Techniklexikon

Dotierung

Lat. dotare, ausstatten. Definiertes Hinzufügen von Fremdatomen (Dotant) zu Halbleitern und deren Einbau auf Gitterplätzen zur Erzielung unterschiedlich leitender Gebiete. Die D. des Halbleiters bei der Kristallzüchtung durch Zugabe von Dotanten (in der Siliciumtechnik meist Bor oder Phosphor) zur Schmelze liefert Scheiben mit relativ gleichmäßiger Grunddotierung. Die Dotierungsschwankungen liegen auf einer Scheibe in Abhängigkeit vom Dotanten und von der Prozeßführung zwischen 5 und 15 %. Für Leistungsbauelemente ist eine gleichmäßigere Grunddotierung erforderlich. Dafür wird die Neutronendotierung eingesetzt. Die weitere D. der Scheibe erfolgt im Zyklus I der Bauelementeherstellung durch Epitaxie und Diffusion. Durch Verwendung von Masken und p- und n-Leitung erzeugenden Dotanten entsteht eine räumliche Anordnung von pn-Übergängen, deren Zusammenwirken die Grundlage aller Halbleiterbauelemente ist. Die fortschreitende Erhöhung des Integrationsgrades erfordert eine genauere D. in immer kleiner werdenden räumlichen Bereichen. Daher wird die Diffusion zunehmend durch Ionenimplantation ersetzt, bzw. es wird eine Kombination beider eingesetzt. kontrolliertes Einbringen von Fremdatomen in Halbleiterkristalle mit dem Ziel, die physikalischen und die elektronischen Eigenschaften des Halbleiters zu ändern, insbesondere Akzeptoren und Donatoren mit pn-Übergängen zu erzeugen. Die Dotierung kann entweder beim oder aber nach dem Wachstum des Kristalls vorgenommen werden; während des Wachstums beispielsweise durch Beimischung der Dotierstoffe in die Schmelze, so dass man eine homogene Verteilung der Dotieratome im gesamten Kristall erhält, oder durch Dotierung während epitaktischen Wachstums, womit man heute extrem dünne Schichten erzeugen kann, die nur aus wenigen Atomlagen bestehen (Epitaxie). Nach dem Wachstum kann der Kristall durch Ionenimplantation von Fremdatomen dotiert werden, was den Vorteil hat, dass räumlich scharfe Dotierprofile erzeugt werden können, oder durch Diffusion von Fremdatomen in den Kristall (Diffusion in Festkörpern).