Dom > Aktualności > Wiadomości branżowe

Jaka jest różnica między domieszkowaniem arsenu a domieszkowaniem fosforu w pojedynczym krzemowym krzem

2025-08-04

Oba są półprzewodnikami typu N, ale jaka jest różnica między domieszkowaniem arsenu i fosforu w jednoczesnym krzemu? W jednoczesnym krzemowym krzem arsen (AS) i fosfor (P) są powszechnie stosowane domieszki typu N (elementy pentalowalne, które zapewniają wolne elektrony). Jednak ze względu na różnice w strukturze atomowej, właściwościach fizycznych i charakterystyce przetwarzania ich efekty domieszkowania i scenariusze zastosowania różnią się znacznie.


I. Struktura atomowa i efekty sieci


Promień atomowy i zniekształcenie sieci

Fosfor (P): Z promieniem atomowym około 1,06 Å, nieco mniejszym niż krzem (1,11 Å), domieszkowaniem z AS w mniejszym zniekształceniu sieci krzemowej, niższym stresem i lepszą stabilnością materiału.

Arsen (AS): Z promieniem atomowym około 1,19 Å, większym niż krzemion, domieszki z AS w przypadku większego zniekształcenia sieci, potencjalnie wprowadzając więcej defektów i wpływając na ruchliwość nośnika.


W swojej pozycji w krzemion oba domieszki działają przede wszystkim jako domieszki zamienne (zastępujące atomy krzemowe). Jednak ze względu na swój większy promień, Arsen ma gorsze dopasowanie sieci z krzemionem, potencjalnie prowadząc do wzrostu zlokalizowanych wad.



Ii. Różnice w właściwościach elektrycznych


Poziom energii dawcy i energia jonizacji


Fosfor (P): Poziom energii dawcy wynosi około 0,044 eV od dna pasma przewodzenia, co powoduje niską energię jonizacyjną. W temperaturze pokojowej jest prawie całkowicie zjonizowany, a stężenie nośnika (elektron) jest zbliżone do stężenia domieszkowania.


Arsen (AS): Poziom energii dawcy wynosi około 0,049 eV od dna pasma przewodzenia, co powoduje nieco wyższą energię jonizacyjną. W niskich temperaturach jest niekompletnie zjonizowany, co powoduje stężenie nośnika nieco niższe niż stężenie domieszkowania. W wysokich temperaturach (np. Powyżej 300 K) wydajność jonizacji zbliża się do wydajności fosforu.


Mobilność przewoźnika


Krzem z domieszkowanym fosforem ma mniej zniekształceń sieci i wyższą mobilność elektronów (około 1350 cm²/(v ・ s)).

Doping arsenowy powoduje nieco niższą ruchliwość elektronów (około 1300 cm²/(v ・ s)) z powodu zniekształceń sieci i większej liczby defektów, ale różnica zmniejsza się przy dużych stężeniach domieszkowania.


Iii. Charakterystyka dyfuzji i przetwarzania


Współczynnik dyfuzji


Fosfor (P): Jego współczynnik dyfuzji w krzemie jest stosunkowo duży (np. Około 1e-13 cm²/s w 1100 ° C). Jego szybkość dyfuzji jest szybka w wysokich temperaturach, dzięki czemu nadaje się do tworzenia głębokich połączeń (takich jak emiter tranzystora dwubiegunowego).


Arsen (AS): Jego współczynnik dyfuzji jest stosunkowo niewielki (około 1e-14 cm²/s w 1100 ° C). Jego szybkość dyfuzji jest powolna, dzięki czemu nadaje się do tworzenia płytkich połączeń (takich jak źródło/obszar drenażu urządzeń MOSFET i Ultra-Shallow Junction).


Solidna rozpuszczalność


Fosfor (P): Jego maksymalna stała rozpuszczalność w krzemie wynosi około 1 × 10² biegu/cm³.


Arsen (AS): Jego stałą rozpuszczalność jest jeszcze wyższa, około 2,2 × 10²¹ atomy/cm³. Pozwala to na wyższe stężenia domieszkowania i jest odpowiednie dla omowych warstw kontaktowych wymagających wysokiej przewodności.


Charakterystyka implantacji jonów


Masa atomowa arsenu (74,92 u) jest znacznie większa niż masa fosforu (30,97 u). Implantacja jonów pozwala na krótszy zasięg i płytszą głębokość implantacji, dzięki czemu nadaje się do precyzyjnej kontroli płytkich głębokości połączenia. Z drugiej strony fosfor wymaga głębszych głębokości implantacji, a ze względu na większy współczynnik dyfuzji jest trudniejszy do kontrolowania.


Kluczowe różnice między arsenem i fosforem jako domieszki typu N w krzemach jednokrystalicznych można podsumować w następujący sposób: Fosfor jest odpowiedni do głębokich połączeń, domieszkowania średniego do wysokości, prostego przetwarzania i wysokiej ruchliwości; Podczas gdy arsen jest odpowiedni do płytkich połączeń, domieszkowania o wysokim stężeniu, precyzyjnej kontroli głębokości połączenia, ale ze znaczącymi efektami sieci. W praktycznych zastosowaniach odpowiedni domin musi być wybrany na podstawie struktury urządzenia (np. Wymagania dotyczące głębokości połączenia i stężenia), warunków procesu (np. Parametry dyfuzji/implantacji) oraz celów wydajności (np. Mobilność i przewodnictwo).





SemiCorex oferuje wysokiej jakości pojedynczy kryształProdukty silikonowew półprzewodnikach. Jeśli masz jakieś zapytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.


Kontakt telefon # +86-13567891907

E -mail: sales@semicorex.com

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept