Difuzija proti ionski implantaciji
Razliko med difuzijo in ionsko implantacijo lahko razumete, ko razumete, kaj je difuzija in ionska implantacija. Najprej je treba omeniti, da sta difuzija in ionska implantacija dva pojma, povezana s polprevodniki. To so tehnike, ki se uporabljajo za uvajanje dopantnih atomov v polprevodnike. Ta članek govori o obeh procesih, njunih glavnih razlikah, prednostih in slabostih.
Kaj je difuzija?
Difuzija je ena od glavnih tehnik, ki se uporabljajo za vnašanje nečistoč v polprevodnike. Ta metoda upošteva gibanje dopanta na atomski lestvici in v bistvu se proces zgodi kot posledica koncentracijskega gradienta. Difuzijski proces se izvaja v sistemih, imenovanih "difuzijske peči". Je precej drag in zelo natančen.
Obstajajo trije glavni viri dodatkov: plinasti, tekoči in trdni, plinasti viri pa so tisti, ki se najpogosteje uporabljajo v tej tehniki (Zanesljivi in priročni viri: BF3, PH3, AsH3). V tem procesu izvorni plin reagira s kisikom na površini rezine, kar ima za posledico dopant oksid. Nato difundira v silicij in tvori enakomerno koncentracijo dopanta po površini. Tekoči viri so na voljo v dveh oblikah: z mehurčki in z vrtenjem na dopantu. Mehurčki pretvorijo tekočino v paro, da reagira s kisikom in nato na površini rezin tvori dopantni oksid. Spin on dopanti so raztopine sušenja iz dopiranih plasti SiO2. Trdni viri vključujejo dve obliki: tableto ali zrnato obliko in ploščo ali rezino. Diski iz borovega nitrida (BN) so najpogosteje uporabljen trdni vir, ki se lahko oksidira pri 750 – 1100 0C.
Enostavna difuzija snovi (modra) zaradi koncentracijskega gradienta skozi polprepustno membrano (roza).
Kaj je ionska implantacija?
Ionska implantacija je druga tehnika vnosa nečistoč (dopantov) v polprevodnike. To je nizkotemperaturna tehnika. To velja za alternativo visokotemperaturni difuziji za vnos dopantov. V tem procesu je žarek visoko energijskih ionov usmerjen na ciljni polprevodnik. Trki ionov z atomi rešetke povzročijo popačenje kristalne strukture. Naslednji korak je žarjenje, s katerim se odpravi težava z izkrivljanjem.
Nekatere prednosti tehnike ionske implantacije vključujejo natančen nadzor globinskega profila in doziranja, manj občutljivost na postopke čiščenja površine in ima širok izbor maskirnih materialov, kot so fotorezist, poli-Si, oksidi in kovina.
Kakšna je razlika med difuzijo in ionsko implantacijo?
• Pri difuziji se delci širijo z naključnim gibanjem iz območij z višjo koncentracijo v območja z nižjo koncentracijo. Implantacija ionov vključuje obstreljevanje podlage z ioni, ki pospešijo do višjih hitrosti.
• Prednosti: Difuzija ne povzroča poškodb, možna je tudi serijska izdelava. Ionska implantacija je nizkotemperaturni postopek. Omogoča vam nadzor natančnega odmerka in globine. Ionska implantacija je možna tudi skozi tanke plasti oksidov in nitridov. Vključuje tudi kratke procesne čase.
• Slabosti: Difuzija je omejena na trdno topnost in je visokotemperaturni proces. Plitvi spoji in nizki odmerki otežujejo proces difuzije. Ionska implantacija vključuje dodatne stroške za postopek žarjenja.
• Difuzija ima izotropni profil dopanta, medtem ko ima ionska implantacija anizotropni profil dopanta.
Povzetek:
Ionska implantacija proti difuziji
Difuzija in ionska implantacija sta dve metodi uvajanja nečistoč v polprevodnike (Silicij – Si) za nadzor večinskega tipa nosilca in upornosti plasti. Pri difuziji se dopantni atomi premaknejo s površine v silicij s pomočjo koncentracijskega gradienta. Poteka prek substitucijskih ali intersticijskih difuzijskih mehanizmov. Pri ionski implantaciji se dopantni atomi močno dodajo v silicij z vbrizgavanjem energičnega ionskega žarka. Difuzija je visokotemperaturni proces, ionska implantacija pa nizkotemperaturni proces. Koncentracijo dopanta in globino spoja je mogoče nadzorovati pri ionski implantaciji, ni pa je mogoče nadzorovati v procesu difuzije. Difuzija ima izotropni profil dopanta, medtem ko ima ionska implantacija anizotropni profil dopanta.
