Verschil tussen diffusie en ionimplantatie | Ion Implantation vs Diffusion

Diffusie versus Ion Implantatie < Verschil tussen diffusie en ionenimplantatie kan worden begrepen zodra u begrijpt wat diffusie en ionenimplantering is. Allereerst moet worden vermeld dat diffusie en ionenimplantatie twee termen zijn die betrekking hebben op halfgeleiders. Zij zijn de technieken die dopende atomen introduceren in halfgeleiders. Dit artikel gaat over de twee processen, hun grote verschillen, voordelen en nadelen.

Wat is diffusie?

Diffusie is een van de belangrijkste technieken om onzuiverheden in halfgeleiders te introduceren. Deze methode beschouwt de beweging van dotering op atoomschaal en in principe gebeurt het proces als gevolg van de concentratiegradiënt. Diffusieproces wordt uitgevoerd in systemen genaamd "

diffusieovens ". Het is vrij duur en zeer accuraat. Er zijn

drie hoofdbronnen van dopmiddelen : gasvormige, vloeibare en vaste stoffen en de gasbronnen zijn de meest gebruikte in deze techniek (betrouwbare en handige bronnen: BF < 3 , PH ₃ , AsH ₃ ). In dit proces reageert het brongas met zuurstof op het wafeloppervlak, wat resulteert in een doteringsoxide. Vervolgens diffundeert het in Silicon, waarbij een uniforme dopende concentratie over het oppervlak wordt gevormd. _{Vloeibare bronnen} zijn leverbaar in twee vormen: bubblers en spin op dopmiddel. Bubblers omzetten vloeistof in een damp om te reageren met zuurstof en dan een doteringsoxide op het wafeloppervlak te vormen. Spin op dopmiddelen zijn oplossingen van droogvorm gedoteerde SiO 2 lagen. _{Vaste bronnen} bevatten twee vormen: tablet of granulaire vorm en schijf of wafelvorm. Boornitride (BN) schijven zijn de meest gebruikte vaste bron die kan worden geoxideerd bij 750 - 1100 0 C.

Eenvoudige diffusie van een stof (blauw) door een concentratiegradiënt over een semi-doorlatend membraan (roze).

Wat is Ion Implantatie?

Ion implantatie is een andere techniek om onzuiverheden (dopmiddelen) aan halfgeleiders te introduceren. Het is een lage temperatuur techniek. Dit wordt beschouwd als een alternatief voor hoge temperatuur diffusie voor het introduceren van dopmiddelen. In dit proces is een straal van sterk energetische ionen gericht op de doelhalfgeleider. De botsingen van de ionen met de roosteratomen leiden tot vervorming van de kristalstructuur. De volgende stap is annealing, die gevolgd wordt om het vervormingsprobleem op te lossen.

Enkele voordelen van de ionenimplanteringstechniek omvatten nauwkeurige controle van diepteprofiel en dosering, minder gevoelig voor oppervlaktereinigingsprocedures en het heeft een brede selectie van maskermaterialen zoals fotoresist, poly-Si, oxides, en metaal.

Wat is het verschil tussen diffusie en ion implantatie?

• In diffusie worden deeltjes verspreid door willekeurige beweging van hogere concentratiegebieden naar gebieden met een lagere concentratie. Ion implantatie omvat het bombardement van het substraat met ionen, versnelling naar hogere snelheden.

•

Voordelen:

Diffusie veroorzaakt geen schade en batchfabrikatie is ook mogelijk. Ion implantatie is een proces met lage temperaturen. Hiermee kunt u de precieze dosering en de diepte controleren. Ion implantatie is ook mogelijk via de dunne lagen oxides en nitriden. Het bevat ook korte procestijden. • Nadelen:

Diffusie is beperkt tot solide oplosbaarheid en het is een proces met hoge temperaturen. Ondiepe kruispunten en lage doseringen zijn moeilijk het diffusieproces. Ion implantatie omvat een extra kosten voor het gloeien proces. • Diffusie heeft een isotrope doteringsprofiel, terwijl ionenimplantatie een anisotrope doteringsprofiel heeft. Samenvatting:

Ion Implantation vs Diffusion

Diffusie- en ionenimplantatie zijn twee methoden om onzuiverheden aan halfgeleiders (Silicon-Si) te introduceren om het meervoudige type drager en de weerstand van lagen te beheersen. In diffusie verplaatsen dopante atomen van het oppervlak naar Silicon door middel van het concentratiegradiënt. Het is via substitutionele of interstitiële diffusie mechanismen. Bij ionimplantatie worden doterende atomen krachtig in Silicon toegevoegd door een energieke ionbundel te injecteren. Diffusie is een proces met hoge temperaturen, terwijl ionenimplantatie een proces met lage temperaturen is. Dopantconcentratie en de verbindingsdiepte kunnen in ionenimplantering geregeld worden, maar het kan niet in het diffusieproces geregeld worden. Diffusie heeft een isotrope doteringsprofiel, terwijl ionenimplantatie een anisotrope doteringsprofiel heeft.

Images Courtesy:

Eenvoudige diffusie van een stof (blauw) door een concentratiegradiënt over een semi-doorlatend membraan (roze) door Elizabeth2424 (CC BY-SA 3. 0)