Диффузия против ионной имплантации
Разницу между диффузией и ионной имплантацией можно понять, если понять, что такое диффузия и ионная имплантация. Прежде всего, следует отметить, что диффузия и ионная имплантация - это два термина, относящиеся к полупроводникам. Это методы, используемые для введения легирующих атомов 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 рассматривает движение легирующей примеси в атомарном масштабе и, в основном, процесс происходит за счет градиента концентрации. Диффузионный процесс осуществляется в системах, называемых «диффузионными печами». Это довольно дорого и очень точно.
Существуют три основных источника примесей: газообразные, жидкие и твердые, причем газообразные источники являются наиболее широко используемыми в этом методе (надежные и удобные источники: BF3, PH3, AsH3). В этом процессе исходный газ вступает в реакцию с кислородом на поверхности пластины, в результате чего образуется легирующий оксид. Затем он диффундирует в кремний, образуя однородную концентрацию легирующей примеси по всей поверхности. Жидкие источники доступны в двух формах: барботеры и центробежные примеси. Барботеры превращают жидкость в пар, который вступает в реакцию с кислородом, а затем образует легирующий оксид на поверхности пластины. Спиновые легирующие примеси представляют собой растворы сушки из легированных слоев SiO2. Твердые источники включают две формы: таблетки или гранулы и диски или пластины. Диски из нитрида бора (BN) являются наиболее часто используемым твердым источником, который может окисляться при 750 – 1100°С.
Простая диффузия вещества (синий) за счет градиента концентрации через полупроницаемую мембрану (розовый).
Что такое ионная имплантация?
Ионная имплантация - еще один метод введения примесей (легирующих примесей) в полупроводники. Это низкотемпературный метод. Это рассматривается как альтернатива высокотемпературной диффузии для введения примесей. В этом процессе пучок высокоэнергетических ионов направляется на целевой полупроводник. Столкновения ионов с атомами решетки приводят к искажению кристаллической структуры. Следующим шагом является отжиг, за которым следует устранение проблемы искажения.
Некоторые преимущества метода ионной имплантации включают точный контроль профиля глубины и дозировки, меньшую чувствительность к процедурам очистки поверхности, а также широкий выбор материалов маски, таких как фоторезист, поликремний, оксиды и металл.
В чем разница между диффузией и ионной имплантацией?
• При диффузии частицы беспорядочно распространяются 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, также возможно серийное производство. Ионная имплантация является низкотемпературным процессом. Это позволяет контролировать точную дозу и глубину. Ионная имплантация возможна также через тонкие слои оксидов и нитридов. Это также включает в себя короткое время обработки.
• Недостатки: Диффузия ограничена растворимостью в твердом состоянии и является высокотемпературным процессом. Неглубокие соединения и низкие дозировки затрудняют процесс диффузии. Ионная имплантация связана с дополнительными затратами на процесс отжига.
• Диффузия имеет изотропный профиль легирующей примеси, тогда как ионная имплантация имеет анизотропный профиль легирующей примеси.
Обзор:
Ионная имплантация против диффузии
Диффузия и ионная имплантация - два метода введения примесей в полупроводники (кремний - Si) для контроля большинства типов носителей и удельного сопротивления слоев. При диффузии атомы легирующей примеси перемещаются с поверхности в кремний посредством градиента концентрации. Это происходит через механизмы замещения или интерстициальной диффузии. При ионной имплантации атомы легирующей примеси принудительно добавляются в кремний путем введения пучка энергичных ионов. Диффузия - это высокотемпературный процесс, а ионная имплантация - низкотемпературный процесс. Концентрацию легирующей примеси и глубину перехода можно контролировать при ионной имплантации, но нельзя контролировать в процессе диффузии. Диффузия имеет изотропный профиль легирующей примеси, тогда как ионная имплантация имеет анизотропный профиль легирующей примеси.
