Atšķirība starp difūziju un jonu implantāciju

Difūzija vs jonu implantācija
 

Atšķirību starp difūziju un jonu implantāciju var saprast, kad saprotat, kas ir difūzija un jonu implantācija. Pirmkārt, jāpiemin, ka difūzija un jonu implantācija ir divi termini, kas saistīti ar pusvadītājiem. Tie ir paņēmieni, ko izmanto, lai ieviestu palīgvielu atomus pusvadītājos. Šis raksts ir par diviem procesiem, to galvenajām atšķirībām, priekšrocībām un trūkumiem.

Kas ir difūzija?

Difūzija ir viena no galvenajām metodēm, ko izmanto piemaisījumu ievadīšanai pusvadītājos. Šī metode ņem vērā palīgvielu kustību atomu mērogā, un pamatā process notiek koncentrācijas gradienta rezultātā. Difūzijas process tiek veikts sistēmās ar nosaukumu “difūzijas krāsnis”. Tas ir diezgan dārgi un ļoti precīzi.

Tur ir trīs galvenie palīgvielu avoti: gāzveida, šķidras un cietas vielas un gāzveida avoti ir visplašāk izmantotie šajā tehnikā (uzticami un ērti avoti: BF₃, PH₃, Pelni₃). Šajā procesā avota gāze reaģē ar skābekli uz vafeles virsmas, veidojot palīgvielu oksīdu. Tālāk tas izkliedējas Silīcijā, veidojot vienmērīgu palīgvielu koncentrāciju visā virsmā. Šķidrie avoti ir pieejami divās formās: burbuļi un virpošanas līdzeklis. Burbuļi šķidrumu pārvērš tvaikos, lai reaģētu ar skābekli un pēc tam uz vafeļu virsmas veidotu palīglīdzekļa oksīdu. Spin uz palīgvielām ir šķīdumi, kas satur žāvētu formu ar leģētu SiO₂ slāņi. Cietie avoti ietver divas formas: tablešu vai granulu veidā un disku vai vafeļu formā. Bora nitrīda (BN) diski ir visbiežāk izmantotais cietais avots, ko var oksidēt pie 750 - 1100 ⁰C.

Vielas (zilas) vienkārša difūzija, pateicoties koncentrācijas gradientam pa puscaurlaidīgu membrānu (rozā).

Kas ir jonu implantācija?

Jonu implantācija ir vēl viens piemaisījumu (palīgvielu) ievadīšanas paņēmiens pusvadītājiem. Tas ir paņēmiens zemā temperatūrā. To uzskata par alternatīvu difūzijai augstā temperatūrā, lai ievadītu palīgvielas. Šajā procesā ļoti enerģētisko jonu stars ir vērsts uz mērķa pusvadītāju. Jonu sadursmes ar režģa atomiem rada kristāla struktūras izkropļojumus. Nākamais solis ir rūdīšana, kas seko kropļojuma problēmas novēršanai.

Dažas jonu implantācijas tehnikas priekšrocības ietver precīzu dziļuma profila un devas kontroli, mazāk jutīgu pret virsmas tīrīšanas procedūrām, un tai ir plašs masku materiālu, piemēram, fotorezistora, poli-Si, oksīdu un metāla, klāsts..

Kāda ir atšķirība starp difūziju un jonu implantāciju??

• Difūzijā daļiņas izlases veidā tiek sadalītas no augstākas koncentrācijas reģioniem uz zemākas koncentrācijas reģioniem. Jonu implantācija ir substrāta bombardēšana ar joniem, paātrinoties līdz lielākam ātrumam.

• Priekšrocības: Izkliede nerada bojājumus, un ir iespējama arī pakešu izgatavošana. Jonu implantācija ir process zemā temperatūrā. Tas ļauj jums kontrolēt precīzu devu un dziļumu. Jonu implantācija ir iespējama arī caur plāniem oksīdu un nitrīdu slāņiem. Tas ietver arī īsus procesa laikus.

• Trūkumi: Difūzija ir ierobežota līdz cietai šķīdībai, un tas ir process augstā temperatūrā. Seklie krustojumi un mazas devas ir sarežģīts difūzijas process. Jonu implantācija ir saistīta ar papildu izmaksām rūdīšanas procesam.

• Difūzijai ir izotropisks palīgvielu profils, turpretim jonu implantācijai ir anizotrops palīgvielu profils..

Kopsavilkums:

Jonu implantācija vs difūzija

Difūzija un jonu implantācija ir divas metodes piemaisījumu ievadīšanai pusvadītājos (Silīcijs - Si), lai kontrolētu nesēja vairākuma veidu un slāņu pretestību. Izkliedējot, palīgvielu atomi pārvietojas no virsmas uz Silīciju, izmantojot koncentrācijas gradientu. Tas notiek ar aizvietojošiem vai intersticiāliem difūzijas mehānismiem. Jonu implantācijā silikonā spēcīgi tiek pievienoti palīgvielu atomi, ievadot enerģētisko jonu staru. Difūzija ir process ar augstu temperatūru, savukārt jonu implantācija ir process ar zemu temperatūru. Ijonu implantācijā var kontrolēt palīgvielu koncentrāciju un savienojuma dziļumu, bet difūzijas procesā to nevar kontrolēt. Difūzijai ir izotropisks palīgvielu profils, turpretim jonu implantācijai ir anizotrops palīgvielu profils..

Attēli pieklājīgi:

1. Vielas (zilas) vienkārša difūzija, pateicoties koncentrācijas gradientam pa puscaurlaidīgu membrānu (rozā) ar Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)