掺杂是指在物质中引入不同于其自身的元素或化合物,从而改变其电学、磁学、热学、光学等性质。而高掺杂则是指在材料中引入大量外来元素,以达到对材料某些性质的显著改变。高掺杂可以应用于半导体器件等领域,完成多种不同的功能性能。
高掺杂对半导体器件性能影响很大。通过高掺杂,可以使原本电阻较大的半导体材料变为导体,提供电子浓度和迁移率,促进电子输运,提升器件特性。在硅片加工时,采用高掺杂可以完成电阻护膜制备、扩散层生长、源/漏极区成型等工艺步骤,实现p、n结、MOS电容器等器件的制备。
高掺杂一般分为四类:浅杂质、中心杂质、深杂质和瞬变杂质。浅杂质是指与晶格匹配较好、掺杂浓度较低的杂质,其电离能量较小;中心杂质是掺杂浓度大、磁矩和核自旋比较大的杂质;深杂质是电离能量较高、掺杂浓度较低的杂质;瞬变杂质是反击,较短活跃时间和浓度,只存在于加热和辐照时,退火过程中暂时延长浅杂质的寿命,增强电学特性。
高掺杂技术广泛应用于半导体器件、激光器件、太阳能电池等领域,成为提高电子器件性能的重要手段。在半导体器件中,高掺杂被应用于FET器件、太阳能电池器件、OLED显示器件等,以提升电流密度、迁移率等性能参数。在激光器件中,通过高掺杂可以影响能带结构,提高灯效和转化效率。在太阳能电池中,高掺杂可以提高导电性、光伏转换效率和稳定性。