相反，若掺入三价元素（如硼、铝或铟），由于这类原子比硅原子少一个价电子，它们会从硅的价带中捕获一个电子，从而在价带中留下一个空穴。空穴在电场作用下可发生移动，其方向与电子运动方向相反，形成p型导电。这类杂质被称为受主，空穴成为多数载流子。需要指出的是，无论n型还是p型掺杂，半导体整体仍保持电中性，因为每个可移动的载流子都与一个带相反电荷的固定掺杂剂原子相对应。

掺杂后，半导体材料的电导率可提高多达百万倍。实际上，只需极低浓度的杂质即可实现这一效果：例如，弱掺杂硅中每1亿个硅原子可能只含1个杂质原子，而高掺杂情况下每1000个硅原子中就有1个外来原子。

半导体掺杂工艺主要包括高温扩散和离子注入两种方法。

高温扩散是传统方式，其原理是通过高温处理使杂质原子从半导体表面向内部扩散。由于杂质原子半径通常大于半导体原子，需借助晶体中原子的热运动进入晶格间隙或替代位置。该方法适用于形成较深的掺杂结，如CMOS技术中的双阱结构，过程中需精确控制温度与时间以获取所需的杂质分布。

离子注入则是现代半导体制造中主流的掺杂技术。其过程是将杂质原子电离为离子，通过强电场加速后轰击半导体表面，使离子注入材料内部。该方法能实现杂质的高精度分布与浓度控制，尤其适用于形成浅结结构（如MOSFET的源极和漏极）。离子注入具有掺杂精度高、工艺温度低、对材料损伤较小等优点。

无论采用哪种方法，掺杂工艺通常包含几个关键步骤：准备阶段（选择掺杂源并清洗处理半导体材料）、掺杂过程（通过高温炉或离子注入机引入杂质）、退火处理（尤其对离子注入后的材料，用于修复晶格损伤并激活杂质原子）以及检测与评估（通过结深法、薄层电阻测量等手段验证掺杂效果）。

掺杂工艺的效果受多种因素影响，其中掺杂元素的选择至关重要。不同杂质元素决定半导体的导电类型：例如，硼常用于p型掺杂，磷和砷常用于n型掺杂。杂质元素的纯度也直接影响掺杂后材料的质量，高纯度杂质有助于减少额外缺陷。

掺杂浓度及其分布是另一关键因素。浓度高低直接影响载流子数量，进而决定电导率大小。浓度过高可能导致晶格结构破坏，增加漏电风险；浓度过低则无法有效改善导电性能。同时，掺杂浓度的均匀性对器件性能稳定性有重要影响。

在工艺控制方面，掺杂方法的具体参数设置十分关键。扩散工艺中，温度、时间及气氛条件影响杂质原子的扩散行为；离子注入中，离子能量、剂量和入射角度决定了掺杂深度、浓度与均匀性。过高的注入能量可能造成晶格损伤，而过低则无法实现有效掺杂。

半导体材料本身的性质，如晶体结构和原始晶格缺陷，也会影响掺杂元素的分布与激活率。后续处理工艺，特别是退火，对恢复晶体结构、激活杂质原子具有重要作用，需精确控制退火温度、时间及气氛条件。此外，掺杂后的清洗与钝化处理能去除表面污染物并防止氧化，进一步提升器件可靠性。

随着半导体技术不断进步，离子注入因其高精度、高可控性及广泛的适用性，已成为现代掺杂工艺的主流。该技术能通过对离子束能量、剂量和角度的调节，实现在纳米尺度上的精确掺杂，满足集成电路高集成度的需求。

未来，掺杂技术正朝着更加精细与多元的方向发展。一方面，随着二维材料（如石墨烯、二硫化钼等）的研究深入，通过在其中引入特定杂质，可调控其电学、光学等性能，为新型器件开发提供可能。另一方面，研究者正在探索自旋掺杂、等离子体掺杂等新型机制，以突破传统掺杂在精度与损伤方面的限制。

随着集成电路特征尺寸持续缩小，三维掺杂技术日益重要。实现三维空间内的精确掺杂，能够满足复杂三维集成电路的结构需求，促进构建更高集成度、更低功耗、更快传输速度的电子系统，推动半导体技术向更高水平迈进。