在一塊半導(dǎo)體材料中,如果N341256SJ-12一部分是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)。制備pn結(jié)一般有擴(kuò)散、離子注入和外延生長等方法。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 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)。當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時,由于p型區(qū)內(nèi)空穴很多電子很少,而n型區(qū)內(nèi)電子很多而空穴很少,在它們的交界面處就出現(xiàn)了空穴和電子的濃度差異。在載流子濃度梯度驅(qū)動下,空穴和電子分別從濃度高的區(qū)域向濃度低的區(qū)擴(kuò)散,即一些空穴從p型區(qū)向n型區(qū)擴(kuò)散,而一些電子從n型區(qū)向p型區(qū)擴(kuò)散。它們擴(kuò)散的結(jié)果就使p型區(qū)一側(cè)失去空穴,留下不可移動的帶負(fù)電的電離受主,n區(qū)一側(cè)失去電子,留下不可移動的帶正電的電離施主。載流子的轉(zhuǎn)移破壞了p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體原來各自的電中性,形成了界面處p型半導(dǎo)體一側(cè)電離受主構(gòu)成的負(fù)電荷區(qū)和n型半導(dǎo)體一側(cè)電離施主構(gòu)成的正電荷區(qū),通常以上電離受主和電離施主所帶電荷稱為空間電荷,所在區(qū)域稱為空間電荷區(qū)。