Разница между диффузией и ионной имплантацией
Share
Диффузия против ионной имплантации
Разницу между диффузией и ионной имплантацией можно понять, когда вы поймете, что такое диффузия и ионная имплантация. Прежде всего, следует отметить, что диффузия и ионная имплантация являются двумя терминами, относящимися к полупроводникам. Это методы, используемые для введения атомов легирующей примеси в полупроводники. Эта статья о двух процессах, их основных различиях, преимуществах и недостатках..
Что такое диффузия?
Диффузия является одним из основных методов, используемых для введения примесей в полупроводники. Этот метод учитывает движение легирующей примеси в атомном масштабе, и, в основном, этот процесс происходит в результате градиента концентрации. Процесс диффузии осуществляется в системах под названием «диффузионные печи». Это довольно дорого и очень точно.
Есть три основных источника присадокгазообразные, жидкие и твердые газообразные источники являются наиболее широко используемыми в этой технике (надежные и удобные источники: BF3, PH3, AsH3). В этом процессе исходный газ реагирует с кислородом на поверхности пластины, что приводит к образованию оксида легирующей примеси. Затем он диффундирует в кремний, образуя равномерную концентрацию легирующей примеси по всей поверхности.. Жидкие источники доступны в двух формах: барботеры и спина на легирующей жидкости. Пузырьки превращают жидкость в пар, реагируя с кислородом, а затем образуя оксид легирующей примеси на поверхности пластины. Спины на легирующих веществах представляют собой растворы высыхающей формы легированного SiO2 слои. Твердые источники включают две формы: таблетку или гранулированную форму и форму диска или вафли. Диски из нитрида бора (BN) являются наиболее часто используемым твердым источником, который может окисляться при 750 - 1100 0С.
Простая диффузия вещества (синяя) из-за градиента концентрации через полупроницаемую мембрану (розовая).
Что такое ионная имплантация?
Ионная имплантация - это еще один метод введения примесей (присадок) в полупроводники. Это низкотемпературная техника. Это рассматривается как альтернатива высокотемпературной диффузии для введения легирующих примесей. В этом процессе пучок высокоэнергетических ионов направлен на целевой полупроводник. Столкновения ионов с атомами решетки приводят к искажению кристаллической структуры. Следующим шагом является отжиг, который следует, чтобы исправить проблему искажения.
Некоторые преимущества метода ионной имплантации включают в себя точный контроль профиля глубины и дозировки, менее чувствительный к процедурам очистки поверхности, а также широкий выбор маскирующих материалов, таких как фоторезист, поли-Si, оксиды и металл..
В чем разница между диффузией и ионной имплантацией?
• При диффузии частицы распространяются посредством случайного движения из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией. Ионная имплантация включает бомбардировку подложки ионами, ускоряющимися до более высоких скоростей..
• Преимущества: Диффузия не создает повреждений, а также возможно серийное изготовление. Ионная имплантация является низкотемпературным процессом. Это позволяет вам контролировать точную дозу и глубину. Ионная имплантация также возможна через тонкие слои оксидов и нитридов. Это также включает в себя короткое время процесса.
• Недостатки: Диффузия ограничена растворимостью в твердой фазе и является высокотемпературным процессом. Мелкие соединения и низкие дозы затрудняют процесс диффузии. Ионная имплантация сопряжена с дополнительными затратами на процесс отжига.
• Диффузия имеет профиль изотропной легирующей примеси, тогда как ионная имплантация имеет профиль анизотропной легирующей примеси..
Резюме:
Ионная имплантация против диффузии
Диффузионная и ионная имплантация - это два метода введения примесей в полупроводники (кремний-Si) для контроля основного типа носителя и удельного сопротивления слоев. При диффузии атомы допанта перемещаются с поверхности в кремний посредством градиента концентрации. Это происходит через механизмы замещения или диффузии. При ионной имплантации атомы допанта принудительно добавляются в кремний путем инжекции мощного ионного пучка. Диффузия является высокотемпературным процессом, в то время как ионная имплантация является низкотемпературным процессом. Концентрация легирующей примеси и глубина соединения могут контролироваться при ионной имплантации, но не могут контролироваться в процессе диффузии. Диффузия имеет профиль изотропной легирующей примеси, тогда как ионная имплантация имеет профиль анизотропной легирующей примеси.
Изображения предоставлены:
- Простая диффузия вещества (синего цвета) благодаря градиенту концентрации через полупроницаемую мембрану (розового цвета) от Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)
