加入星計劃,您可以享受以下權益:

  • 創(chuàng)作內(nèi)容快速變現(xiàn)
  • 行業(yè)影響力擴散
  • 作品版權保護
  • 300W+ 專業(yè)用戶
  • 1.5W+ 優(yōu)質(zhì)創(chuàng)作者
  • 5000+ 長期合作伙伴
立即加入
  • 正文
    • 中子摻雜嬗變原理
    • NTD 的優(yōu)勢
  • 相關推薦
  • 電子產(chǎn)業(yè)圖譜
申請入駐 產(chǎn)業(yè)圖譜

中子嬗變摻雜

2020/07/06
196
閱讀需 3 分鐘
加入交流群
掃碼加入
獲取工程師必備禮包
參與熱點資訊討論

前面我們提到了常見的兩種摻雜方式:擴散和離子注入。今天我們來聊一聊兩外一種摻雜方式——中子嬗變摻雜(NTD,Neutron Transmutation Dopin)

?

名字聽起來就很高端,首先我們來看一下什么是嬗變(shàn biàn)。

嬗變:指一種元素通過核反應轉變?yōu)榱硪环N元素。再結合摻雜(是將一定數(shù)量的雜質(zhì)摻入到半導體材料的工藝,是為了改變半導體材料的電學特性,從而得到所需的電學參數(shù)),那 NTD 通過嬗變將一種元素轉變?yōu)榱硪环N元素,也能達到摻雜的目的,那接下來我們就來看看什么是中子嬗變摻雜。

中子摻雜嬗變原理

NTD 的原理是用熱中子把硅的同位素 30/14Si 放射性嬗變成磷 31/15P。這種同位素在天然硅中的含量達 3.09%,29/14Si 占用 4.67%的份額,其余 92.23%為主同位素 28/14Si。如果把硅棒放置在核反應堆芯附近,30/14Si 原子部分地捕獲熱中子,在γ量子發(fā)射下變成不穩(wěn)定的同位素 31/14Si,它通過發(fā)射電子(β離子)衰減,變成穩(wěn)定的磷的同位素 31/15P。

在中子輻射之后,31/14Si 嬗變變成 31/15P 的過程還在進行,特別是由于β發(fā)射而放射性衰減,這就需要一個存儲周期。對于放射性衰減到檢測不到的水平這中間需要 3~5 天的時間。同時,為了消除有輻射引入的晶格缺陷,需要進一步對晶棒在 500℃~900℃的溫度下進行退火處理。相對常規(guī)的那兩種摻雜,中子嬗變摻雜的成本還是比較高的。
?

NTD 的優(yōu)勢

我們都知道,摻雜濃度的均勻性對于功率器件來說是非常重要的,如果在晶片中存在摻雜濃度(或局部缺陷)的變化,電流可能分布不均勻,特別是在雪崩擊穿時。下圖分別是常規(guī)摻雜和中子嬗變摻雜下晶片徑向電阻率的分布:

常規(guī)摻雜下的

?

中子嬗變摻雜下的

摻雜直接決定了阻斷電壓,如果原材料是常規(guī)摻雜下的波動,就不可能生產(chǎn)出要求高的高壓功率器件,而用中子嬗變的方法,可以達到。所以中子嬗變摻雜是應用在高壓功率的可控硅方面。

相關推薦

電子產(chǎn)業(yè)圖譜

公眾號“功率半導體那些事兒”主筆,熱衷于功率半導體行業(yè),并且從事相關工作,喜歡關于相關行業(yè)的各種信息,知識和應用。珍惜時光,自由在高處。