Difūzija pret jonu implantāciju
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. Tās ir metodes, ko izmanto, lai pusvadītājos ievadītu piedevas atomus. Šis raksts ir par abiem 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 dopanta kustību atomu mērogā, un būtībā process notiek koncentrācijas gradienta rezultātā. Difūzijas process tiek veikts sistēmās, ko sauc par "difūzijas krāsnīm". Tas ir diezgan dārgs un ļoti precīzs.
Ir trīs galvenie dopantu avoti: gāzveida, šķidrie un cietie, un gāzveida avoti ir visplašāk izmantotie šajā tehnikā (Uzticami un ērti avoti: BF3, PH3, AsH3). Šajā procesā avota gāze reaģē ar skābekli uz plāksnītes virsmas, kā rezultātā veidojas dopanta oksīds. Pēc tam tas izkliedējas silīcijā, veidojot vienmērīgu dopanta koncentrāciju visā virsmā. Šķidrie avoti ir pieejami divos veidos: burbuļi un vērpšana uz dopanta. Burbuļi pārvērš šķidrumu tvaikos, lai reaģētu ar skābekli un pēc tam uz vafeļu virsmas veidotu piedevas oksīdu. Spin uz dopantiem ir šķīdumi, kas žūst no leģētiem SiO2 slāņiem. Cietie avoti ietver divus veidus: tablešu vai granulu formā un disku vai vafeļu formā. Bora nitrīda (BN) diski ir visbiežāk izmantotais cietais avots, ko var oksidēt 750–1100 0C temperatūrā.
Vienkārša vielas difūzija (zila) koncentrācijas gradienta dēļ pāri puscaurlaidīgai membrānai (rozā).
Kas ir jonu implantācija?
Jonu implantācija ir vēl viens paņēmiens piemaisījumu (dopantu) ievadīšanai pusvadītājos. Tā ir zemas temperatūras tehnika. To uzskata par alternatīvu augstas temperatūras difūzijai dopantu ieviešanai. Šajā procesā ļoti enerģisku jonu stars ir vērsts uz mērķa pusvadītāju. Jonu sadursmes ar režģa atomiem izraisa kristāla struktūras izkropļojumus. Nākamais solis ir atkausēšana, kas tiek veikta, lai novērstu kropļojumu problēmu.
Dažas jonu implantācijas tehnikas priekšrocības ietver precīzu dziļuma profila un dozēšanas kontroli, mazāk jutīgu pret virsmas tīrīšanas procedūrām, un tai ir plašs masku materiālu klāsts, piemēram, fotorezists, poli-Si, oksīdi un metāls.
Kāda ir atšķirība starp difūziju un jonu implantāciju?
• Difūzijā daļiņas nejaušas kustības ceļā tiek izplatītas no augstākas koncentrācijas reģioniem uz zemākas koncentrācijas reģioniem. Jonu implantācija ietver substrāta bombardēšanu ar joniem, paātrinot līdz lielākam ātrumam.
• Priekšrocības: difūzija nerada bojājumus, un ir iespējama arī sērijveida izgatavošana. Jonu implantācija ir zemas temperatūras process. Tas ļauj kontrolēt precīzu devu un dziļumu. Jonu implantācija ir iespējama arī caur plāniem oksīdu un nitrīdu slāņiem. Tas ietver arī īsus apstrādes laikus.
• Trūkumi: difūzija ir ierobežota līdz šķīdībai cietā stāvoklī, un tas ir process augstā temperatūrā. Sekli savienojumi un mazas devas ir sarežģīti difūzijas procesā. Jonu implantācija ietver papildu izmaksas par atkausēšanas procesu.
• Difūzijai ir izotrops piedevas profils, savukārt jonu implantācijai ir anizotrops piedevas profils.
Kopsavilkums:
Jonu implantācija pret difūziju
Difūzija un jonu implantācija ir divas metodes piemaisījumu ievadīšanai pusvadītājos (Silīcijs – Si), lai kontrolētu lielāko nesēja veidu un slāņu pretestību. Difūzijā dopanta atomi pārvietojas no virsmas uz silīciju, izmantojot koncentrācijas gradientu. Tas notiek, izmantojot aizvietošanas vai intersticiālās difūzijas mehānismus. Jonu implantācijā piedevas atomi tiek spēcīgi pievienoti silīcijam, injicējot enerģisku jonu staru. Difūzija ir augstas temperatūras process, savukārt jonu implantācija ir zemas temperatūras process. Dopanta koncentrāciju un savienojuma dziļumu var kontrolēt jonu implantācijā, bet to nevar kontrolēt difūzijas procesā. Difūzijai ir izotrops piedevas profils, savukārt jonu implantācijai ir anizotrops piedevas profils.
