डोपिंग प्रक्रिया क्या है?

अति उच्च शुद्धता के निर्माण मेंवेफर्स, अर्धचालकों के मौलिक गुणों को सुनिश्चित करने के लिए वेफर्स को 99.999999999% से अधिक के शुद्धता मानक तक पहुंचना चाहिए। विरोधाभासी रूप से, एकीकृत सर्किट के कार्यात्मक निर्माण को प्राप्त करने के लिए, विशिष्ट अशुद्धियों को डोपिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से वेफर्स की सतह पर स्थानीय रूप से पेश किया जाना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि शुद्ध एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन में परिवेश के तापमान पर मुक्त वाहकों की सांद्रता बेहद कम होती है। इसकी चालकता एक इन्सुलेटर के करीब है, जिससे प्रभावी धारा बनाना असंभव हो जाता है। डोपिंग प्रक्रिया डोपिंग तत्वों और डोपिंग एकाग्रता को समायोजित करके इसे हल करती है।

दो मुख्यधारा की डोपिंग तकनीकें:

1. उच्च तापमान प्रसार सेमीकंडक्टर डोपिंग के लिए एक पारंपरिक विधि है। विचार यह है कि अर्धचालक को उच्च तापमान पर उपचारित किया जाए, जिससे अशुद्धता परमाणु अर्धचालक की सतह से उसके आंतरिक भाग में फैल जाते हैं। चूंकि अशुद्धता परमाणु आम तौर पर अर्धचालक परमाणुओं से बड़े होते हैं, इसलिए इन अशुद्धियों को अंतरालीय रिक्तियों पर कब्जा करने में मदद करने के लिए क्रिस्टल जाली में परमाणुओं की थर्मल गति की आवश्यकता होती है। प्रसार प्रक्रिया के दौरान तापमान और समय मापदंडों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, इस विशेषता के आधार पर अशुद्धता वितरण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करना संभव है। इस विधि का उपयोग गहरे डोप्ड जंक्शन बनाने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि सीएमओएस तकनीक में डबल-वेल संरचना।

2.आयन इम्प्लांटेशन सेमीकंडक्टर निर्माण में प्राथमिक डोपिंग तकनीक है, जिसके कई फायदे हैं, जैसे उच्च डोपिंग सटीकता, कम प्रक्रिया तापमान और सब्सट्रेट सामग्री को कम नुकसान। विशेष रूप से, आयन आरोपण प्रक्रिया में आवेशित आयन बनाने के लिए अशुद्धता परमाणुओं को आयनित करना शामिल होता है, फिर इन आयनों को एक उच्च-तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्र के माध्यम से तेज करके एक उच्च-ऊर्जा आयन किरण बनाई जाती है। फिर सेमीकंडक्टर सतह पर इन तेजी से बढ़ने वाले आयनों द्वारा प्रहार किया जाता है, जिससे समायोज्य डोपिंग गहराई के साथ सटीक आरोपण की अनुमति मिलती है। यह तकनीक विशेष रूप से MOSFETs के स्रोत और नाली क्षेत्रों जैसे उथले जंक्शन संरचनाओं को बनाने के लिए उपयोगी है, और अशुद्धियों के वितरण और एकाग्रता पर उच्च-सटीक नियंत्रण की अनुमति देती है।

डोपिंग से संबंधित कारक:

1. डोपिंग तत्व

एन-प्रकार के अर्धचालक समूह V तत्वों (जैसे फॉस्फोरस और आर्सेनिक) को शामिल करके बनाए जाते हैं, जबकि पी-प्रकार के अर्धचालक समूह III तत्वों (जैसे बोरॉन) को शामिल करके बनाए जाते हैं। इस बीच, डोपिंग तत्वों की शुद्धता सीधे डोप की गई सामग्री की गुणवत्ता को प्रभावित करती है, उच्च शुद्धता वाले डोपेंट अतिरिक्त दोषों को कम करने में मदद करते हैं।

2. डोपिंग एकाग्रता

जबकि कम सांद्रता चालकता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने में असमर्थ है, उच्च सांद्रता जाली को नुकसान पहुंचाती है और रिसाव का खतरा बढ़ाती है।

3. प्रक्रिया नियंत्रण पैरामीटर

अशुद्धता परमाणुओं का प्रसार प्रभाव तापमान, समय और वायुमंडलीय स्थितियों से प्रभावित होता है। आयन आरोपण में, डोपिंग गहराई और एकरूपता आयन ऊर्जा, खुराक और घटना कोण द्वारा निर्धारित की जाती है।

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