Легирование полупроводников

Опубликовано 27.08.2011 Ведущий Антон Степанов

Легирование — это процесс добавления примесей в состав определенных материалов с целью изменения их физических и химических свойств. Само собой, эти изменения призваны каким-то образом улучшить материал, например, сделать более износостойким. Или скорректировать его свойства под определенные технологические процессы. Легирование используется в металлургии, изготовлении керамики, стекла. Важнейшую роль оно играет в конструировании и изготовлении полупроводников.
При помощи легирования меняют тип проводимости, концентрацию носителей в объеме, достигают нужной плавности p-n перехода. Так для получения проводимости p-типа в основное вещество полупроводника – кремний – вводятся примеси бора, алюминия, которые являются акцепторами, а n-тип проводимости можно получить, добавляя доноры — фосфор или мышьяк. Для полупроводников других типов, донорами и акцепторами будут являться другие вещества, Т.е. электрические свойства полученного проводника зависят от природы и концентрации примесей. Да, атомы таких примесей почти полностью ионизированы при нормальной температуре и их концентрация будет определять концентрацию основных носителей зарядов, а это, в свою очередь, влияет на проводимость.
Осуществляют легирование несколькими способами. Оно может производиться на ранних этапах получения полупроводников, еще в процессе выращивания монокристаллов. Это может быть радиационное легирование, когда доноры и акцепторы возникают в результате ядерных реакций при облучении исходного вещества нейтронами. При таком способе примеси распределяются равномерно. Но при облучении облучения в кристалле могут образоваться, снижающие качество материала. Еще существует диффузионный метод. В этом случае, происходит осаждение и термическая обработка материалов. А так же ионная имплантация, наверное, наиболее контролируемы и точный метод. Это бомбардировка поверхности полупроводника пучком ионов с высокими энергиями. Насколько глубоко проникнут ионы вглубь вещества зависит от их энергий, а значит, процесс может регулироваться, что позволяет достигать необходимых результатов, а значит и свойств полупроводников с высокой точностью. То есть ионное имплантация это современный и перспективный способ легирования, позволяющий получать новые уникальные полупроводниковые компоненты.