Difuzija nasuprot ionskoj implantaciji
Razlika između difuzije i ionske implantacije može se razumjeti kada shvatite što je difuzija i ionska implantacija. Prije svega treba spomenuti da su difuzija i ionska implantacija dva pojma vezana uz poluvodiče. 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 uvođenje nečistoća u poluvodiče. Ova metoda razmatra kretanje dopanta na atomskoj razini i, u osnovi, proces se događa kao rezultat koncentracijskog gradijenta. Difuzijski proces se odvija u sustavima koji se nazivaju “difuzijske peći”. Prilično je skup i vrlo precizan.
Postoje tri glavna izvora dodataka: plinoviti, tekući i kruti, a plinoviti izvori su oni koji se najčešće koriste u ovoj tehnici (pouzdani i praktični izvori: BF3, PH3, AsH3). U ovom procesu, izvorni plin reagira s kisikom na površini vafera što rezultira dodatnim oksidom. Zatim difundira u silicij, stvarajući jednoliku koncentraciju dopanta po površini. Tekući izvori dostupni su u dva oblika: s mjehurićima i s dopantom. Mjehurići pretvaraju tekućinu u paru kako bi reagirali s kisikom, a zatim stvorili dopantni oksid na površini ploče. Spin on dopanti su otopine sušećih dopiranih SiO2 slojeva. Čvrsti izvori uključuju dva oblika: oblik tableta ili granula i oblik diska ili vafla. Bor nitrid (BN) diskovi su najčešće korišteni čvrsti izvor koji se može oksidirati na 750 – 1100 0C.
Jednostavna difuzija tvari (plavo) zbog gradijenta koncentracije preko polupropusne membrane (ružičasto).
Što je ionska implantacija?
Ionska implantacija je još jedna tehnika uvođenja nečistoća (dopanta) u poluvodiče. To je niskotemperaturna tehnika. Ovo se smatra alternativom visokotemperaturnoj difuziji za uvođenje dopanta. U ovom procesu, snop iona visoke energije usmjeren je na ciljni poluvodič. Sudari iona s atomima rešetke rezultiraju iskrivljenjem kristalne strukture. Sljedeći korak je žarenje, koje se slijedi kako bi se riješio problem iskrivljenja.
Neke prednosti tehnike ionske implantacije uključuju preciznu kontrolu dubinskog profila i doziranja, manju osjetljivost na postupke čišćenja površine i ima širok izbor materijala maske kao što su fotorezist, poli-Si, oksidi i metal.
Koja je razlika između difuzije i ionske implantacije?
• U difuziji se čestice šire nasumičnim kretanjem iz područja veće koncentracije u područja s nižom koncentracijom. Ionska implantacija uključuje bombardiranje supstrata ionima, ubrzavajući do većih brzina.
• Prednosti: Difuzija ne stvara štetu, a moguća je i serijska izrada. Ionska implantacija je niskotemperaturni proces. Omogućuje vam kontrolu točne doze i dubine. Ionska implantacija također je moguća kroz tanke slojeve oksida i nitrida. Također uključuje kratka vremena procesa.
• Nedostaci: Difuzija je ograničena na krutu topljivost i to je proces na visokim temperaturama. Plitki spojevi i niske doze otežavaju proces difuzije. Ionska implantacija uključuje dodatne troškove za proces žarenja.
• Difuzija ima izotropni profil dopanta, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dopanta.
Sažetak:
Ionska implantacija nasuprot difuziji
Difuzija i ionska implantacija dvije su metode uvođenja nečistoća u poluvodiče (Silicij – Si) za kontrolu većinskog tipa nosača i otpornosti slojeva. U difuziji se atomi dopanta pomiču s površine u silicij pomoću koncentracijskog gradijenta. To je putem supstitucijskih ili intersticijskih difuzijskih mehanizama. U ionskoj implantaciji, atomi dopanta snažno se dodaju u silicij ubrizgavanjem energične ionske zrake. Difuzija je proces visoke temperature dok je ionska implantacija proces niske temperature. Koncentracija dopanta i dubina spoja mogu se kontrolirati u ionskoj implantaciji, ali se ne mogu kontrolirati u procesu difuzije. Difuzija ima izotropni profil dopanta, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dopanta.
