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摻雜技術(Doping)

❒ 摻雜的目的
在介紹摻雜技術之前,我們先復習一下摻雜的目的,在矽晶圓中加入不同的原子則會形成兩種不同型態的半導體,細節請參考這裡:
➤N型半導體(N type):矽晶圓(4A族)摻雜少量的5A族原子(氮、磷、砷、銻、鉍),稱為「N型半導體」,N型半導體最大的特性是「容易傳導電子」。知識力www.ansforce.com。
➤P型半導體(P type):矽晶圓(4A族)摻雜少量的3A族原子(硼、鋁、鎵、銦、鉈),稱為「P型半導體」,P型半導體最大的特性是「容易傳導電洞」。
❒ 矽晶圓的摻雜
➤N型半導體(N-type:Negative type)
當我們在矽晶圓(4A族)摻雜少量的氮原子(5A族)時稱為「N型半導體」,N型半導體最大的特性是「容易傳導電子」,電子帶負電(Negative)故稱為「N型」。
由於矽原子有4個鍵結電子,氮原子有5個鍵結電子,當矽原子與氮原子鍵結時總共有9個鍵結電子,每個氮原子的周圍均比八隅規則多出1個電子(帶負電),如果整塊矽晶圓中有某些位置換成氮原子,則結果如<圖一(a)>所示,整塊半導體多出許多電子(-),這些是滿足八隅規則後多出來的電子,可以自由在半導體中移動,所以N型半導體容易傳導電子(帶負電)。
➤P型半導體(P-type:Positive type)
當我們在矽晶圓(4A族)摻雜少量的硼原子(3A族)時稱為「P型半導體」,P型半導體最大的特性是「容易傳導電洞」,電洞帶正電(Positive)故稱為「P型」。
由於矽原子有4個鍵結電子,硼原子有3個鍵結電子,當矽原子與硼原子鍵結時總共有7個鍵結電子,每個硼原子的周圍均比八隅規則少了1個電子,「少了一個電子(帶負電)」反過來說就是「多了一個電洞(帶正電)」,如果整塊矽晶圓中有某些位置換成硼原子,則結果如<圖一(b)>所示,整塊半導體多出許多電洞(+),這些是滿足八隅規則後多出來的電洞,可以自由在半導體中移動,所以P型半導體容易傳導電洞(帶正電)。知識力www.ansforce.com。
圖一 矽晶圓的N型與P型。
【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀,與產業現狀可能會有差異,若您是這個領域的專家想要提供意見,請自行聯絡作者;若有產業與技術問題請參與社群討論。
【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業,全華圖書公司」。<我要買書>