¿Cómo se preparan los materiales tipo n y tipo p?

Para la modificación del nivel de oblea p / n, los fabricantes agregan fósforo o boro durante el proceso de Czochralski. Hay un gradiente dopante a lo largo del lingote, pero en la mayoría de los casos esto no es un problema.

Para la modificación local , es decir, S / D o Wells, hay 2 métodos.

1. Implantación de iones: nuevamente con iones de fósforo, boro o arsénico. Una vez que se agrega la cantidad requerida de iones, el recocido (metalurgia) se aplica para reparar los daños y “activar” los dopantes. Esta es una técnica barata y bien conocida limitada por la necesidad de una litografía anterior.
2. CVD epitaxial (epitaxia ) : permite depositar con precisión la capa requerida con la concentración de dopante necesaria. Esta es una técnica más avanzada y costosa que no necesita litografía pero no es adecuada para todos los materiales.

Se crean al dopar un semiconductor con trazas de un elemento diferente, por ejemplo, exponiéndolos a un compuesto gaseoso del elemento traza. La proporción del dopante introducido varía desde menos de 1 átomo por billón de átomos hasta aproximadamente uno por 20 por millón. El nuevo elemento introduce átomos donadores o átomos aceptores.

Por ejemplo, al introducir elementos del Grupo V como el fósforo en el silicio, se encuentran disponibles electrones de valencia adicionales que se unen de los átomos individuales y pueden moverse y comportarse como conductores. Esto crea un semiconductor de tipo n.

De manera similar, al introducir elementos del Grupo III como el boro, al que le falta el cuarto electrón de valencia, se crean “enlaces rotos” (agujeros) en la red de silicio que son libres de moverse. Esto crea un semiconductor de tipo p.

Los semiconductores de tipo N y P generalmente se fabrican dopando semiconductores puros con impurezas para modificar el nivel de energía del material base.

En el caso del silicio, por ejemplo, se puede introducir fósforo para producir un exceso de electrones libres en la matriz de silicio a granel, produciendo así niveles de donantes a una energía más alta que la del silicio puro. El material se denomina entonces semiconductor de tipo N y transporta corriente principalmente utilizando electrones como portadores de carga.

Por lo general, la implantación de iones se usa para introducir las impurezas (átomos de fósforo en el ejemplo anterior). En términos generales, los iones se producen usando un campo eléctrico alto u otra técnica y luego se aceleran usando un campo eléctrico de alta magnitud sobre la superficie del semiconductor. El camino de los iones incidentes se sintoniza utilizando una matriz de lentes magnéticas, todo el proceso de implantación es bastante complejo y requiere herramientas de alta precisión para ser confiables.