Diffusion vs Ion Implantation
Skillnaden mellan diffusion och jonimplantation kan förstås när du förstår vad diffusion och jonimplantation är. Först och främst bör det nämnas att diffusion och jonimplantation är två termer relaterade till halvledare. De är de tekniker som används för att introducera dopantatomer i halvledare. Den här artikeln handlar om de två processerna, deras stora skillnader, fördelar och nackdelar.
Vad är diffusion?
Diffusion är en av de viktigaste teknikerna som används för att införa föroreningar i halvledare. Denna metod tar hänsyn till dopmedlets rörelse i atomär skala och i grund och botten sker processen som ett resultat av koncentrationsgradienten. Diffusionsprocessen utförs i system som kallas "diffusionsugnar". Det är ganska dyrt och mycket exakt.
Det finns tre huvudkällor för dopningsmedel: gasformiga, flytande och fasta ämnen, och de gasformiga källorna är de som används mest i denna teknik (pålitliga och bekväma källor: BF3, PH3, AsH3). I denna process reagerar källgasen med syre på skivans yta vilket resulterar i en dopningsoxid. Därefter diffunderar det in i kisel och bildar en enhetlig koncentration av dopmedel över ytan. Vätskekällor finns i två former: bubblare och spin on doping. Bubblar omvandlar vätska till en ånga för att reagera med syre och sedan bilda en dopningsoxid på skivans yta. Spin on dopingmedel är lösningar av torkning av dopade SiO2 lager. Fasta källor inkluderar två former: tablett- eller granulär form och skiv- eller waferform. Bornitrid (BN)-skivor är vanligast använda fasta källor som kan oxideras vid 750 – 1100 0C.
Enkel diffusion av ett ämne (blått) på grund av en koncentrationsgradient över ett semipermeabelt membran (rosa).
Vad är jonimplantation?
Jonimplantation är en annan teknik för att introducera föroreningar (dopanter) i halvledare. Det är en lågtemperaturteknik. Detta anses vara ett alternativ till högtemperaturdiffusion för införande av dopämnen. I denna process riktas en stråle av högenergiska joner mot målhalvledaren. Jonernas kollisioner med gitteratomerna resulterar i en förvrängning av kristallstrukturen. Nästa steg är glödgning, som följs för att åtgärda distorsionsproblemet.
Några fördelar med jonimplantationstekniken inkluderar exakt kontroll av djupprofil och dosering, mindre känslig för ytrengöringsprocedur, och den har ett brett urval av maskmaterial som fotoresist, poly-Si, oxider och metall.
Vad är skillnaden mellan diffusion och jonimplantation?
• Vid diffusion sprids partiklar genom slumpmässiga rörelser från områden med högre koncentration till områden med lägre koncentration. Jonimplantation involverar bombardering av substratet med joner, acceleration till högre hastigheter.
• Fördelar: Diffusion skapar inga skador och batchtillverkning är också möjlig. Jonimplantation är en lågtemperaturprocess. Det låter dig kontrollera den exakta dosen och djupet. Jonimplantation är också möjlig genom de tunna lagren av oxider och nitrider. Det inkluderar också korta processtider.
• Nackdelar: Diffusion är begränsad till fast löslighet och det är en process med hög temperatur. Grunda korsningar och låga doser är svåra diffusionsprocessen. Jonimplantation innebär en extra kostnad för glödgningsprocessen.
• Diffusion har en isotrop dopningsprofil medan jonimplantation har en anisotrop dopningsprofil.
Sammanfattning:
jonimplantation vs diffusion
Diffusion och jonimplantation är två metoder för att introducera föroreningar i halvledare (Silicon – Si) för att kontrollera huvuddelen av bäraren och resistiviteten hos skikt. Vid diffusion rör sig dopningsatomer från ytan till kisel med hjälp av koncentrationsgradienten. Det är via substitutions- eller interstitiell diffusionsmekanism. Vid jonimplantation tillsätts dopantatomer kraftfullt till kisel genom att injicera en energisk jonstråle. Diffusion är en högtemperaturprocess medan jonimplantation är en lågtemperaturprocess. Dopantkoncentrationen och korsningsdjupet kan kontrolleras vid jonimplantation, men det kan inte kontrolleras i diffusionsprocessen. Diffusion har en isotrop dopningsprofil medan jonimplantation har en anisotrop dopningsprofil.
