Dopování polovodičů ( německy legieren - „ pojistka “, z latiny ligare - „vázat“) - vnášení malých množství nečistot nebo strukturálních defektů za účelem řízené změny elektrických vlastností polovodiče , zejména jeho typu vodivosti.
Při výrobě polovodičových součástek je dopování jedním z nejdůležitějších technologických procesů (společně s leptáním a nanášením ).
Hlavním cílem je změnit typ vodivosti a koncentraci nosičů v objemu polovodiče tak, aby byly získány požadované vlastnosti (vodivost, dosažení požadované hladkosti pn přechodu ). Nejběžnějšími dopanty pro křemík jsou fosfor a arsen (umožňují získat vodivost typu n ) a bor ( typ p ).
Podle stupně dopingu (koncentrace donorových a akceptorových nečistot) se rozlišují symetrické a asymetrické pn junkce. V symetrických přechodech je koncentrace nosičů v oblastech polovodiče téměř stejná. V asymetrických přechodech se koncentrace mohou mnohokrát lišit [1] .
V současné době se doping technologicky provádí třemi způsoby: iontovou implantací , neutronovým transmutačním dopingem (NTL) a tepelnou difúzí .
Iontová implantace umožňuje řídit parametry zařízení přesněji než tepelná difúze a získat ostřejší pn přechody. Technologicky prochází několika fázemi:
Iontová implantace je řízena následujícími parametry:
Při transmutačním dopingu neutronů se dopující látky nevnášejí do polovodiče, ale vznikají („transmutují“) z atomů původní látky ( křemík , arsenid galia ) v důsledku jaderných reakcí , způsobených ozářením původní látky neutrony. . NTL umožňuje získat monokrystalický křemík se zvláště rovnoměrným rozložením atomů nečistot. Metoda se používá především pro dopování substrátu, zejména pro zařízení výkonové elektroniky [2] .
Když je ozařovanou látkou křemík, vlivem proudu tepelných neutronů z izotopu křemíku 30 Si vzniká radioaktivní izotop 31 Si, který následně prochází beta rozpadem s poločasem asi 157 minut a vznikem stabilní izotop fosforu 31 P. Výsledný stabilní izotop 31 P vytváří v křemíku vodivost typu n.
V Rusku byla v roce 1980 ukázána možnost dopování křemíku neutronovou transmutací v průmyslovém měřítku v reaktorech jaderných elektráren a bez újmy na výrobě elektřiny. Do roku 2004 byla technologie legování křemíkových ingotů o průměru až 85 mm uvedena do průmyslového využití, zejména v JE Leningrad [3] .
Tepelná difúze zahrnuje následující kroky: