Ero diffuusion ja ionin implantaation välillä

Diffuusio vs. ioni-implantointi
 

Ero diffuusion ja ioni-implantoinnin välillä voidaan ymmärtää, kun ymmärrät mitä diffuusio ja ioni-implantointi ovat. Ensinnäkin on syytä mainita, että diffuusio ja ioni-implantointi ovat kaksi termiä, jotka liittyvät puolijohteisiin. Ne ovat tekniikoita, joita käytetään lisäaineatomien tuomiseen puolijohteisiin. Tämä artikkeli käsittelee kahta prosessia, niiden suuria eroja, etuja ja haittoja.

Mikä on diffuusio?

Diffuusio on yksi päätekniikoista, joita käytetään epäpuhtauksien lisäämiseen puolijohteisiin. Tässä menetelmässä otetaan huomioon lisäaineen liike atomissa, ja periaatteessa prosessi tapahtuu pitoisuusgradientin seurauksena. Diffuusioprosessi suoritetaan järjestelmissä nimeltään “diffuusiouunit”. Se on melko kallis ja erittäin tarkka.

On kolme pääaineosaa: kaasumaiset, nestemäiset ja kiinteät aineet ja kaasumaiset lähteet ovat tässä tekniikassa yleisimmin käytettyjä (Luotettavat ja kätevät lähteet: BF₃, PH₃, Tuhka₃). Tässä prosessissa lähdekaasu reagoi kiekon pinnalla olevan hapen kanssa, mikä johtaa lisäaineoksidiin. Seuraavaksi se diffundoituu piiksi, muodostaen tasaisen lisäainepitoisuuden pinnan yli. Nestemäiset lähteet on saatavana kahdessa muodossa: kuplat ja huuhteluaine. Kuplat muuttavat nesteen höyryksi reagoimaan hapen kanssa ja muodostamaan sitten lisäaineoksidia kiekon pinnalle. Lisäaineiden linkous ovat liuoksia, joissa on kuivatussa muodossa seostettu SiO₂ kerroksia. Kiinteät lähteet Sisältää kaksi muotoa: tabletti- tai raemainen muoto ja levy- tai kiekkomuoto. Boorinitridi (BN) -levyt ovat yleisimmin käytettyjä kiinteitä lähteitä, jotka voidaan hapettaa lämpötilassa 750 - 1100 ⁰C.

Aineen (sininen) yksinkertainen diffuusio pitoisuusgradientin takia puoliläpäisevän kalvon läpi (vaaleanpunainen).

Mikä on ioni-istutus?

Ioni-implantointi on toinen tekniikka epäpuhtauksien (lisäaineiden) tuomiseksi puolijohteisiin. Se on matalan lämpötilan tekniikka. Tätä pidetään vaihtoehtona korkean lämpötilan diffuusiolle lisäaineiden lisäämiseksi. Tässä prosessissa erittäin energisten ionien säde on suunnattu kohdepuolijohteeseen. Ionien törmäykset hilaatomien kanssa johtavat kiderakenteen vääristymiseen. Seuraava vaihe on hehkutus, jota seurataan vääristymäongelman ratkaisemiseksi.

Joitakin ioni-implantointitekniikan etuja ovat syvyysprofiilin ja annostelun tarkka säätö, vähemmän herkkä pinnanpuhdistustoimenpiteille, ja siinä on laaja valikoima naamarimateriaaleja, kuten fotoresisti, poly-Si, oksidit ja metalli.

Mitä eroa on diffuusiolla ja ioni-implantoinnilla??

• Diffuusiona hiukkaset jakautuvat satunnaisella liikkeellä korkeampien pitoisuuksien alueilta pienemmän pitoisuuden alueille. Ioni-implantointi sisältää substraatin pommittamisen ioneilla, kiihtyen suuremmille nopeuksille.

• edut: Diffuusio ei aiheuta vaurioita, ja erän valmistus on myös mahdollista. Ioni-implantointi on matalan lämpötilan prosessi. Sen avulla voit hallita tarkkaa annosta ja syvyyttä. Ioni-implantointi on mahdollista myös ohuiden oksidi- ja nitridikerrosten kautta. Se sisältää myös lyhyet prosessiajat.

• haitat: Difuusio on rajoitettu kiinteään liukoisuuteen ja se on korkean lämpötilan prosessi. Matalat liitokset ja pienet annokset ovat vaikeita diffuusioprosesseja. Ioni-implantointiin liittyy lisäkustannuksia hehkutusprosessista.

• Diffuusiona on isotrooppinen lisäaineprofiili, kun taas ioni-implantoinnilla on anisotrooppinen lisäaineprofiili..

Yhteenveto:

Ioniimplantti vs. diffuusio

Diffuusio ja ioni-implantointi ovat kaksi menetelmää epäpuhtauksien tuomiseksi puolijohteisiin (Silicon-Si) kantajan enemmistötyypin ja kerrosten resistiivisyyden hallitsemiseksi. Diffuusiossa lisäaineatomit siirtyvät pinnasta piin pitoisuusgradientin avulla. Se tapahtuu korvaavien tai interstitiaalisten diffuusiomekanismien kautta. Ioni-implantoinnissa lisäaineatomit lisätään voimakkaasti piiin injektoimalla energinen ionisuihku. Diffuusio on korkean lämpötilan prosessi, kun taas ionin implantointi on matalan lämpötilan prosessi. Lisäaineen pitoisuutta ja liitossyvyyttä voidaan hallita ionin implantoinnissa, mutta sitä ei voida hallita diffuusioprosessissa. Diffuusiolla on isotrooppinen lisäaineprofiili, kun taas ioni-implantoinnilla on anisotrooppinen lisäaineprofiili..

Kuvat kohteliaisuus:

1. Aineen (sininen) yksinkertainen diffuusio pitoisuusgradientin takia puoliläpäisevän kalvon (vaaleanpunainen) läpi Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)