Присадка (Doping) — это технологический процесс в микроэлектронике, заключающийся во внедрении контролируемого количества примесных атомов в кристаллическую решётку полупроводникового материала (кремния Si, арсенида галлия GaAs и др.) с целью изменения его типа и величины электропроводности.
Типы и принцип действия
Примеси делятся на два основных типа. Донорные примеси (например, фосфор P, мышьяк As, сурьма Sb в кремнии) имеют больше валентных электронов, чем атомы полупроводника. Их внедрение создаёт свободные электроны, формируя область с электронной проводимостью (n-тип). Акцепторные примеси (бор B, алюминий Al, галлий Ga) имеют меньше валентных электронов, что приводит к образованию «дырок» — области с дырочной проводимостью (p-тип). Концентрация примесей определяет удельное сопротивление материала и обычно лежит в диапазоне от 10¹⁴ до 10²⁰ атомов/см³.
Методы введения примесей
Основные методы — ионная имплантация (ion implantation) и термодиффузия (thermal diffusion). Ионная имплантация позволяет с высокой точностью управлять профилем распределения и дозой примеси (10¹¹–10¹⁶ ионов/см²) и является основным методом в современном производстве СБИС. Термодиффузия осуществляется путём отжига пластины в атмосфере, содержащей примесь, и сейчас используется ограниченно.
Роль в производстве интегральных схем
Присадка является фундаментальным процессом для формирования активных областей транзисторов (исток, сток, затвор), p-n-переходов в диодах, изолирующих областей и резисторов в интегральных схемах. Контролируемое создание областей с разным типом проводимости в одном кристалле лежит в основе работы всех полупроводниковых приборов.
Источники: Фундаментальные учебники по технологии микроэлектроники и физике полупроводников (например, С.М. Зи), технические стандарты SEMI на процессы и материалы для полупроводникового производства.