Која е разликата помеѓу допинг на арсен и допинг на фосфор во единечен кристален силикон

И двајцата се полупроводници од типот Н-тип, но која е разликата помеѓу допингот на арсен и фосфор во единечен кристален силикон? Кај единечен кристален силикон, арсен (АС) и фосфор (П) се најчесто користени допанти од типот Н-тип (пентавалентни елементи кои обезбедуваат бесплатни електрони). Сепак, поради разликите во атомската структура, физичките својства и карактеристиките на обработката, нивните ефекти на допинг и сценарија за примена значително се разликуваат.

I. Атомска структура и ефекти на решетки

Атомски радиус и искривување на решетки

Фосфор (П): Со атомски радиус од приближно 1,06 Å, малку помал од силикон (1,11 Å), допинг со резултати во помало искривување на силиконската решетка, помал стрес и подобра стабилност на материјалот.

Арсен (АС): Со атомски радиус од приближно 1,19 Å, поголем од силикон, допинг со резултати во поголемо нарушување на решетките, потенцијално воведување на повеќе дефекти и влијае на подвижноста на носачот.

Во нивната позиција во силикон, и двете допанти првенствено делуваат како замени на допанти (замена на силиконските атоми). Како и да е, поради поголемиот радиус, арсенот има посиромашен натпревар на решетките со силикон, потенцијално доведува до зголемување на локализираните дефекти.

Ii. Разлики во електричните својства

Нивото на енергија на донаторот и енергијата на јонизација

Фосфор (П): Нивото на енергија на донаторот е приближно 0,044 ЕВ од дното на спроводливоста на лентата, што резултира во ниска енергија на јонизација. На собна температура, таа е скоро целосно јонизирана, а концентрацијата на носачот (електрон) е близу до концентрацијата на допинг.

Арсен (АС): Нивото на енергија на донаторот е приближно 0,049 eV од дното на спроводливоста на лентата, што резултира во малку поголема енергија на јонизација. На ниски температури, нецелосно е јонизиран, што резултира во концентрација на носачот малку пониска од концентрацијата на допинг. На високи температури (на пр., Над 300 К), ефикасноста на јонизацијата се приближува до онаа на фосфор.

Мобилност на превозникот

Силиконот со фосфор има помалку искривување на решетките и поголема подвижност на електроните (приближно 1350 cm²/(V ・ S)).

Арсенско допинг резултира во малку помала подвижност на електроните (приближно 1300 см²/(v ・ s) заради искривување на решетките и повеќе дефекти, но разликата се намалува при високи концентрации на допинг.

Iii. Карактеристики на дифузија и обработка

Коефициент на дифузија

Фосфор (П): Неговиот коефициент на дифузија во силикон е релативно голем (на пр., Приближно 1Е-13 см и на 1100 ° С). Неговата стапка на дифузија е брза на високи температури, што ја прави погодна за формирање на длабоки крстосници (како што е емитер на биполарен транзистор).

Арсен (АС): Неговиот коефициент на дифузија е релативно мал (приближно 1Е-14 см/с на 1100 ° C). Неговата стапка на дифузија е бавна, што ја прави погодна за формирање на плитки крстосници (како што е регионот на изворот/мозоци на уредите MOSFET и ултра-шалови спој).

Цврста растворливост

Фосфор (П): Неговата максимална цврста растворливост во силикон е приближно 1 × 10² атоми/cm³.

Арсен (АС): Неговата цврста растворливост е уште поголема, приближно 2,2 × 10² атоми/cm³. Ова овозможува повисоки концентрации на допинг и е погодно за омски контактни слоеви кои бараат висока спроводливост.

Карактеристики на јонска имплантација

Атомската маса на арсен (74,92 U) е многу поголема од онаа на фосфор (30,97 U). Имплантацијата на јон овозможува пократок опсег и пониска длабочина на имплантација, што го прави погоден за прецизна контрола на плитките спојници. Фосфор, од друга страна, бара подлабоки длабочини на имплантација и, заради поголемиот коефициент на дифузија, е потешко да се контролира.

Клучните разлики помеѓу арсен и фосфор како допанти од типот N во единечен кристален силикон можат да се сумираат на следниов начин: фосфор е погоден за длабоки крстосници, допинг од средно до висока концентрација, едноставна обработка и голема подвижност; Додека арсен е погоден за плитки крстосници, допинг со висока концентрација, прецизна контрола на длабочината на спојот, но со значителни ефекти на решетките. Во практични апликации, соодветниот допант мора да биде избран врз основа на структурата на уредот (на пр., Длабочина на спојот и барањата за концентрација), услови на процеси (на пр., Параметри на дифузија/имплантација) и цели за изведба (на пр., Мобилност и спроводливост).

Semicorex нуди висококвалитетен единечен кристалСиликонски производиво полупроводник. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт Телефон # +86-13567891907

Е -пошта: sales@semicorex.com