Difusiooni ja ioonimplantatsiooni erinevus

Difusioon vs ioonide implantatsioon
 

Difusiooni ja ioonide implantatsiooni erinevust saab aru, kui olete aru saanud, mis on difusioon ja ioonide implantatsioon. Kõigepealt tuleb mainida, et difusioon ja ioonide implantatsioon on kaks pooljuhtidega seotud terminit. Need on meetodid, mida kasutatakse dopandi aatomite sisseviimiseks pooljuhtidesse. See artikkel räägib kahest protsessist, nende peamistest erinevustest, eelistest ja puudustest.

Mis on difusioon?

Difusioon on üks peamisi meetodeid, mida kasutatakse lisandite lisamiseks pooljuhtidesse. Selle meetodi puhul arvestatakse lisandi liikumist aatomi skaalal ja põhimõtteliselt toimub protsess kontsentratsioonigradiendi tagajärjel. Hajusprotsess viiakse läbi süsteemides, mida nimetatakse “difusioonahjud”. See on üsna kallis ja väga täpne.

Seal on kolm peamist dopantide allikat: gaasilised, vedelad ja tahked ained gaasilised allikad on selles tehnikas kõige laiemalt kasutatavad (usaldusväärsed ja mugavad allikad: BF₃, PH₃, AsH₃). Selles protsessis reageerib lähtegaas vahvli pinnal hapnikuga, moodustades dopandi oksiidi. Järgmisena hajub see räni, moodustades kogu pinna ulatuses ühtlase lisandite kontsentratsiooni. Vedelad allikad on saadaval kahes vormis: mullid ja tsentrifuugimisvahend. Mullid muudavad vedeliku auruks reageerimaks hapnikuga ja moodustades seejärel vahvli pinnale dopandi oksiidi. Toiteainete tsentrifuugimine on leotatud SiO kuivatamise lahused₂ kihid. Tahked allikad Siia kuuluvad kaks vormi: tableti- või graanulivorm ning ketas- või vahvliküpsis. Boornitriidi (BN) kettad on kõige sagedamini kasutatav tahke allikas, mida saab oksüdeerida temperatuuril 750–1100 ⁰C.

Aine (sinine) lihtne difusioon tänu kontsentratsioonigradiendile poolläbilaskva membraani (roosa) kaudu.

Mis on ioonimplantatsioon?

Ioonide implantatsioon on veel üks lisandite (lisandite) lisamise viis pooljuhtidesse. See on madala temperatuuriga tehnika. Seda peetakse dopantide sisseviimisel alternatiiviks kõrge temperatuuriga difusioonile. Selles protsessis on suunatud kõrgelt energiliste ioonide kiir suunatud sihtpooljuhile. Ioonide kokkupõrked võre aatomitega põhjustavad kristallstruktuuri moonutamist. Järgmine samm on lõõmutamine, mida järgitakse moonutusprobleemi lahendamiseks.

Ioonimplantatsioonitehnika mõned eelised hõlmavad sügavusprofiili ja annuse täpset kontrolli, on pinnapuhastusprotseduuride suhtes vähem tundlikud ning sellel on lai valik maskimaterjale, näiteks fotoresist, polü-Si, oksiidid ja metall.

Mis vahe on difusioonil ja ioonimplantatsioonil??

• Difusioonil levivad osakesed juhusliku liikumise teel kõrgema kontsentratsiooniga piirkondadest madalama kontsentratsiooniga piirkondadesse. Ioonide siirdamine hõlmab substraadi pommitamist ioonidega, kiirendades suuremat kiirust.

• Eelised: Difusioon ei tekita kahjustusi ja võimalik on ka partii valmistamine. Ioonide siirdamine on madala temperatuuriga protsess. See võimaldab teil kontrollida täpset annust ja sügavust. Ioonide siirdamine on võimalik ka oksiidide ja nitriidide õhukeste kihtide kaudu. See hõlmab ka lühikesi protsessiaegu.

• Puudused: Difusioon piirdub tahke lahustuvusega ja see on protsess kõrgel temperatuuril. Madalad ristmikud ja väikesed annused on difusiooniprotsess keeruline. Ioonide siirdamine hõlmab lõõmutamisprotsessi lisakulusid.

• Difusioonil on isotroopne dopandi profiil, samas kui ioonimplantatsioonil on anisotroopne dopandi profiil.

Kokkuvõte:

Ioonide implantatsioon vs difusioon

Difusioon ja ioonimplanteerimine on kaks meetodit lisandite lisamiseks pooljuhtidele (räni - Si), et kontrollida kandja enamuse tüüpi ja kihtide vastupidavust. Difusioonil liiguvad lisandite aatomid kontsentratsioonigradiendi abil pinnalt Räni. See toimub asendavate või interstitsiaalsete difusioonimehhanismide kaudu. Ioonide siirdamisel lisatakse silikooni jõuliselt dopandi aatomeid, süstides neile energeetilist ioonkiirt. Difusioon on kõrgel temperatuuril toimuv protsess, samas kui ioonide implantatsioon on madalal temperatuuril toimuv protsess. Iooni implanteerimisel saab reguleerida lisandi kontsentratsiooni ja ristmike sügavust, kuid difusiooniprotsessis seda kontrollida ei saa. Difusioonil on isotroopne dopandi profiil, samas kui ioonimplantatsioonil on anisotroopne dopandi profiil.

Pildid viisakalt:

1. Aine (sinine) lihtne difusioon tänu kontsentratsioonigradiendile poolläbilaskva membraani (roosa) abil Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)