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❒ 摻雜(Doping)
「摻雜(Doping)」是指在固體材料中加一點點另外一種固體原子，在矽晶圓中加入不同的原子則會形成兩種不同型態的半導體材料，分別稱為「N型半導體」與「P型半導體」。摻雜是半導體製程中非常重要而關鍵的技術，後面會常常再提到這個動作，請大家務必理解。

❒ 矽晶圓的摻雜

➤N型半導體(N-type：Negative type)：當我們在矽晶圓(4A族)摻雜少量的氮原子(5A族)時稱為「N型半導體」，N型半導體最大的特性是「容易傳導電子」，電子帶負電(Negative)故稱為「N型」。由於矽原子有4個鍵結電子，氮原子有5個鍵結電子，當矽原子與氮原子鍵結時總共有9個鍵結電子，每個氮原子的周圍均比八隅規則多出1個電子(帶負電)，如果整塊矽晶圓中有某些位置換成氮原子，則結果如＜圖一(a)＞所示，整塊半導體多出許多電子(-)，這些是滿足八隅規則後多出來的電子，可以自由在半導體中移動，所以N型半導體容易傳導電子(帶負電)。知識力www.ansforce.com。

➤P型半導體(P-type：Positive type)：當我們在矽晶圓(4A族)摻雜少量的硼原子(3A族)時稱為「P型半導體」，P型半導體最大的特性是「容易傳導電洞」，電洞帶正電(Positive)故稱為「P型」。由於矽原子有4個鍵結電子，硼原子有3個鍵結電子，當矽原子與硼原子鍵結時總共有7個鍵結電子，每個硼原子的周圍均比八隅規則少了1個電子，「少了一個電子(帶負電)」反過來說就是「多了一個電洞(帶正電)」，如果整塊矽晶圓中有某些位置換成硼原子，則結果如＜圖一(b)＞所示，整塊半導體多出許多電洞(+)，這些是滿足八隅規則後多出來的電洞，可以自由在半導體中移動，所以P型半導體容易傳導電洞(帶正電)。

圖一　矽晶圓的N型與P型。

看完上面的說明，大家有沒有覺得怪怪的，不是說原子的四周最多只能有八個鍵結電子存在嗎(八隅規則)？為什麼在N型半導體內氮原子的四周卻有9個鍵結電子呢？沒錯，9個鍵結電子的材料不穩定根本無法存在，這就意謂著我們摻雜的原子數目不能太多，所以才說：摻雜是指在固體材料中「加一點點」另外一種固體原子，至於這個一點點是多少呢？一般而言大約是百萬分之一(1PPM)，也就是每一百萬個矽原子加入一個氮原子，看吧！真的就只加了一點點而已。知識力www.ansforce.com。

【注意】
➤ N型半導體：在4A族元素(碳、矽、鍺)中摻雜少量5A族元素(氮、磷、砷)，容易傳導電子，電子帶負電(Negative)故稱為「N型」。
➤ P型半導體：在4A族元素(碳、矽、鍺)中摻雜少量3A族元素(硼、鋁、鎵)，容易傳導電洞，電洞帶正電(Positive)故稱為「P型」。

❒ 砷化鎵晶圓的摻雜
➤N型半導體(N-type：Negative type)：當我們在砷化鎵晶圓(3A族的鎵與5A族的砷)摻雜少量的矽原子(4A族)，而且矽原子(4A族)取代的是鎵原子(3A族)時稱為「N型半導體」，N型半導體最大的特性是「容易傳導電子」，電子帶負電(Negative)故稱為「N型」。由於鎵原子有3個鍵結電子，砷原子有5個鍵結電子，矽原子有4個鍵結電子，當矽原子取代鎵原子與砷原子鍵結時總共有9個鍵結電子，每個矽原子的周圍均比八隅規則多出1個電子(帶負電)，如果整塊砷化鎵晶圓中有某些位置換成矽原子，則結果如＜圖二(a)＞所示，整塊半導體多出許多電子(●)，這些是滿足八隅規則後多出來的電子，可以自由在半導體中移動，所以N型半導體容易傳導電子(帶負電)。知識力www.ansforce.com。
➤P型半導體(P-type：Positive type)：當我們在砷化鎵晶圓(3A族的鎵與5A族的砷)摻雜少量的矽原子(4A族)，而且矽原子(4A族)取代的是砷原子(5A族)時稱為「P型半導體」，P型半導體最大的特性是「容易傳導電洞」，電洞帶正電(Positive)故稱為「P型」。由於鎵原子有3個鍵結電子，砷原子有5個鍵結電子，矽原子有4個鍵結電子，當矽原子取代砷原子與鎵原子鍵結時總共有7個鍵結電子，每個矽原子的周圍均比八隅規則少了1個電子，「少了一個電子(帶負電)」反過來說就是「多了一個電洞(帶正電)」，如果整塊砷化鎵晶圓中有某些位置換成矽原子，則結果如＜圖二(b)＞所示，整塊半導體多出許多電洞(+)，這些是滿足八隅規則後多出來的電洞，可以自由在半導體中移動，所以P型半導體容易傳導電洞(帶正電)。

圖二　砷化鎵晶圓的N型與P型。

【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
 

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