2025-08-04
Her ikisi de N tipi yarı iletkenlerdir, ancak tek kristal silikonda arsenik ve fosfor doping arasındaki fark nedir? Tek kristal silikonda, arsenik (AS) ve fosfor (P) her ikisi de yaygın olarak kullanılan N-tipi dopantlardır (serbest elektronlar sağlayan pentavalent elementler). Bununla birlikte, atomik yapı, fiziksel özellikler ve işleme özelliklerindeki farklılıklar nedeniyle, doping etkileri ve uygulama senaryoları önemli ölçüde farklılık gösterir.
I. Atomik yapı ve kafes etkileri
Atomik yarıçap ve kafes bozulma
Fosfor (P): Silikondan (1.11 Å) biraz daha küçük olan yaklaşık 1.06 Å atomik yarıçapı ile, silikon kafesinin daha az bozulmasına, daha düşük stres ve daha iyi malzeme stabilitesine neden olur.
Arsenik (AS): Silikondan daha büyük olan yaklaşık 1.19 Å atomik yarıçapı ile daha büyük kafes bozulmasına neden olur, potansiyel olarak daha fazla kusur getirir ve taşıyıcı hareketliliğini etkilemektedir.
Silikon içindeki pozisyonlarında, her iki dopant da öncelikle ikame dopantlar (silikon atomlarının yerini alır) olarak hareket eder. Bununla birlikte, daha büyük yarıçapı nedeniyle, Arsenik silikon ile daha zayıf bir kafes eşleşmesi vardır, bu da potansiyel olarak lokalize kusurlarda bir artışa yol açar.
İi. Elektriksel özelliklerde farklılıklar
Donör enerji seviyesi ve iyonizasyon enerjisi
Fosfor (P): Donör enerji seviyesi, iletim bandı tabanından yaklaşık 0.044 eV'dir ve bu da düşük iyonizasyon enerjisine neden olur. Oda sıcaklığında neredeyse tamamen iyonize olur ve taşıyıcı (elektron) konsantrasyonu doping konsantrasyonuna yakındır.
Arsenik (AS): Donör enerji seviyesi, iletim bandı tabanından yaklaşık 0.049 eV'dir ve bu da biraz daha yüksek bir iyonizasyon enerjisine neden olur. Düşük sıcaklıklarda, tam olarak iyonize olur, bu da doping konsantrasyonundan biraz daha düşük bir taşıyıcı konsantrasyonu ile sonuçlanır. Yüksek sıcaklıklarda (örn. 300 K'nin üzerinde), iyonizasyon verimliliği fosforunkine yaklaşır.
Taşıyıcı hareketlilik
Fosfor katkılı silikon daha az kafes bozulmasına ve daha yüksek elektron hareketliliğine (yaklaşık 1350 cm²/(V ・ s)) sahiptir.
Arsenik doping, kafes bozulması ve daha fazla kusur nedeniyle biraz daha düşük bir elektron hareketliliği (yaklaşık 1300 cm²/(V ・ s)) ile sonuçlanır, ancak fark yüksek doping konsantrasyonlarında azalır.
III. Difüzyon ve işleme özellikleri
Difüzyon katsayısı
Fosfor (P): silikondaki difüzyon katsayısı nispeten büyüktür (örn., 1100 ° C'de yaklaşık 1E-13 cm²/s). Difüzyon hızı yüksek sıcaklıklarda hızlıdır, bu da derin kavşaklar (bipolar transistörün yayıcısı gibi) oluşturmak için uygun hale getirir.
Arsenik (AS): Difüzyon katsayısı nispeten küçüktür (1100 ° C'de yaklaşık 1E-14 cm²/s). Difüzyon oranı yavaştır, bu da sığ kavşakların (bir MOSFET ve Ultra-Keskin Kavşak cihazlarının kaynak/drenaj bölgesi gibi) oluşturulması için uygundur.
Katı çözünürlük
Fosfor (P): Silikondaki maksimum katı çözünürlüğü yaklaşık 1 × 10²¹ atom/cm³'dir.
Arsenik (AS): Katı çözünürlüğü daha da yüksek, yaklaşık 2.2 × 10²¹ atom/cm³. Bu, daha yüksek doping konsantrasyonlarına izin verir ve yüksek iletkenlik gerektiren ohmik temas katmanları için uygundur.
İyon implantasyon özellikleri
Arsenik atomik kütlesi (74.92 U) fosfordan çok daha büyüktür (30.97 U). İyon implantasyonu, daha kısa bir aralık ve daha sığ implantasyon derinliğine izin verir, bu da onu sığ bağlantı derinliklerinin hassas kontrolüne uygun hale getirir. Öte yandan fosfor daha derin implantasyon derinlikleri gerektirir ve daha büyük difüzyon katsayısı nedeniyle kontrol edilmesi daha zordur.
Tek kristal silikondaki N tipi katkanlar olarak arsenik ve fosfor arasındaki temel farklılıklar aşağıdaki gibi özetlenebilir: fosfor derin kavşaklar, orta-yüksek konsantrasyon katkısı, basit işlem ve yüksek hareketlilik için uygundur; Arsenik sığ kavşaklar için uygun olsa da, yüksek konsantrasyon doping, hassas bağlantı derinliği kontrolü, ancak önemli kafes etkileri ile. Pratik uygulamalarda, uygun dopant cihaz yapısına (örn. Kavşak derinliği ve konsantrasyon gereksinimleri), işlem koşullarına (örn. Difüzyon/implantasyon parametreleri) ve performans hedeflerine (örn. Hareketlilik ve iletkenlik) göre seçilmelidir.
Semicorex yüksek kaliteli tek kristal sunarSilikon Ürünleriyarı iletkende. Herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
İletişim Telefonu # +86-13567891907
E -posta: sales@semicorex.com