กระบวนการแพร่กระจายสารกึ่งตัวนำ

กระบวนการแพร่กระจายสารกึ่งตัวนำ

กระบวนการแพร่กระจายของสารกึ่งตัวนำเป็นกระบวนการสำคัญในการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ซึ่งฉีดสิ่งเจือปนเฉพาะลงบนพื้นผิวของวัสดุสารกึ่งตัวนำเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุ บทความนี้จะแนะนำหลักการ ขั้นตอน และการใช้งานของกระบวนการแพร่กระจายของสารกึ่งตัวนำโดยละเอียด

Pหลักการสำคัญของกระบวนการ

หลักการสำคัญของกระบวนการแพร่กระจายสารกึ่งตัวนำคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุสารกึ่งตัวนำโดยการควบคุมการแพร่กระจายของสิ่งเจือปน โดยทั่วไป วัสดุสารกึ่งตัวนำจะบริสุทธิ์ กล่าวคือ ปราศจากสิ่งเจือปนที่เจือปนด้วยกระบวนการแพร่กระจาย สิ่งเจือปนที่เจือปนด้วยเจือปนจะถูกใส่เข้าไปในวัสดุสารกึ่งตัวนำ ทำให้คุณสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุเปลี่ยนไป

ขั้นตอนการดำเนินการ

กระบวนการแพร่กระจายของเซมิคอนดักเตอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การทำความสะอาด: ขั้นแรก จะทำความสะอาดวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อขจัดสิ่งสกปรกและสารปนเปื้อนบนพื้นผิว เพื่อให้แน่ใจถึงความแม่นยำและความเสถียรของกระบวนการ

2. การเตรียมแหล่งสารเจือปน: การเตรียมแหล่งสารเจือปน เช่น สารเคมีที่มีสิ่งเจือปนตามต้องการ แหล่งสารเจือปนทั่วไป ได้แก่ ฟอสฟอรัส โบรอน แอนติโมนี เป็นต้น

3. การเจือปน: แหล่งเจือปนจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ จากนั้นสิ่งเจือปนจะถูกแพร่กระจายเข้าไปในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ผ่านการให้ความร้อน

4. การทำความสะอาด: ล้างแหล่งเจือปนและสิ่งตกค้างของสิ่งสกปรกออกจากพื้นผิวเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุมีความบริสุทธิ์

5. การอบ: การอบจะดำเนินการเพื่อให้สิ่งสกปรกกระจายสม่ำเสมอมากขึ้นในวัสดุ

6. การกัดทางเคมี: การใช้สารเคมีในการกัดกร่อนวัสดุเพื่อขจัดส่วนที่ไม่ต้องการออกไป

7. การสะสม: มีการสะสมชั้นป้องกันบนพื้นผิวของวัสดุเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์

ขั้นตอนการยื่นคำร้อง

กระบวนการแพร่กระจายของเซมิคอนดักเตอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โดยมีการใช้งานที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ การผลิตรอยต่อ PN และโครงสร้าง MOS

1. การผลิตรอยต่อ PN: รอยต่อ PN ผลิตโดยการนำสิ่งเจือปนประเภท P และ N มาผสมเข้ากับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เพื่อสร้างบริเวณประเภท P และประเภท N รอยต่อ PN เป็นหนึ่งในโครงสร้างพื้นฐานที่สุดในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ และใช้กันอย่างแพร่หลายในไดโอด ทรานซิสเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ

2. การผลิตโครงสร้าง MOS: มีการสร้างชั้นฉนวนบนวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ จากนั้นจึงสร้างโครงสร้างโลหะออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์บนชั้นฉนวน นั่นก็คือโครงสร้าง MOS โครงสร้าง MOS เป็นหนึ่งในโครงสร้างที่สำคัญในวงจรรวม ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในหน่วยความจำ ไมโครโปรเซสเซอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ

ข้อได้เปรียบของกระบวนการ

กระบวนการแพร่กระจายเซมิคอนดักเตอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้:

1. ความแม่นยำสูง: กระบวนการสามารถควบคุมความลึกของการแพร่กระจายและความเข้มข้นของสิ่งเจือปนได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้สามารถควบคุมคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุได้อย่างแม่นยำ

2. ความน่าเชื่อถือที่ดี: กระบวนการมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้ ซึ่งสามารถรับประกันความสม่ำเสมอและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ได้

3. ต้นทุนต่ำ: เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเตรียมการอื่นๆ กระบวนการแพร่กระจายเซมิคอนดักเตอร์มีต้นทุนค่อนข้างต่ำและเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่

บทสรุป: กระบวนการแพร่กระจายของสารกึ่งตัวนำเป็นขั้นตอนที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ โดยการควบคุมการแพร่กระจายของสิ่งเจือปน สมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุสารกึ่งตัวนำสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อควบคุมประสิทธิภาพของอุปกรณ์ กระบวนการนี้มีข้อดีคือมีความแม่นยำสูง เชื่อถือได้ดี และต้นทุนต่ำ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระบวนการแพร่กระจายของสารกึ่งตัวนำก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน ซึ่งให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพและการขยายการใช้งานของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ