اهداف نفوذ در فناوری ساخت قطعات الکترونیکی

پدیده نفوذ در الکترونیک کاربرد مهم و اساسی در بحث ساخت و تولید قطعات الکترونیکی مخصوصا ترانزیستورها و مدارات مجتمع دارد.

کاربرد اصلی و اهداف کلی آن به دو دسته تقسیم می شود:

1-ایجاد یک پیوند P-N در فاصله مشخصی در زیر سطح ویفر

2-ایجاد یک تراکم و توزیع مشخصی از اتم های ناخالصی در سطح ویفر

می خواهیم ابتدا نحوه تشکیل یک پیوند P-N را بررسی می کنیم. فرض کنید ویفری که می خواهیم در آن پیوند ایجاد کنیم نوع P باشد که ناخالصی نوع p در آن به طور یکنواخت توزیع شده است.

بعد از گذراندن مراحل اکسیداسیون و ایجاد الگو بر روی آن، ویفر در کوره نفود رفته و در معرض بخارهای اتم های ناخالصی نوع n قرار می گیرد. شرایط باید به گونه ای باشد که تراکم اتم های نوع n که از سطح ویفر نفوذ می کنند، بیشتر از نوع P باشد، تا آن ناحیه به نیمه هادی نوع n تبدیل شود.

ین اتم ها با گذشت زمان به سطح پایین تر ویفر نفوذ می کنند و از تراکم آنها در سطوح پایین تر کاسته می شود تا اینکه در یک سطح خاص تعداد اتم های نوع n و p یکسان شوند. این نقطه محل تشکیل پیوند می باشد.

در سطوح پایین تر از آن تراکم نوع n از نوع p کمتر می باشد و نیمه هادی نوع p باقی خواهد ماند. به این صورت یک پیوند P-N تشکیل می گردد.

 

نفوذ جانبی

نفوذ فقط در یک جهت خاص اتفاق نمی افتد. مثلا در شکل زیر فقط در راستای z نمی باشد، بلکه در صفحه X-Y نیز اتفاق می افتد، که به آن نفوذ افقی هم می گویند.

 

درواقعیت اتم های ناخالصی در تمام جهات حرکت می کنند. بعضی از اتم ها در جهت افق حرکت می کنند.

به نوعی می توان گفت که خازن های overlap در ترانزیستورهای ماسفت از این قضیه ناشی شده اند.

 

مکانیزم های نفوذ

نفوذ در جامداتی نظیر سیلیکن از طریق اثر متقابل بین ناخالصی ها و ناکاملی ها انجام می شود.

ناکاملی ها به چند دسته تقسیم می شوند، که مهمترین آنها عبارتند از:

– ناکاملی های نقطه ای

– ناکاملی های خطی

– ناکاملی های سطحی

و…

که هر کدام از این ها نیز انواعی دارند.

ناکاملی های خطی مانند نابجایی ها، مرزدانه ها و … جزو نقایص ویفر محسوب می شوند. نفوذ از این مسیرها سریعتر اتفاق می افتد. به همین دلیل به آنها مسیرهای با نفوذ بالا می گویند که در یک ویفر سالم و ایده آل نباید چنین نواقصی داشته باشیم به همین دلیل مکانیزم اصلی نفوذ، ناکاملی های نقطه ای می باشند.