Difusioon vs ioonide implantatsioon
Difusiooni ja ioonide implanteerimise erinevust saab mõista, kui mõistate, mis on difusioon ja ioonide implanteerimine. Kõigepe alt tuleb mainida, et difusioon ja ioonide implanteerimine on kaks pooljuhtidega seotud terminit. Need on meetodid, mida kasutatakse lisandite aatomite sisestamiseks pooljuhtidesse. See artikkel räägib kahest protsessist, nende peamistest erinevustest, eelistest ja puudustest.
Mis on difusioon?
Difusioon on üks peamisi tehnikaid, mida kasutatakse lisandite sisestamiseks pooljuhtidesse. See meetod arvestab dopandi liikumist aatomi skaalal ja põhimõtteliselt toimub protsess kontsentratsioonigradiendi tulemusena. Difusioonprotsess viiakse läbi süsteemides, mida nimetatakse difusiooniahjudeks. See on üsna kallis ja väga täpne.
Doantide peamist allikat on kolm: gaasilised, vedelad ja tahked ained ning gaasilised allikad on selle tehnika puhul kõige laialdasem alt kasutatavad (Usaldusväärsed ja mugavad allikad: BF3, PH3, AsH3). Selles protsessis reageerib lähtegaas vahvli pinnal hapnikuga, mille tulemuseks on lisandoksiid. Järgmisena difundeerub see räniks, moodustades kogu pinnal ühtlase lisandikontsentratsiooni. Vedelad allikad on saadaval kahes vormis: mullitajad ja lisandiga tsentrifuugimine. Mullitajad muudavad vedeliku auruks, et reageerida hapnikuga ja seejärel moodustada vahvli pinnale dopantoksiid. Spin on dopans on lahused, mis koosnevad kuivatavatest legeeritud SiO2 kihtidest. Tahked allikad hõlmavad kahte vormi: tableti või graanulite kujul ja ketta või vahvli kujul. Boornitriidi (BN) kettad on kõige sagedamini kasutatav tahke allikas, mida saab oksüdeerida temperatuuril 750–1100 0C.
Aine lihtne difusioon (sinine), mis on tingitud kontsentratsioonigradiendist läbi poolläbilaskva membraani (roosa).
Mis on ioonide implantatsioon?
Ioonide implanteerimine on teine meetod lisandite (dopantide) lisamiseks pooljuhtidesse. See on madala temperatuuriga tehnika. Seda peetakse lisandite sisseviimisel alternatiiviks kõrgtemperatuursele difusioonile. Selles protsessis on sihtmärk-pooljuhile suunatud kõrge energiaga ioonide kiir. Ioonide kokkupõrked võre aatomitega põhjustavad kristallstruktuuri moonutamist. Järgmine samm on lõõmutamine, millele järgneb moonutusprobleemi kõrvaldamine.
Mõned ioonide implanteerimise tehnika eelised hõlmavad sügavusprofiili ja doseerimise täpset juhtimist, vähem tundlik pinnapuhastusprotseduuride suhtes ning sellel on lai valik maskimaterjale, nagu fotoresist, polü-Si, oksiidid ja metall.
Mis vahe on difusioonil ja ioonimplantatsioonil?
• Difusioonil levivad osakesed juhusliku liikumise teel kõrgema kontsentratsiooniga piirkondadest madalama kontsentratsiooniga piirkondadesse. Ioonide implanteerimine hõlmab substraadi pommitamist ioonidega, kiirendades suuremate kiirusteni.
• Eelised: Difusioon ei tekita kahjustusi ja võimalik on ka partii valmistamine. Ioonide implanteerimine on madala temperatuuriga protsess. See võimaldab teil kontrollida täpset annust ja sügavust. Ioonide implanteerimine on võimalik ka õhukeste oksiidide ja nitriidide kihtide kaudu. See hõlmab ka lühikesi töötlemisaegu.
• Puudused: difusioon piirdub tahke lahustuvusega ja see on protsess kõrgel temperatuuril. Madalad ristmikud ja väikesed doosid on difusiooniprotsessi keerulised. Ioonide implanteerimine hõlmab lõõmutamisprotsessi lisakulusid.
• Difusioonil on isotroopne lisandiprofiil, ioonide implanteerimisel aga anisotroopne lisandiprofiil.
Kokkuvõte:
Ioonide implantatsioon vs difusioon
Difusioon ja ioonide siirdamine on kaks meetodit lisandite sisestamiseks pooljuhtidesse (räni – Si), et kontrollida kande põhitüüpi ja kihtide eritakistust. Difusioonis liiguvad lisandiaatomid pinn alt räni kontsentratsioonigradiendi abil. See toimub asendus- või interstitsiaalsete difusioonimehhanismide kaudu. Ioonide implanteerimisel lisatakse lisandiaatomid jõuliselt räni, süstides energilise ioonkiire. Difusioon on kõrge temperatuuriga protsess, ioonide implanteerimine aga madala temperatuuriga protsess. Lisandi kontsentratsiooni ja ristmiku sügavust saab kontrollida ioonide implanteerimisel, kuid seda ei saa kontrollida difusiooniprotsessis. Difusioonil on isotroopne lisandiprofiil, ioonide implanteerimisel aga anisotroopne lisandiprofiil.
