O que é processo de doping?

Na fabricação de ultra-alta purezabolachas, os wafers devem atingir um padrão de pureza superior a 99,999999999% para garantir as propriedades fundamentais dos semicondutores. Paradoxalmente, para alcançar a construção funcional de circuitos integrados, impurezas específicas devem ser introduzidas localmente na superfície dos wafers através de processos de dopagem. Isso ocorre porque o silício monocristalino puro tem uma concentração extremamente baixa de portadores livres à temperatura ambiente. Sua condutividade é próxima à de um isolante, impossibilitando a formação de uma corrente efetiva. O processo de dopagem resolve isso ajustando os elementos de dopagem e a concentração de dopagem.

As duas principais técnicas de doping:

1. A difusão em alta temperatura é um método convencional para dopagem de semicondutores. A ideia é tratar o semicondutor a uma temperatura elevada, o que faz com que os átomos de impureza se difundam da superfície do semicondutor para o seu interior. Como os átomos de impureza são normalmente maiores que os átomos semicondutores, o movimento térmico dos átomos na rede cristalina é necessário para ajudar essas impurezas a ocupar os vazios intersticiais. Ao controlar cuidadosamente os parâmetros de temperatura e tempo durante o processo de difusão, é possível controlar efetivamente a distribuição de impurezas com base nesta característica. Este método pode ser usado para criar junções dopadas profundas, como a estrutura de poço duplo na tecnologia CMOS.

2. A implantação de íons é a principal técnica de dopagem na fabricação de semicondutores, que apresenta diversas vantagens, como alta precisão de dopagem, baixas temperaturas de processo e poucos danos ao material do substrato. Especificamente, o processo de implantação iônica envolve a ionização de átomos de impureza para criar íons carregados e, em seguida, acelerar esses íons por meio de um campo elétrico de alta intensidade para formar um feixe de íons de alta energia. A superfície do semicondutor é então atingida por esses íons em movimento rápido, permitindo uma implantação precisa com profundidade de dopagem ajustável. Esta técnica é particularmente útil para criar estruturas de junção rasas, como as regiões de fonte e dreno de MOSFETs, e permite um controle de alta precisão sobre a distribuição e concentração de impurezas.

Fatores relacionados ao doping:

1. Elementos de dopagem

Os semicondutores do tipo N são formados pela introdução de elementos do Grupo V (como fósforo e arsênico), enquanto os semicondutores do tipo P são formados pela introdução de elementos do Grupo III (como o boro). Enquanto isso, a pureza dos elementos dopantes impacta diretamente a qualidade do material dopado, com dopantes de alta pureza ajudando a reduzir defeitos extras.

2. Concentração de Dopagem

Embora a baixa concentração não seja capaz de aumentar significativamente a condutividade, a alta concentração tende a danificar a rede e aumentar o risco de vazamento.

3. Parâmetros de Controle de Processo

O efeito de difusão dos átomos de impureza é influenciado pela temperatura, tempo e condições atmosféricas. Na implantação iônica, a profundidade e uniformidade da dopagem são determinadas pela energia do íon, dose e ângulo de incidência.

---

Semicorex oferece alta qualidadeSoluções de SiCpara processo de difusão de semicondutores. Se você tiver alguma dúvida, não hesite em entrar em contato conosco.