Difuzija vs ionska implantacija
Razlika između difuzije i ionske implantacije može se shvatiti kada shvatite šta su difuzija i ionska implantacija. Prije svega, treba napomenuti da su difuzija i ionska implantacija dva pojma vezana za poluvodiče. To su tehnike koje se koriste za uvođenje dopantnih atoma u poluvodiče. Ovaj članak govori o dva procesa, njihovim glavnim razlikama, prednostima i nedostacima.
Šta je difuzija?
Difuzija je jedna od glavnih tehnika koje se koriste za uvođenje nečistoća u poluvodiče. Ova metoda razmatra kretanje dopanta na atomskoj skali i, u osnovi, proces se dešava kao rezultat gradijenta koncentracije. Proces difuzije se odvija u sistemima koji se nazivaju “difuzione peći”. Prilično je skup i veoma precizan.
Postoje tri glavna izvora dodataka: gasoviti, tečni i čvrsti, a gasoviti izvori su oni koji se najčešće koriste u ovoj tehnici (Pouzdani i pogodni izvori: BF3, PH3, AsH3). U ovom procesu, izvorni plin reagira s kisikom na površini pločice što rezultira oksidom dodatka. Zatim, difundira u silicijum, formirajući jednoliku koncentraciju dopanta na površini. Izvori tečnosti dostupni su u dva oblika: mehurići i centrifugalni dopant. Mjehurići pretvaraju tekućinu u paru kako bi reagirala s kisikom, a zatim formirala oksid dopanta na površini pločice. Spin on dopanti su rješenja sušenja u obliku dopiranog SiO2 slojeva. Čvrsti izvori uključuju dva oblika: tabletu ili granulirani oblik i oblik diska ili oblatne. Diskovi bor nitrida (BN) su najčešće korišteni čvrsti izvori koji se mogu oksidirati na 750 – 1100 0C.
Jednostavna difuzija supstance (plava) zbog gradijenta koncentracije preko polupropusne membrane (ružičasta).
Šta je ionska implantacija?
Ionska implantacija je još jedna tehnika uvođenja nečistoća (dopanta) u poluvodiče. To je tehnika niskih temperatura. Ovo se smatra alternativom visokotemperaturnoj difuziji za uvođenje dodataka. U ovom procesu, snop visokoenergetskih jona usmjerava se na ciljni poluvodič. Sudar jona sa atomima rešetke dovodi do izobličenja kristalne strukture. Sljedeći korak je žarenje, koje slijedi kako bi se otklonio problem izobličenja.
Neke prednosti tehnike ionske implantacije uključuju preciznu kontrolu profila dubine i doziranja, manje osjetljivu na postupke čišćenja površine, a ima i širok izbor materijala za maske kao što su fotorezist, poli-Si, oksidi i metal.
Koja je razlika između difuzije i ionske implantacije?
• U difuziji, čestice se šire nasumičnim kretanjem iz područja veće koncentracije u područja niže koncentracije. Ionska implantacija uključuje bombardiranje supstrata jonima, ubrzavajući do većih brzina.
• Prednosti: Difuzija ne stvara oštećenja, a moguća je i serijska proizvodnja. Ionska implantacija je proces niske temperature. Omogućava vam da kontrolirate preciznu dozu i dubinu. Implantacija jona također je moguća kroz tanke slojeve oksida i nitrida. Takođe uključuje kratka vremena procesa.
• Nedostaci: Difuzija je ograničena na čvrstu rastvorljivost i to je proces na visokim temperaturama. Plitki spojevi i male doze otežavaju proces difuzije. Ionska implantacija uključuje dodatne troškove za proces žarenja.
• Difuzija ima izotropni profil dopanta, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dopanta.
Sažetak:
Ionska implantacija protiv difuzije
Difuzija i jonska implantacija su dvije metode uvođenja nečistoća u poluvodiče (silicijum – Si) za kontrolu većinskog tipa nosača i otpornosti slojeva. U difuziji, dopantni atomi prelaze s površine u silicij pomoću gradijenta koncentracije. To je putem supstitucijskih ili intersticijskih mehanizama difuzije. Kod ionske implantacije, atomi dopanta se na silu dodaju u silicijum ubrizgavanjem energičnog snopa jona. Difuzija je proces visoke temperature, dok je ionska implantacija proces niske temperature. Koncentracija dopanta i dubina spoja mogu se kontrolisati u ionskoj implantaciji, ali se ne mogu kontrolisati u procesu difuzije. Difuzija ima izotropni dopantni profil, dok ionska implantacija ima anizotropni profil dopanta.
