在一塊半導(dǎo)體材料中,如果一部分是n型區(qū),另一部分是p型區(qū),在兩者的交界面處就形成pn結(jié),如圖3-21所示。制備pn結(jié)一般有擴(kuò)散、離子注入和外延生長等方法。 AD8609ARUZ在傳統(tǒng)的Si半導(dǎo)體工藝中,通常是在n型(或p型)Si晶體表面以擴(kuò)散或離子注入的方法摻入p型(或n型)雜質(zhì)原子,使原⒐晶體不同區(qū)域由單―導(dǎo)電類型變?yōu)閚型和p型導(dǎo)電兩種類型,在n型和p型導(dǎo)電區(qū)的界面處形成si晶體的pn結(jié)。

   擴(kuò)散法制備pn結(jié)是利用擴(kuò)散爐。源有固態(tài)也有氣態(tài),如si半導(dǎo)體材料中的n型雜質(zhì)來源:As203、AsH3和PH3等;p型雜質(zhì)來源:Bα3和B2H6等。擴(kuò)散工藝中晶片置于加熱的高溫爐管中,雜質(zhì)氣體處于流動狀態(tài),摻雜原子的濃度及分布通過溫度、時間、氣體流量控制。熱擴(kuò)散的雜質(zhì)濃度分布從表面到體內(nèi)單調(diào)下降。

   離子注入法制備pn結(jié)是利用離子注入機(jī)。離子注入I藝中首先需要將摻雜雜質(zhì),如磷、砷或硼等的氣態(tài)物質(zhì)導(dǎo)入電弧室放電離化,帶電離子經(jīng)電場加速注入到半導(dǎo)體材料表面,離子注入的雜質(zhì)濃度分布一般呈現(xiàn)為高斯分布,并且濃度最高處不是在表面,而是在表面

以內(nèi)的一定深度處,雜質(zhì)濃度的分布主要取決于離子質(zhì)量和注入能量。離子注入的雜質(zhì)不經(jīng)過處理一般處于電惰性狀態(tài),且離子注入過程會造成對原晶體材料的晶格損傷,所以要 再經(jīng)過高溫?zé)崽幚?活化摻雜雜質(zhì)和修復(fù)晶格損傷。

   擴(kuò)散和離子注入工藝比較成熟,且成本較低,目前在si工藝上仍大量應(yīng)用。但以上兩種工藝方法存在載流子濃度均勻性和界面陡峭度控制比較差,工藝過程引入晶格缺陷等局限性。外延生長是指在某種單晶襯底材料上生長與其具有相同或 接近的結(jié)晶學(xué)取向的薄膜單晶的半導(dǎo)體工藝。主要有液相外延、氣相外延、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積、分子束外延等。外延生長可以方便地形成不同導(dǎo)電類型的高質(zhì)量單晶薄膜,且摻雜濃度和厚度可精確控制,界面陡峭變化。這種方法可實現(xiàn)各種復(fù)雜設(shè)計要求的pll結(jié)。