצור קשרים קוולנטיים עם אטומי סיליקון, והשאר אחד שנותר הוא אלקטרון חופשי.
זרחן (P) הוא אלמנט לא מתכתי עם מגוון של אלוטרופים, שהנפוצים שבהם הם זרחן לבן, זרחן אדום וזרחן שחור. ארסן (AS) הוא אלמנט מתכתי עם ברק מתכתי ותכונות כימיות הדומות לזרחן, אך תרכובות ארסן בדרך כלל יציבות יותר. טריוקד ארסן הוא תחמוצת ארסן, AS2O3.
אלמנטים משותפים נפוצים
אלמנטים משולבים הם אלמנטים של קבוצה IIIA בטבלה המחזורית, המיוצגת על ידי בורון (ב) וגליום (GA). לשני האלמנטים הללו יש 3 אלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר.
- בורון (ב) הוא אלמנט קשה ושביר שאינו מתכתי עם צבע שחור או חום. בטבע הוא קיים לרוב בצורה של תחמוצות או בורטים שלו, וחומרים נפוצים כוללים חומצה בורית, בורקס וכו '.
- גליום (GA) הוא מתכת רכה עם נקודת התכה נמוכה. נקודת ההיתוך שלה היא בערך 29.76 מעלות, ו- GAAs נמצאים בשימוש נרחב כחומר מוליך למחצה. בנוסף, גליום משמש גם לייצור תאים סולאריים, נוריות LED וכו '.
שיטות סמים נפוצות
ישנן כיום שתי שיטות עיקריות, כלומר דיפוזיה והשתלת יונים:
- פִּעַפּוּעַ
ראשית, מנקה את הוופל המוליכים למחצה כדי להבטיח כי אין זיהום על פני השטח שלו. לאחר מכן, רקיק הסיליקון מחומם בטמפרטורה גבוהה (תנור דיפוזיה). אטומי דופנט יכולים להיכנס לחומר המוליכים למחצה, ואחרי דיפוזיה, מתבצעת לאחר עיבוד כמו חישול כדי לייצב את התפלגות הסמים.
- השתלת יונים
השתלת יונים משתמשת במתח גבוה כדי להאיץ דופקים מיוננים למהירויות גבוהות מאוד, והיונים המואצים נורים במדויק על פני רקיק הסיליקון. מכיוון שהיונים הם בעלי אנרגיה קינטית גבוהה, הם ינהרו לפני השטח של רקיק הסיליקון וייכנסו לפנים שלה.
