difuzie vs implantare ionică
Diferența dintre difuzie și implantare ionică poate fi înțeleasă odată ce înțelegeți ce este difuzia și implantarea ionică. În primul rând, trebuie menționat că difuzia și implantarea ionică sunt doi termeni legați de semiconductori. Acestea sunt tehnicile folosite pentru a introduce atomii dopanți în semiconductori. Acest articol este despre cele două procese, diferențele majore, avantajele și dezavantajele lor.
Ce este Diffusion?
Difuzia este una dintre principalele tehnici folosite pentru a introduce impurități în semiconductori. Această metodă ia în considerare mișcarea dopantului la scară atomică și, practic, procesul are loc ca urmare a gradientului de concentrație. Procesul de difuzie se realizează în sisteme numite „cuptoare de difuzie”. Este destul de scump și foarte precis.
Există trei surse principale de dopanți: gazoase, lichide și solide, iar sursele gazoase sunt cele mai utilizate pe scară largă în această tehnică (Surse de încredere și convenabile: BF3, PH3, AsH3). În acest proces, gazul sursă reacționează cu oxigenul de pe suprafața plachetei, rezultând un oxid dopant. Apoi, difuzează în siliciu, formând o concentrație uniformă de dopant pe suprafață. Sursele lichide sunt disponibile în două forme: barbotare și dopant spin on. Barbotoarele transformă lichidul într-un vapor pentru a reacționa cu oxigenul și apoi pentru a forma un oxid dopant pe suprafața plachetei. Spin on dopanți sunt soluții de uscare sub formă de SiO2 straturi dopate. Sursele solide includ două forme: formă de tabletă sau granulă și formă de disc sau napolitană. Discurile cu nitrură de bor (BN) sunt cele mai frecvent utilizate surse solide care pot fi oxidate la 750 – 1100 0C.
Difuzie simplă a unei substanțe (albastru) datorită unui gradient de concentrație pe o membrană semi-permeabilă (roz).
Ce este implantarea ionică?
Implantarea ionică este o altă tehnică de introducere a impurităților (dopanți) în semiconductori. Este o tehnică la temperatură scăzută. Aceasta este considerată o alternativă la difuzia la temperatură în altă pentru introducerea de dopanți. În acest proces, un fascicul de ioni de mare energie este îndreptat către semiconductorul țintă. Ciocnirile ionilor cu atomii rețelei au ca rezultat distorsiunea structurii cristaline. Următorul pas este recoacere, care este urmat pentru a remedia problema de distorsiune.
Unele avantaje ale tehnicii de implantare ionică includ controlul precis al profilului de adâncime și al dozării, mai puțin sensibil la procedurile de curățare a suprafețelor și are o selecție largă de materiale pentru măști, cum ar fi fotorezist, poli-Si, oxizi și metal.
Care este diferența dintre difuzie și implantarea ionică?
• În difuzie, particulele sunt răspândite prin mișcare aleatorie din regiuni cu concentrație mai mare în regiuni cu concentrație mai mică. Implantarea ionică implică bombardarea substratului cu ioni, accelerând la viteze mai mari.
• Avantaje: Difuzia nu creează daune și este posibilă și fabricarea în loturi. Implantarea ionică este un proces la temperatură scăzută. Vă permite să controlați doza precisă și adâncimea. Implantarea ionică este posibilă și prin straturile subțiri de oxizi și nitruri. Include, de asemenea, timpi scurti de proces.
• Dezavantaje: Difuzia este limitată la solubilitatea solidă și este un proces la temperatură ridicată. Joncțiunile superficiale și dozele mici sunt dificile în procesul de difuzie. Implantarea ionică implică un cost suplimentar pentru procesul de recoacere.
• Difuzia are un profil de dopant izotrop, în timp ce implantarea ionică are un profil de dopant anizotrop.
Rezumat:
Implantarea ionică vs difuzie
Difuzia și implantarea ionică sunt două metode de introducere a impurităților în semiconductori (Siliciu – Si) pentru a controla tipul majoritar de purtător și rezistivitatea straturilor. În difuzie, atomii dopanți se deplasează de la suprafață în siliciu prin intermediul gradientului de concentrație. Este prin mecanisme substituționale sau interstițiale de difuzie. În implantarea ionică, atomii dopanți sunt adăugați cu forță în siliciu prin injectarea unui fascicul de ioni energetic. Difuzia este un proces la temperatură ridicată, în timp ce implantarea ionică este un proces la temperatură scăzută. Concentrația de dopant și adâncimea joncțiunii pot fi controlate în implantarea ionică, dar nu pot fi controlate în procesul de difuzie. Difuzia are un profil de dopant izotrop, în timp ce implantarea ionică are un profil de dopant anizotrop.
