सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉनमध्ये आर्सेनिक डोपिंग आणि फॉस्फरस डोपिंगमध्ये काय फरक आहे

दोन्ही एन-प्रकार सेमीकंडक्टर आहेत, परंतु सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनमध्ये आर्सेनिक आणि फॉस्फरस डोपिंगमध्ये काय फरक आहे? सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनमध्ये, आर्सेनिक (एएस) आणि फॉस्फरस (पी) दोन्ही सामान्यतः एन-प्रकार डोपॅन्ट्स (विनामूल्य इलेक्ट्रॉन प्रदान करणारे पेंटाव्हॅलेंट घटक) वापरले जातात. तथापि, अणु रचना, भौतिक गुणधर्म आणि प्रक्रिया वैशिष्ट्यांमधील फरकांमुळे, त्यांचे डोपिंग प्रभाव आणि अनुप्रयोग परिस्थिती लक्षणीय भिन्न आहेत.

I. अणु रचना आणि जाळीचे प्रभाव

अणु त्रिज्या आणि जाळी विकृती

फॉस्फरस (पी): सिलिकॉन (1.11 Å) पेक्षा किंचित लहान, अंदाजे 1.06 Å च्या अणु त्रिज्यासह, सिलिकॉन जाळी, कमी ताण आणि अधिक चांगले सामग्री स्थिरता कमी प्रमाणात होते.

आर्सेनिक (एएस): अंदाजे १.१ Å of च्या अणु त्रिज्यासह, सिलिकॉनपेक्षा मोठे, जास्त जाळीच्या विकृतीच्या परिणामी डोपिंग, संभाव्यत: अधिक दोष ओळखून वाहक गतिशीलतेवर परिणाम करते.

सिलिकॉनमधील त्यांच्या स्थितीत, दोन्ही डोपंट्स प्रामुख्याने प्रतिस्थापन डोपॅन्ट्स (सिलिकॉन अणूंची जागा घेत) म्हणून काम करतात. तथापि, त्याच्या मोठ्या त्रिज्यामुळे, आर्सेनिकचा सिलिकॉनशी गरीब जाळीचा सामना आहे, ज्यामुळे संभाव्यत: स्थानिक दोषांमध्ये वाढ होते.

Ii. विद्युत गुणधर्मांमधील फरक

दाता ऊर्जा पातळी आणि आयनीकरण ऊर्जा

फॉस्फरस (पी): देणगीदार उर्जा पातळी वाहक बँड तळाशी अंदाजे 0.044 ईव्ही आहे, परिणामी कमी आयनीकरण उर्जा होते. तपमानावर, हे जवळजवळ पूर्णपणे आयनीकृत आहे आणि वाहक (इलेक्ट्रॉन) एकाग्रता डोपिंग एकाग्रतेच्या जवळ आहे.

आर्सेनिक (अ. कमी तापमानात, हे अपूर्णपणे आयनीकृत केले जाते, परिणामी डोपिंग एकाग्रतेपेक्षा वाहक एकाग्रता किंचित कमी होते. उच्च तापमानात (उदा. 300 के पेक्षा जास्त), आयनीकरण कार्यक्षमता फॉस्फरसच्या जवळ येते.

वाहक गतिशीलता

फॉस्फरस-डोप्ड सिलिकॉनमध्ये जाळीचे कमी विकृती आणि उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता (अंदाजे 1350 सेमी/(व्ही ・ एस)) असते.

आर्सेनिक डोपिंगचा परिणाम जाळीच्या विकृतीमुळे आणि अधिक दोषांमुळे किंचित कमी इलेक्ट्रॉन गतिशीलता (अंदाजे 1300 सेमी²/(व्ही ・ एस)) होतो, परंतु उच्च डोपिंगच्या एकाग्रतेमध्ये फरक कमी होतो.

Iii. प्रसार आणि प्रक्रिया वैशिष्ट्ये

प्रसार गुणांक

फॉस्फरस (पी): सिलिकॉनमधील त्याचे प्रसार गुणांक तुलनेने मोठे आहे (उदा. अंदाजे 1 ई -13 सेमी/एस 1100 डिग्री सेल्सियस). त्याचा प्रसार दर उच्च तापमानात वेगवान आहे, ज्यामुळे ते खोल जंक्शन तयार करण्यासाठी योग्य बनते (जसे की द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टरचे एमिटर).

आर्सेनिक (अ. त्याचा प्रसार दर मंद आहे, ज्यामुळे उथळ जंक्शन तयार करण्यासाठी ते योग्य आहे (जसे की एमओएसएफईटी आणि अल्ट्रा-शेल जंक्शन डिव्हाइसचा स्त्रोत/ड्रेन प्रदेश).

घन विद्रव्यता

फॉस्फरस (पी): सिलिकॉनमधील त्याची जास्तीत जास्त घन विद्रव्यता अंदाजे 1 × 10²¹ अणू/सेमी आहे.

आर्सेनिक (अ. हे उच्च डोपिंग एकाग्रतेस अनुमती देते आणि उच्च चालकता आवश्यक असलेल्या ओहमिक संपर्क स्तरांसाठी योग्य आहे.

आयन रोपण वैशिष्ट्ये

आर्सेनिक (.9 74..9 २ यू) चे अणु वस्तुमान फॉस्फरस (.9०..9 U यू) च्या तुलनेत बरेच मोठे आहे. आयन इम्प्लांटेशन कमी श्रेणी आणि उथळ रोपण खोलीसाठी अनुमती देते, ज्यामुळे ते उथळ जंक्शनच्या खोलीच्या अचूक नियंत्रणासाठी योग्य आहे. दुसरीकडे, फॉस्फरसला सखोल रोपण खोली आवश्यक आहे आणि त्याच्या मोठ्या प्रसार गुणांकांमुळे नियंत्रित करणे अधिक कठीण आहे.

सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनमधील एन-प्रकार डोपॅन्ट्स म्हणून आर्सेनिक आणि फॉस्फरसमधील मुख्य फरक खालीलप्रमाणे सारांशित केले जाऊ शकतात: फॉस्फरस खोल जंक्शन, मध्यम ते उच्च एकाग्रता डोपिंग, साधे प्रक्रिया आणि उच्च गतिशीलता यासाठी योग्य आहे; आर्सेनिक उथळ जंक्शनसाठी योग्य आहे, उच्च एकाग्रता डोपिंग, अचूक जंक्शन खोली नियंत्रण, परंतु महत्त्वपूर्ण जाळीच्या प्रभावांसह. व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, योग्य डोपंट डिव्हाइस रचना (उदा. जंक्शन खोली आणि एकाग्रता आवश्यकता), प्रक्रियेच्या अटी (उदा. प्रसार/रोपण मापदंड) आणि कार्यप्रदर्शन लक्ष्य (उदा. गतिशीलता आणि चालकता) च्या आधारे निवडले जाणे आवश्यक आहे.

सेमीकोरेक्स उच्च-गुणवत्तेची सिंगल क्रिस्टल ऑफर करतेसिलिकॉन उत्पादनेअर्धसंवाहक मध्ये. आपल्याकडे काही चौकशी असल्यास किंवा अतिरिक्त तपशीलांची आवश्यकता असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

फोन # +86-13567891907 वर संपर्क साधा

ईमेल: sales@semicorex.com