Forskel mellem diffusion og ionimplantation

Diffusion vs ionimplantation
 

Forskellen mellem diffusion og ionimplantation kan forstås, når du forstår, hvad diffusion og ionimplantation er. Først og fremmest skal det nævnes, at diffusion og ionimplantation er to udtryk relateret til halvledere. Det er de teknikker, der bruges til at introducere dopingmidler i halvledere. Denne artikel handler om de to processer, deres største forskelle, fordele og ulemper.

Hvad er diffusion?

Diffusion er en af ​​de vigtigste teknikker, der bruges til at introducere urenheder i halvledere. Denne metode overvejer dopingmidlets bevægelse i atomskala, og grundlæggende sker processen som et resultat af koncentrationsgradienten. Diffusionsproces udføres i systemer kaldet “diffusionsovne”. Det er ret dyrt og meget nøjagtigt.

Der er tre hovedkilder til dopingmidler: gasformig, flydende og faste stoffer og gasformige kilder er den mest anvendte i denne teknik (Pålidelige og praktiske kilder: BF₃, PH₃, Aske₃). I denne proces reagerer kildegassen med ilt på skiveoverfladen, hvilket resulterer i et dopingmiddeloxid. Dernæst diffunderer det til silicium og danner en ensartet dopingmiddelkoncentration over overfladen. Flydende kilder findes i to former: boblere og spin på dopingmiddel. Bubblere omdanner væske til en damp for at reagere med ilt og derefter danne et dopingmiddeloxid på skiveoverfladen. Spin på dopingmidler er opløsninger af tørring fra doteret SiO₂ lag. Solide kilder inkluderer to former: tablet- eller granulær form og skive- eller skiveform. Bornitridskiver (BN) skiver er mest almindeligt anvendte faste kilder, der kan oxideres ved 750 - 1100 ⁰C.

Enkel diffusion af et stof (blåt) på grund af en koncentrationsgradient over en semi-permeabel membran (lyserød).

Hvad er ionimplantation?

Ionimplantation er en anden teknik til introduktion af urenheder (dopingmidler) til halvledere. Det er en teknik med lav temperatur. Dette betragtes som et alternativ til diffusion ved høj temperatur til introduktion af dopingmidler. I denne proces er en stråle af stærkt energiske ioner rettet mod mål-halvlederen. Iionernes kollisioner med gitteratomer resulterer i forvrængning af krystalstrukturen. Det næste trin er udglødning, der følges for at rette op på forvrængningsproblemet.

Nogle fordele ved ionimplantationsteknikken inkluderer nøjagtig kontrol af dybdeprofil og dosering, mindre følsom over for overfladrensningsprocedurer, og den har et bredt udvalg af maskematerialer såsom fotoresist, poly-Si, oxider og metal.

Hvad er forskellen mellem diffusion og ionimplantation?

• I diffusion spredes partikler gennem tilfældig bevægelse fra regioner med højere koncentration til regioner med lavere koncentration. Ionimplantation involverer bombardement af underlaget med ioner og accelererer til højere hastigheder.

• Fordele: Diffusion skaber ingen skader, og batchfremstilling er også mulig. Ionimplantation er en lavtemperaturproces. Det giver dig mulighed for at kontrollere den nøjagtige dosis og dybden. Ionimplantation er også muligt gennem de tynde lag af oxider og nitrider. Det inkluderer også korte procestider.

• Ulemper: Diffusion er begrænset til fast opløselighed og det er en højtemperaturproces. Lavt kryds og lav dosering er vanskelig diffusionsprocessen. Ionimplantation indebærer ekstra omkostninger til udglødningsprocessen.

• Diffusion har en isotrop dopantprofil, mens ionimplantation har en anisotrop dopantprofil.

Resumé:

Ionimplantation vs diffusion

Diffusion og ionimplantation er to metoder til at introducere urenheder til halvledere (Silicon - Si) til at kontrollere hovedparten af ​​bæreren og lagers resistivitet. I diffusion bevæger dopingmidler fra overfladen til Silicon ved hjælp af koncentrationsgradienten. Det sker via substitutionelle eller interstitielle diffusionsmekanismer. Ved ionimplantation tilsættes dopingantomer kraftigt i Silicon ved at injicere en energisk ionstråle. Diffusion er en højtemperaturproces, mens ionimplantation er en lavtemperaturproces. Dopingmiddelkoncentration og forbindelsesdybden kan kontrolleres ved ionimplantation, men det kan ikke kontrolleres i diffusionsprocessen. Diffusion har en isotrop dopantprofil, mens ionimplantation har en anisotropisk dopantprofil.

Billeder høflighed:

1. Enkel diffusion af et stof (blåt) på grund af en koncentrationsgradient over en semi-permeabel membran (lyserød) af Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)