Mis vahe on arseeni dopingul ja fosfori dopingul üksikkristalli räni

Mõlemad on N-tüüpi pooljuhid, kuid mis vahe on arseeni ja fosfori dopingu vahel ühekristallilises räni? Ühekristallilise räni korral on arseen (AS) ja fosfor (p) mõlemad tavaliselt kasutatavad N-tüüpi dopandid (pentavalentsed elemendid, mis pakuvad vabasid elektrone). Kuid aatomi struktuuri, füüsikaliste omaduste ja töötlemisomaduste erinevuste tõttu erinevad nende dopingumõjud ja rakenduse stsenaariumid märkimisväärselt.

I. Aatomi struktuur ja võre mõjud

Aatomiraadius ja võre moonutamine

Fosfor (P): aatomiraadiusega umbes 1,06 Å, pisut väiksem kui räni (1,11 Å), doping kui räni võre moonutamine, madalam pinge ja parem materjali stabiilsus.

Arseen (AS): aatomiraadiusega umbes 1,19 Å, mis on suurem kui räni, doping, mille tulemuseks on suurem võre moonutamine, mis potentsiaalselt toob kaasa rohkem puudusi ja mõjutades kandja liikuvust.

Räni positsioonis toimivad mõlemad dopandid peamiselt asendusdopantidena (asendades räni aatomeid). Suurema raadiuse tõttu on arseenil aga räni kehvem võre matš, mis võib potentsiaalselt põhjustada lokaliseeritud defektide suurenemist.

Ii. Erinevused elektriliste omaduste osas

Doonori energiatase ja ionisatsioonienergia

Fosfor (P): doonori energia tase on juhtivuse riba põhjast umbes 0,044 eV, mille tulemuseks on madal ionisatsioonienergia. Toatemperatuuril on see peaaegu täielikult ioniseeritud ja kandja (elektroni) kontsentratsioon on dopingu kontsentratsiooni lähedal.

Arseen (AS): doonori energia tase on juhtivuse riba põhjast umbes 0,049 eV, mille tulemuseks on pisut kõrgem ionisatsioonienergia. Madalatel temperatuuridel on see mittetäielikult ioniseeritud, mille tulemuseks on kandekontsentratsioon pisut madalam kui dopingu kontsentratsioon. Kõrgetel temperatuuridel (nt üle 300 K) läheneb ionisatsiooni efektiivsus fosforile.

Vedaja liikuvus

Fosfor-legeeritud ränil on vähem võremoonutusi ja suurem elektronide liikuvus (umbes 1350 cm²/(v ・ s)).

Arseeni dopingu tulemuseks on võre moonutuse ja rohkem defektide tõttu pisut madalam elektronide liikuvus (umbes 1300 cm²/(v ・ s)), kuid erinevus väheneb kõrge dopingukontsentratsiooni korral.

Iii. Difusiooni- ja töötlemisomadused

Difusioonikoefitsient

Fosfor (P): selle difusioonikoefitsient räni on suhteliselt suur (nt umbes 1e-13 cm²/s temperatuuril 1100 ° C). Selle difusiooni kiirus on kiire temperatuuriga kiire, muutes selle sobivaks sügavateks ristmikeks (näiteks bipolaarse transistori emitter).

Arseen (AS): selle difusioonikoefitsient on suhteliselt väike (umbes 1e-14 cm²/s temperatuuril 1100 ° C). Selle difusiooni kiirus on aeglane, muutes selle sobivaks madalate ristmike moodustamiseks (näiteks MOSFETi ja ultra-shallow ristmike seadmete lähte-/äravoolupiirkond).

Kindel lahustuvus

Fosfor (P): selle maksimaalne tahke lahustuvus räni korral on umbes 1 × 10²¹ aatomid/cm³.

Arseen (AS): selle tahke lahustuvus on veelgi suurem, umbes 2,2 × 10²¹ aatomid/cm³. See võimaldab suuremat dopingukontsentratsiooni ja sobib kõrge juhtivuse vajalike kontaktikihtide jaoks.

Ioonide implanteerimise omadused

Arseeni aatomimass (74,92 U) on palju suurem kui fosfori mass (30,97 U). Ioonide implanteerimine võimaldab lühemat vahemikku ja madalamat implanteerimissügavust, muutes selle sobivaks madalate ristmike sügavuste täpseks kontrollimiseks. Fosforit seevastu nõuab sügavamat implanteerimissügavust ja selle suurema difusioonikoefitsiendi tõttu on seda raskem kontrollida.

Arseeni ja fosfori peamised erinevused N-tüüpi dopantidena ühekristallilise räni korral võib kokku võtta järgmiselt: fosforo sobib sügavateks ristmikeks, keskmise ja kõrge kontsentratsiooni leotamiseks, lihtsaks töötlemiseks ja suureks liikuvuseks; Kuigi arseen sobib madalateks ristmikeks, on kõrge kontsentratsiooniga doping, täpne ristmiku sügavuse kontroll, kuid oluliste võrefektidega. Praktilistes rakendustes tuleb sobiv dopant valida seadme struktuuri (nt ristmiku sügavuse ja kontsentratsiooni nõuded), protsessitingimuste (nt difusiooni/implantatsiooni parameetrite) ning jõudluse eesmärkide (nt liikuvus ja juhtivuse) põhjal.

Semicorex pakub kvaliteetset üksikkristalliRäni tootedpooljuht. Kui teil on päringuid või kui vajate lisateavet, ärge kartke meiega ühendust võtta.

Kontakti telefon # +86-13567891907

E -post: sales@semicorex.com