diffusionsskiktets

Diffusionsskiktet, eller diffusion layer, är ett område i ett halvledarmaterial där dopantkoncentrationen har ökat genom diffusion av dopantatomer från en källa vid hög temperatur. Diffusionsskiktet är centralt i tillverkningen av halvledarenheter eftersom det bildar PN- junctioner, emitter- eller basregioner i bipolära transistorer och diffusa resistorer, samt funktionella skikt i solceller.

Diffusionen utförs vanligtvis i en diffusionsugn. Wafern maskeras med oxidskikt eller annat material för att definiera var dopanten får diffundera. En predeposition kan användas för att lägga dopanten nära ytan till ett kontrollerat djup, följt av en drive-in-diffusion som skjuter dopanten längre in i materialet. Dopantprofilen styrs av diffusionkoefficienten D(T) och tiden t; en vanlig uppskattning är L ≈ sqrt(Dt). Högre temperaturer och längre tider ger djupare och mer gradvisa profiler, medan lägre temperaturer ger ytligare och skarpare gränser.

Vanliga dopanter är bor för p-typ och fosfor, arsenik eller antimon för n-typ. Diffusion kan ske från fasta källor, dopande gaser eller vätskor och maskeras med fotolitografi för att skapa komplexa mönster.

Användningar finns inom integrerade kretsar, där diffusionsskikt bildar gränssnitt och diffusa resistorer, samt inom solceller där emitter- och bakytdiffusioner påverkar effektiviteten. Kvaliteten på diffusionsskiktet påverkar övergångens skärpa, läckage och bärarliv. Diffusion jämförs ibland med jonimplantation, som ger skarpare profiler men kräver mer utrustning och kostnad.