Razlika med difuzijsko in ionsko implantacijo

Difuzijska vs ionska vsaditev
 

Razliko med difuzijsko in ionsko implantacijo lahko razumemo, ko razumete, kaj je difuzija in ionska implantacija. Najprej je treba omeniti, da sta difuzijska in ionska implantacija dva pojma, povezana s polprevodniki. So tehnike, ki se uporabljajo za vnašanje dopantnih atomov v polprevodnike. Ta članek govori o dveh procesih, njihovih glavnih razlikah, prednostih in slabostih.

Kaj je difuzija?

Difuzija je ena glavnih tehnik, ki se uporablja za vnašanje nečistoč v polprevodnike. Ta metoda upošteva gibanje dopanta v atomskem merilu in v bistvu se postopek zgodi kot rezultat koncentracijskega gradienta. Difuzijski postopek poteka v sistemih, imenovanih „difuzijske peči“. Je dokaj drag in zelo natančen.

Obstajajo trije glavni viri požiralnikov: plinaste, tekoče in trdne snovi in plinasti viri so najbolj razširjeni v tej tehniki (Zanesljivi in ​​priročni viri: BF₃, PH₃, AsH₃). V tem postopku izvorni plin reagira s kisikom na površini rezin, kar ima za posledico dopantni oksid. Nato se razprši v silicij, ki tvori enakomerno koncentracijo dopant po površini. Tekoči viri so na voljo v dveh oblikah: mehurčki in spin na dopant. Mehurčki pretvarjajo tekočino v hlape, da reagirajo s kisikom in nato na površini rezin tvorijo dopantni oksid. Spin on dopants so raztopine supirane oblike, dopirane SiO₂ plasti. Trdni viri vključujejo dve obliki: tabletno ali zrnato obliko ter disk ali vafelj. Diski z borovim nitridom (BN) so najpogosteje uporabljeni trdni viri, ki jih je mogoče oksidirati pri 750 - 1100 ⁰C.

Enostavna difuzija snovi (modra) zaradi naklona koncentracije čez polprepustno membrano (roza).

Kaj je ionska vsaditev?

Ionska implantacija je še ena tehnika vnašanja nečistoč (polnil) v polprevodnike. Gre za tehniko z nizkimi temperaturami. To velja za alternativo visokotemperaturnim difuzijam za vnos pomožnih snovi. V tem procesu je snop visoko energijskih ionov usmerjen v ciljni polprevodnik. Trčenje ionov z atomi rešetke povzroči izkrivljanje kristalne strukture. Naslednji korak je žarjenje, ki sledi odpravi težave z izkrivljanjem.

Nekaj ​​prednosti tehnike ionske implantacije vključuje natančen nadzor profila globine in odmerjanja, manj občutljiv na postopke čiščenja površin, poleg tega pa ima širok izbor materialov za masko, kot so fotoresist, poli-Si, oksidi in kovine.

Kakšna je razlika med difuzijsko in ionsko implantacijo?

• Pri difuziji se delci z naključnim gibanjem širijo iz območij z višjo koncentracijo v območja z nižjo koncentracijo. Ionska implantacija vključuje bombardiranje substrata z ioni, pospeševanje do večjih hitrosti.

• Prednosti: Razprševanje ne povzroča škode, možna pa je tudi izdelava šarž. Ionska implantacija je proces z nizko temperaturo. Omogoča vam nadzor nad natančnim odmerkom in globino. Ionska implantacija je mogoča tudi skozi tanke plasti oksidov in nitridov. Vključuje tudi kratke čase postopka.

• Slabosti: Difuzija je omejena na trdno topnost in gre za visokotemperaturni postopek. Plitki stičišči in majhni odmerki otežujejo difuzijski proces. Ionska implantacija vključuje dodatne stroške za postopek žarjenja.

• Difuzija ima izotropni profil dopanta, medtem ko ima ionska implantacija profil anizotropnega dopanta..

Povzetek:

Ionska vsaditev vs difuzija

Difuzijska in ionska implantacija sta dve metodi vnosa nečistoč v polprevodnike (Silicij - Si) za nadzor nad večinsko vrsto nosilca in upornostjo plasti. Pri difuziji se dopantni atomi s koncentracijskim gradientom premaknejo s površine v silicij. Preko substitucijskih ali intersticijskih difuzijskih mehanizmov. Pri ionski implantaciji se dozirajoči atomi silikonsko dodajo v silicij z vbrizgavanjem energijskega ionskega žarka. Difuzija je visokotemperaturni postopek, medtem ko je ionska implantacija proces z nizko temperaturo. Koncentracija dopanta in globino stičišča lahko nadzirate pri ionski implantaciji, vendar ga v difuzijskem postopku ni mogoče nadzorovati. Difuzija ima izotropni profil dopanta, medtem ko ima ionska implantacija anizotropni dodatek.

Vljudnost slik:

1. Enostavna difuzija snovi (modra) zaradi gradienta koncentracije čez polprepustno membrano (roza) avtorja Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)