Doteren

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Doteren (Latijn: dotare, voorzien) is het inbrengen van onzuiverheden in een materiaal om de materiaaleigenschappen te veranderen. De term wordt typisch gebruikt in de halfgeleidertechnologie. Het zuivere, vaak kristallijne basismateriaal wordt gedoteerd met (voorzien van) zogenaamde onzuiverheden, atomen van een ander materiaal. Daarmee wordt het oorspronkelijk isolerende basismateriaal tot een halfgeleider.

• Bij toevoegen van elementen uit de stikstofgroep van het periodiek systeem aan silicium, ontstaat het n-type halfgeleidende silicium. De elementen uit deze groep, stikstof (N), fosfor (P), arseen (As), antimoon (Sb), hebben 5 elektronen in hun buitenste schil, 1 meer dan silicium. Zo ontstaan vrije elektronen in het kristalrooster, dus een n-type halfgeleider.

• Bij toevoegen van elementen uit de boorgroep van het periodiek systeemaan silicium, ontstaat het n-type halfgeleidende silicium. De elementen uit deze groep, boor (B), aluminium (Al), gallium (Ga), hebben slechts 3 buitenste elektronen, 1 minder dan silicium. Zo ontstaan "gaten" in het kristalrooster, dus een p-type halfgeleider.

[bewerk] Doteringsmethode

In de halfgeleiderfysica zijn er twee gangbare methoden om te doteren: diffusie en ionenimplantatie.

[bewerk] Diffusie

Diffusie is meestal een tweetrapsproces: eerst wordt een laag met een hoge concentratie onzuiverheden aangebracht (ook wel predepositie genoemd), waarna door een warmtebehandeling bij hoge temperatuur de dotering in het kristalrooster diffundeert. Daarbij wordt de oppervlakteconcentratie lager en de concentratie in het materiaal hoger. De diffusiecoëfficiënt speelt hierbij een belangrijke rol.

[bewerk] Ionenimplantatie

Het implanteren van ionen gebeurt onder vacuüm in een apparaat met een ionenbron. In de meeste gevallen is dit een speciale uitvoering van een deeltjesversneller waarin de ionen gescheiden worden door een magneetveld, en door een elektrisch veld versneld op het te doteren materiaal botsen. In het geval van lage versnellingsspanningen zonder massascheiding spreekt men echter van PVD (Physical Vapor Deposition). De indringdiepte hangt af van de grootte en de energie van het ion en van het te implanteren materiaal.