2025-08-04
Mindkettő N-típusú félvezetők, de mi a különbség az arzén és a foszfor-dopping között az egykristályos szilíciumban? Az egykristályos szilíciumban az arzén (AS) és a foszfor (P) egyaránt használt N-típusú adalékanyagok (pentavalent elemek, amelyek szabad elektronokat biztosítanak). Az atomszerkezet, a fizikai tulajdonságok és a feldolgozási jellemzők különbségei miatt azonban doppinghatásaik és alkalmazási forgatókönyveik jelentősen különböznek.
I. atomszerkezet és rácshatások
Atomsugár és rács torzítás
Foszfor (P): Körülbelül 1,06 Å atomsugárral, kissé kisebb, mint a szilícium (1,11 Å), doppingolva, mivel az eredmények kevésbé torzulnak a szilíciumrács, az alacsonyabb stressz és a jobb anyagi stabilitás.
Arzén (AS): Körülbelül 1,19 Å atomsugárral, amely nagyobb, mint a szilícium, doppingolva, mivel nagyobb rácsos torzulást eredményez, potenciálisan több hibát vezet be és befolyásolja a hordozó mobilitást.
A szilíciumon belüli helyzetükben mindkét doppant elsősorban helyettesítési adalékanyagként működik (a szilíciumatomok helyettesítése). Nagyobb sugárának köszönhetően azonban az arzénnek rosszabb rácsos mérkőzése van a szilikonnal, ami potenciálisan a lokalizált hibák növekedéséhez vezet.
Ii. Különbségek az elektromos tulajdonságokban
Donor energiaszint és ionizációs energia
Phosphorus (P): A donor energiaszintje körülbelül 0,044 eV a vezető sáv aljától, ami alacsony ionizációs energiát eredményez. Szobahőmérsékleten szinte teljesen ionizálódik, és a hordozó (elektron) koncentrációja közel van a doppingkoncentrációhoz.
Arzén (AS): A donor energiaszintje körülbelül 0,049 eV a vezető sáv aljától, ami valamivel magasabb ionizációs energiát eredményez. Alacsony hőmérsékleten nem teljes mértékben ionizálódik, ami a hordozó koncentrációját valamivel alacsonyabb, mint a dopping koncentráció. Magas hőmérsékleten (például 300 K felett) az ionizációs hatékonyság közeledik a foszforhoz.
Szállító mobilitás
A foszfor-adalékolt szilikon kevesebb rácsos torzulást és nagyobb elektronmobilitással rendelkezik (kb. 1350 cm²/(v ・ s)).
Az arzén dopping valamivel alacsonyabb elektronmobilitást eredményez (kb. 1300 cm²/(v ・ s)) a rács torzulása és több hibája miatt, de a különbség magas doppingkoncentrációban csökken.
Iii. Diffúziós és feldolgozási jellemzők
Diffúziós együttható
Foszfor (P): A szilícium diffúziós együtthatója viszonylag nagy (például körülbelül 1E-13 cm²/s 1100 ° C-on). Diffúziós sebessége magas hőmérsékleten gyors, így alkalmas mély csomópontok kialakítására (például a bipoláris tranzisztor kibocsátására).
Arzén (AS): Diffúziós együtthatója viszonylag kicsi (körülbelül 1E-14 cm²/s 1100 ° C-on). Diffúziós sebessége lassú, így alkalmas sekély csomópontok kialakítására (például a MOSFET és az Ultra-Shallow Junction eszközök forrás/lefolyó régiója).
Szilárd oldhatóság
Phosphorus (P): maximális szilárd oldhatósága szilíciumban körülbelül 1 × 10²cc atom/cm3.
Arzén (AS): Szilárd oldhatósága még magasabb, körülbelül 2,2 × 10²cc atom/cm3. Ez lehetővé teszi a magasabb doppingkoncentrációkat, és alkalmas az ohmikus érintkezési rétegekhez, amelyek magas vezetőképességet igényelnek.
Ion implantációs jellemzők
Az arzén (74,92 U) atomtömege sokkal nagyobb, mint a foszfor (30,97 U). Az ion beültetése lehetővé teszi a rövidebb tartományt és a sekélyebb implantációs mélységet, így alkalmassá teszi a sekély csomópont mélységének pontos ellenőrzését. A foszfor viszont mélyebb beültetési mélységet igényel, és nagyobb diffúziós együtthatója miatt nehezebb ellenőrizni.
Az arzén és a foszfor, mint N-típusú adalékanyagok közötti kulcsfontosságú különbségek az egykristályos szilíciumban az alábbiak szerint foglalhatók össze: a foszfor mély csomópontokhoz, közepes-magas koncentráció-doppinghoz, egyszerű feldolgozáshoz és nagy mobilitáshoz alkalmas; Míg az arzén alkalmas sekély csomópontokra, a magas koncentrációjú dopping, a pontos csomópont mélységszabályozása, de jelentős rácshatásokkal. Gyakorlati alkalmazásokban a megfelelő doppantot az eszköz szerkezetének (például a csomópont mélységének és a koncentráció követelményei), a folyamat feltételei (például diffúziós/implantációs paraméterek) és a teljesítménycélok (például a mobilitás és vezetőképesség) alapján kell kiválasztani.
A Semicorex kiváló minőségű egykristályt kínálSzilíciumtermékekfélvezetőben. Ha bármilyen kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.
KAPCSOLATOS telefonszám # +86-13567891907
E -mail: sales@semicorex.com