Forskel mellem diffusion og ionimplantation | Ion Implantation vs Diffusion
Diffusion vs ionimplantation < Forskel mellem diffusion og ionimplantation kan forstås, når du forstår, hvad diffusion og ionimplantation er. Først og fremmest bør det nævnes, at diffusion og ionimplantation er to termer relateret til halvledere. Det er de teknikker, der bruges til at indføre doteringsatomer i halvledere. Denne artikel handler om de to processer, deres store forskelle, fordele og ulemper.
Hvad er diffusion?Diffusion er en af de vigtigste teknikker til at indføre urenheder i halvledere. Denne metode betragter bevægelsen af doteringsmiddel i atomskala, og processen sker i grunden som et resultat af koncentrationsgradienten. Diffusionsprocessen udføres i systemer kaldet "
diffusionsovne ". Det er temmelig dyrt og meget præcist. Der er
tre hovedkilder til doteringsmidler : gasformige, flydende og faste stoffer og gasformige kilder er den mest udbredte i denne teknik (Pålidelige og egnede kilder: BF < 3 , PH 3 , AsH 3 ). I denne proces reagerer kildegassen med oxygen på waferoverfladen, hvilket resulterer i et dopantoxid. Dernæst diffunderes det ind i Silicon, der danner en ensartet dopantkoncentration på tværs af overfladen. Væskekilder er tilgængelige i to former: bubler og spin på doteringsmiddel. Bubblere konverterer væske til en damp for at reagere med oxygen og derefter for at danne et dopantoxid på waferoverfladen. Spin på dopemidler er opløsninger af tørringsform doterede SiO 2 lag. Faste kilder omfatter to former: tablet eller granulær form og disk eller wafer form. Bortitrid (BN) diske er mest almindeligt anvendte fast kilde, der kan oxideres ved 750 - 1100 0 C.
Ionimplantation er en anden teknik til at indføre urenheder (dopanter) til halvledere. Det er en lavtemperatur teknik. Dette betragtes som et alternativ til høj temperatur diffusion til indførelse af doteringsmidler. I denne proces er en stråle af stærkt energiske ioner rettet mod mål halvlederen. Kollisionerne af ionerne med gitteratomer resulterer i forvrængning af krystalstrukturen. Det næste trin er annealing, som følges for at afhjælpe forvrængningsproblemet.
Nogle fordele ved ionimplantationsteknikken inkluderer præcis kontrol af dybdeprofil og dosering, mindre følsomme overfor rengøringsprocedurer, og det har et bredt udvalg af maske materialer, såsom fotoresist, poly-Si, oxider, og metal.
Hvad er forskellen mellem diffusion og ionimplantation?• I diffusion spredes partikler gennem tilfældig bevægelse fra højere koncentrationsområder til regioner med lavere koncentration. Ionimplantation involverer bombardementet af substratet med ioner og accelererer til højere hastigheder.
•
Fordele:
Diffusion skaber ingen skade, og batchfabrikation er også mulig. Ionimplantation er en lav temperatur proces. Det giver dig mulighed for at kontrollere den præcise dosis og dybden. Ionimplantation er også mulig gennem de tynde lag af oxider og nitrider. Det omfatter også korte processtider. • Ulemper:
Diffusion er begrænset til fast opløselighed, og det er en høj temperatur proces. Skarpe krydsninger og lave doser er vanskelige diffusionsprocessen. Ionimplantation indebærer en ekstra omkostninger til glødningsprocessen. • Diffusion har en isotropisk doteringsprofil, mens ionimplantation har en anisotrop doteringsprofil. Sammenfatning:
Ion Implantation vs Diffusion
Diffusion og ionimplantation er to metoder til at indføre urenheder til halvledere (Silicon-Si) for at kontrollere hovedtyper af bæreren og lagens resistivitet. I diffusion flytter dopantatomer fra overflade til silicium ved hjælp af koncentrationsgradienten. Det er via substitutionelle eller interstitielle diffusionsmekanismer. Ved ionimplantation tilsættes dopantatomer kraftigt til silicium ved at injicere en energisk ionstråle. Diffusion er en høj temperatur proces, mens ionimplantation er en lav temperatur proces. Dopantkoncentration og forbindelsesdybden kan styres ved ionimplantation, men det kan ikke styres i diffusionsprocessen. Diffusion har en isotropisk doteringsprofil, mens ionimplantation har en anisotrop doteringsprofil.
Billeder Courtesy:
Enkel diffusion af et stof (blå) på grund af en koncentrationsgradient på tværs af en semipermeabel membran (pink) af Elizabeth2424 (CC BY-SA 3. 0)
