半導體的常用摻雜技術主要有兩種，即高溫（熱）擴散和離子注入。摻入的雜質主要有兩類：第一類是提供載流子的受主雜質或施主雜質（如Si中的B、P、As）；第二類是產生複合中心的重金屬雜質（如Si中的Au）。
基本介紹
- 中文名：半導體摻雜技術添加概述
- 常用：摻雜技術
- 對象：半導體
- 屬性：熱擴散技術
(1)熱擴散技術：對於施主或受主雜質的摻入，就需要進行較高溫度的熱擴散。因為施主或受主雜質原子的半徑一般都比較大，它們要直接進入半導體晶格的間隙中去是很困難的；只有當晶體中出現有晶格空位後，雜質原子才有可能進去占據這些空位，並從而進入到晶體。為了讓晶體中產生出大量的晶格空位，所以，就必須對晶體加熱，讓晶體原子的熱運動加劇，以使得某些原子獲得足夠高的能量而離開晶格位置、留下空位（與此同時也產生出等量的間隙原子，空位和間隙原子統稱為熱缺陷），也因此原子的擴散係數隨著溫度的升高而指數式增大。對於Si晶體，要在其中形成大量的空位，所需要的溫度大致為1000度[C]左右，這也就是熱擴散的溫度。
(2)離子注入技術：為了使施主或受主雜質原子能夠進入到晶體中去，需要首先把雜質原子電離成離子，並用強電場加速、讓這些離子獲得很高的動能，然後再直接轟擊晶體、並“擠”進到裡面去；這就是“注入”。當然，採用離子注入技術摻雜時，必然會產生出許多晶格缺陷，同時也會有一些原子處在間隙中。所以，半導體在經過離子注入以後，還必須要進行所謂退火處理，以消除這些缺陷和使雜質“激活"。
(3)與摻雜有關的問題：
①Si的熱氧化技術：因為當Si表面原子與氧原子結合成一層SiO2後，若要進一步增厚氧化層的話，那么就必須要讓外面的氧原子擴散穿過已形成的氧化層、並與下面的Si原子結合，而SiO2膜是非晶體，氧原子在其中的擴散速度很小，因此，往往要通過加熱來提高氧原子的熱運動能量，使得能夠比較容易地進入到氧化層中去，這就是熱氧化。所以，Si的熱氧化溫度一般也比較高（～1000度[C]左右）。
②雜質的激活：因為施主或受主雜質原子要能夠提供載流子，就必須處於替代Si原子的位置上。這樣才有多餘的或者缺少的價電子、以產生載流子。所以在半導體中，即使摻入了施主或受主雜質，但是如果這些雜質原子沒有進入到替代位置，那么它們也將起不到提供載流子的作用。為此，就還需要進行一定的熱處理步驟——激活退火。
③Au、Pt等重金屬雜質原子的擴散：重金屬雜質與施主或受主雜質不同，因為重金屬雜質的原子半徑很小，即使在較低溫度下也能夠很容易地通過晶格間隙而進入到半導體中去，所以擴散的溫度一般較低。例如擴散Au，在700C下，只要數分鐘，Au原子即可分布到整個Si片。
