A félvezetők doppingolása ( német legieren - " biztosíték ", latin ligare - "kötni") - kis mennyiségű szennyeződés vagy szerkezeti hibák bevezetése a félvezető elektromos tulajdonságainak szabályozható megváltoztatása érdekében , különös tekintettel a vezetőképesség típusára.
A félvezető eszközök gyártásában a dopping az egyik legfontosabb technológiai folyamat (a maratással és leválasztással együtt ).
A fő cél a vezetőképesség típusának és a hordozók koncentrációjának megváltoztatása a félvezető tömegében, hogy elérjük a kívánt tulajdonságokat (vezetőképesség, a pn átmenet szükséges simaságának elérése ). A szilícium leggyakoribb adalékanyagai a foszfor és az arzén (lehetővé teszik az n-típusú vezetőképesség elérését ) és a bór ( p-típusú ).
Az adalékolás mértékétől (a donor és akceptor szennyeződések koncentrációjától függően) szimmetrikus és aszimmetrikus pn átmeneteket különböztetünk meg. A szimmetrikus csomópontokban a hordozók koncentrációja a félvezető tartományaiban közel azonos. Az aszimmetrikus átmenetekben a koncentrációk sokszorosan eltérhetnek [1] .
Jelenleg a doppingolást technológiailag háromféleképpen hajtják végre: ionimplantáció , neutrontranszmutációs dopping (NTL) és termikus diffúzió .
Az ionimplantáció lehetővé teszi a készülék paramétereinek pontosabb szabályozását, mint a termikus diffúzió, és élesebb pn átmenetek elérését. Technológiailag több szakaszon megy keresztül:
Az ionbeültetést a következő paraméterek szabályozzák:
A neutrontranszmutációs adalékolás során az adalékanyagok nem kerülnek a félvezetőbe, hanem az eredeti anyag ( szilícium , gallium-arzenid ) atomjaiból képződnek ("transzmutálódnak") nukleáris reakciók eredményeként , amelyeket az eredeti anyag neutronokkal történő besugárzása okoz. . Az NTL lehetővé teszi egykristályos szilícium előállítását a szennyezőatomok különösen egyenletes eloszlásával. A módszert főként szubsztrátum adalékolására, különösen teljesítményelektronikai eszközökre alkalmazzák [2] .
Ha a besugárzott anyag szilícium, a szilícium 30 Si izotópjából származó termikus neutronáram hatására radioaktív 31 Si izotóp képződik, amely azután körülbelül 157 perces felezési idővel béta-bomláson megy keresztül , és képződik. a foszfor 31 P stabil izotópja. A kapott stabil 31 P izotóp n-típusú vezetőképességet hoz létre a szilíciumban.
Oroszországban 1980-ban bemutatták a szilícium neutrontranszmutációs adalékolásának lehetőségét atomerőművi reaktorokban ipari méretekben, a villamosenergia-termelés sérelme nélkül. 2004-re a 85 mm-ig terjedő átmérőjű szilíciumöntvények ötvözésére szolgáló technológiát ipari felhasználásra helyezték, különösen a Leningrádi Atomerőműben [3] .
A hődiffúzió a következő lépéseket tartalmazza: