Difuze vs iontová implantace
Rozdíl mezi difuzí a iontovou implantací lze pochopit, jakmile pochopíte, co je difuze a iontová implantace. Nejprve je třeba zmínit, že difúze a iontová implantace jsou dva pojmy související s polovodiči. Jsou to techniky používané k zavedení atomů dopantů do polovodičů. Tento článek je o těchto dvou procesech, jejich hlavních rozdílech, výhodách a nevýhodách.
Co je difúze?
Difúze je jednou z hlavních technik používaných k zavádění nečistot do polovodičů. Tato metoda bere v úvahu pohyb dopantu v atomárním měřítku a v podstatě se proces děje jako výsledek koncentračního gradientu. Difúzní proces se provádí v systémech nazývaných „difuzní pece“. Je to poměrně drahé a velmi přesné.
Existují tři hlavní zdroje příměsí: plynné, kapalné a pevné látky a plynné zdroje jsou v této technice nejpoužívanější (spolehlivé a pohodlné zdroje: BF3, PH3, AsH3). V tomto procesu zdrojový plyn reaguje s kyslíkem na povrchu plátku, což vede k dopujícímu oxidu. Dále difunduje do křemíku a vytváří jednotnou koncentraci dopantu po celém povrchu. Kapalné zdroje jsou dostupné ve dvou formách: bubblers a spin on dopant. Bubblery přeměňují kapalinu na páru, která reaguje s kyslíkem a poté vytváří oxid dopující na povrchu plátku. Spin on dopants jsou roztoky vysychající formy dopovaných SiO2 vrstev. Pevné zdroje zahrnují dvě formy: tabletovou nebo granulovanou formu a diskovou nebo oplatkovou formu. Kotouče z nitridu boru (BN) jsou nejběžněji používané pevné zdroje, které lze oxidovat při 750 – 1100 0C.
Jednoduchá difúze látky (modrá) díky koncentračnímu gradientu přes polopropustnou membránu (růžová).
Co je iontová implantace?
Iontová implantace je další technika zavádění nečistot (dopantů) do polovodičů. Jedná se o nízkoteplotní techniku. To je považováno za alternativu k vysokoteplotní difúzi pro zavádění příměsí. V tomto procesu je paprsek vysoce energetických iontů zaměřen na cílový polovodič. Srážky iontů s atomy mřížky mají za následek narušení krystalové struktury. Dalším krokem je žíhání, po kterém následuje odstranění problému zkreslení.
Mezi výhody techniky iontové implantace patří přesné řízení hloubkového profilu a dávkování, méně citlivá na postupy čištění povrchu a má široký výběr materiálů masky, jako je fotorezist, poly-Si, oxidy a kov.
Jaký je rozdíl mezi difúzí a iontovou implantací?
• Při difúzi se částice šíří náhodným pohybem z oblastí s vyšší koncentrací do oblastí s nižší koncentrací. Iontová implantace zahrnuje bombardování substrátu ionty, které se urychlují na vyšší rychlosti.
• Výhody: Difúze nezpůsobuje žádné poškození a je také možná sériová výroba. Iontová implantace je nízkoteplotní proces. Umožňuje vám ovládat přesnou dávku a hloubku. Iontová implantace je také možná přes tenké vrstvy oxidů a nitridů. Zahrnuje také krátké doby zpracování.
• Nevýhody: Difúze je omezena na rozpustnost v pevném stavu a jedná se o vysokoteplotní proces. Mělké spoje a nízké dávky jsou obtížným procesem difúze. Iontová implantace zahrnuje dodatečné náklady na proces žíhání.
• Difúze má izotropní profil dopantu, zatímco iontová implantace má profil anizotropního dopantu.
Shrnutí:
Iontová implantace vs difúze
Difuze a iontová implantace jsou dvě metody zavádění nečistot do polovodičů (Křemík – Si) pro kontrolu většiny typu nosiče a měrného odporu vrstev. Při difúzi se atomy dopantu přesouvají z povrchu do křemíku pomocí koncentračního gradientu. Je to prostřednictvím substitučních nebo intersticiálních difúzních mechanismů. Při iontové implantaci jsou atomy dopantu násilně přidávány do křemíku vstřikováním energetického iontového paprsku. Difúze je vysokoteplotní proces, zatímco iontová implantace je nízkoteplotní proces. Koncentrace dopantu a hloubka spojení mohou být řízeny při iontové implantaci, ale nemohou být řízeny v procesu difúze. Difúze má izotropní profil dopantu, zatímco iontová implantace má profil anizotropního dopantu.
