形成PN接面的幾種方法

形成PN接面的幾種方法

在本章一開始就已講過，PN接面是半導體器件的心臟。它是根據雜質補償原理，透過摻雜來得到的。具體形成PN接面的方法有以下幾種：

一、生長法

生長法又可分為單晶生長法和外延生長法兩種。單晶生長法是最原始的方法。它的工藝過程大體是這樣的：在生長單晶時，先在半導體中摻入施主型雜質，這樣先生長出來的部分晶體是N型的，然後再摻入受主型雜質，它的濃度要遠高於先摻入的施主型雜質，這樣，後生長出來部分的晶體就成為P型。最早的面結型二極體是使用這種方法制成的。這種PN接面的製造方法缺點很多，如工藝複雜、結面不平整、控制困難等，所以這種方法早已淘汰。外延生長法是大家比較熟悉並被普遍採用的一種方法。它是利用汽相澱積方法在P型的襯底上生長一層N型層，在製造雙極型積體電路以及某些大功率電晶體中都採用這種方法。

二、合金法

這是早期普遍採用的PN結制造工藝。它是透過一種導電型別雜質的合金熔化後摻入到另一種導電型別的半導體中去，經過再結晶而形成的，所以叫合金法。這種方法的優點是工藝簡單、成熟、引線焊接方便，是生產電晶體的基本工藝之一。但是，合金法也存在一些缺點，如結面不平整、結深和結面的大小不易控制、合金法制成的器件頻率較低等。

三、擴散法

擴散法制造PN接面是利用雜質在高溫下向半導體內部擴散，使P型雜質進入N型半導體或N型雜質進入P型半導體來形成PN接面的。擴散法形成PN接面有很多優點，如能精確控制PN接面的結深和結面積、結面平整、能精確控制雜質濃度等。所以，擴散法是目前最常用的一種製造PN接面的方法。

四、離子注入法

擴散法雖然優點很多，但隨著半導體器件的發展，對器件的要求也越來越高。擴散法形成PN的精度已不能滿足某些器件的要求。其次，由於擴散是在1000℃左右的高溫中進行的，所以晶體的晶格會受到破壞，晶格缺陷增多，使器件的電效能下降。另外，用擴散法制造結深較淺的PN接面也有困難。

離子注入法是一種新工藝。這種方法是先把雜質原子變成電離的雜質離子。然後，雜質的離子流在極強的電場下高速地射向矽片，並進入矽片內部。電場強度越強，雜質離子射入矽片就越深。離子流密度越大，轟擊矽片的時間越長，則進入矽片的雜質就越多。所以，適當控制電場強度、離子流密度和轟擊時間，就可精確地得到所要求的結深和雜質濃度的PN接面。另外，離子注入法還可以任意改變半導體內的雜質分佈。

離子注入法的缺點是裝置較複雜而且價格昂貴、生產效率比擴散法低、不適用製造結深較深的器件。但是，由於離子注入的獨特優點而越來越受到人們的重視，所以在一些特殊要求的器件中，應用越來越廣泛。