Razlika između difuzijske i ionske implantacije

Difuzija vs ionska implantacija
 

Razlika između difuzijske i ionske implantacije može se shvatiti kada shvatite što je difuzija i ionska implantacija. Prije svega treba napomenuti da su difuzijska i ionska implantacija dva termina povezana s poluvodičima. To su tehnike koje se koriste za uvođenje dopantnih atoma u poluvodiče. Ovaj članak govori o dva procesa, njihovim glavnim razlikama, prednostima i nedostacima.

Što je difuzija?

Difuzija je jedna od glavnih tehnika koja se koristi za unošenje nečistoća u poluvodiče. Ova metoda razmatra gibanje dopanta u atomskoj skali i, u osnovi, proces se događa kao rezultat gradijenta koncentracije. Proces difuzije provodi se u sustavima zvanim "difuzijske peći”. Prilično je skupo i vrlo točno.

Tamo su tri glavna izvora lijekova: gasoviti, tekući i krute tvari i gasoviti izvori su najšire korištene u ovoj tehnici (Pouzdani i prikladni izvori: BF₃, PH₃, Pepeo₃). U ovom procesu, izvorni plin reagira s kisikom na površini rezina, što rezultira dodatkom oksida. Zatim se difundira u Silicij, tvoreći jednoliku koncentraciju dopiranja po cijeloj površini. Tekući izvori dostupni su u dva oblika: mjehurići i centrifugiranje na dopantu. Mjehurići pretvaraju tekućinu u paru kako bi reagirali s kisikom, a zatim stvaraju dodatan oksid na površini rezina. Omoti na dopantima su otopine doziranog SiO oblika za sušenje₂ slojevi. Čvrsti izvori uključuju dva oblika: tabletni ili zrnati oblik te disk ili vafelj. Borovi nitridni diskovi (BN) najčešće su korišteni kruti izvori koji se mogu oksidirati na 750 - 1100 ⁰C.

Jednostavna difuzija tvari (plava) zbog gradijenta koncentracije preko polupropusne membrane (ružičasta).

Što je ionska implantacija?

Ionska implantacija je još jedna tehnika uvođenja nečistoća (dodataka) u poluvodiče. To je tehnika niskih temperatura. Ovo se smatra alternativom difuziji visokih temperatura za unošenje dodataka. Pri tome je snop visokoenergetskih iona usmjeren na ciljni poluvodič. Sudari iona s atomima rešetke rezultiraju izobličenjem strukture kristala. Sljedeći korak je žarenje koji se slijedi kako bi se riješio problem izobličenja.

Neke prednosti tehnike ionske implantacije uključuju preciznu kontrolu profila i doze dubine, manje su osjetljivi na postupke čišćenja površine, a ima i širok izbor materijala za maske kao što su fotoresist, poli-Si, oksidi i metal.

Koja je razlika između difuzijske i ionske implantacije?

• U difuziji se čestice šire slučajnim gibanjem iz područja veće koncentracije u regije niže koncentracije. Ionska implantacija uključuje bombardiranje supstrata ionima, ubrzavanje do većih brzina.

• prednosti: Raspršivanje ne stvara oštećenja, a moguća je i šaržna izrada. Ionska implantacija je proces niske temperature. Omogućuje vam kontrolu precizne doze i dubine. Ionska implantacija moguća je i kroz tanke slojeve oksida i nitrida. Uključuje i kratka vremena procesa.

• Nedostaci: Difuzija je ograničena na čvrstu topljivost i to je proces na visokoj temperaturi. Plitki spojevi i male doze otežavaju postupak difuzije. Ionska implantacija uključuje dodatni trošak za postupak žarenja.

• Difuzija ima izotropni profil dopanta, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dodavanja.

Sažetak:

Ionska implantacija vs difuzija

Difuzijska i ionska implantacija dvije su metode uvođenja nečistoća u poluvodiče (Silicij - Si) radi kontrole većinskog tipa nosača i otpornosti slojeva. U difuziji se dopantni atomi kreću s površine u Silikon pomoću gradijenta koncentracije. Preko supstitucijskih ili intersticijskih difuzijskih mehanizama. U ionskoj implantaciji dopantni atomi na silu se dodaju u silicij ubrizgavanjem energetske ionske zrake. Difuzija je proces na visokoj temperaturi dok je ionska implantacija proces s niskom temperaturom. Koncentracija dopanta i dubina spajanja mogu se kontrolirati u ionskoj implantaciji, ali to se ne može kontrolirati u procesu difuzije. Difuzija ima izotropni profil dodavanja, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dodavanja.

Ljubaznošću slika:

1. Jednostavna difuzija tvari (plava) zbog gradijenta koncentracije na polupropusnoj membrani (roza) od Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)