Unterschied zwischen Diffusion und Ionenimplantation
Diffusion gegen Ionenimplantation
Der Unterschied zwischen Diffusion und Ionenimplantation kann verstanden werden, wenn Sie verstehen, was Diffusion und Ionenimplantation sind. Zunächst sollte erwähnt werden, dass Diffusions- und Ionenimplantation zwei Begriffe im Zusammenhang mit Halbleitern sind. Sie sind die Techniken, die zur Einführung von Dopanzatomen in Halbleiter verwendet werden. In diesem Artikel geht es um die beiden Prozesse, ihre Hauptunterschiede, Vorteile und Nachteile.
Was ist Diffusion?
Die Diffusion ist eine der Haupttechniken, die zur Einführung von Verunreinigungen in Halbleiter verwendet werden. Diese Methode berücksichtigt die Bewegung von Dotiermittel im atomaren Maßstab, und im Grunde tritt der Prozess als Ergebnis des Konzentrationsgradienten auf. Der Diffusionsprozess wird in Systemen durchgeführt, die genannt werden “Diffusionsöfen”. Es ist ziemlich teuer und sehr genau.
Es gibt Drei Hauptquellen für Dotierstoffe: gasförmig, flüssig und fest und die Gasquellen sind die am weitesten verbreiteten in dieser Technik (zuverlässige und bequeme Quellen: BF3, PH3, Asche3). In diesem Prozess reagiert das Quellgas mit Sauerstoff auf der Waferoberfläche, was zu einem Doppeloxid führt. Als nächstes diffundiert es in ein Silizium und bildet eine gleichmäßige Dotierstoffkonzentration über die Oberfläche. Flüssige Quellen sind in zwei Formen erhältlich: Bubblers und Spin auf Dopant. Bubblers wandeln Flüssigkeit in einen Dampf um, um mit Sauerstoff zu reagieren und dann ein Doppeloxid auf der Waferoberfläche zu bilden. Spin auf Dotierständen sind Lösungen für Trocknungsform dotiert sio2 Lagen. Solide Quellen Fügen Sie zwei Formen ein: Tablette oder körnige Form und Scheibe oder Waferform. Bor -Nitrid (BN) -Dischis werden am häufigsten verwendet, die bei 750 - 1100 oxidiert werden können 0C.
Einfache Diffusion einer Substanz (blau) aufgrund eines Konzentrationsgradienten über eine semi-periöse Membran (rosa).
Was ist Ionenimplantation?
Ionenimplantation ist eine weitere Technik, die Verunreinigungen (Dotierstoffe) in Halbleiter einführen. Es ist eine niedrige Temperaturtechnik. Dies wird als Alternative zur Hochtemperaturdiffusion zur Einführung von Dotierstoffen angesehen. In diesem Prozess richtet sich ein Strahl hoch energetischer Ionen an den Semiconductor. Die Kollisionen der Ionen mit den Gitteratomen führen zur Verzerrung der Kristallstruktur. Der nächste Schritt ist das Glühen, das befolgt wird, um das Verzerrungsproblem zu beheben.
Einige Vorteile der Ionenimplantationstechnik sind eine präzise Kontrolle des Tiefenprofils und die Dosierung, weniger empfindlich gegenüber Oberflächenreinigungsverfahren, und es hat eine große Auswahl an Maskenmaterialien wie Photoresist, Poly-Si, Oxiden und Metall.
Was ist der Unterschied zwischen Diffusion und Ionenimplantation?
• Bei der Diffusion werden Partikel durch Zufallsbewegung von höheren Konzentrationsregionen auf Bereiche mit niedrigerer Konzentration verteilt. Die Ionenimplantation beinhaltet das Bombardieren des Substrats mit Ionen, die auf höhere Geschwindigkeiten beschleunigt.
• Vorteile: Die Diffusion erzeugt keine Schädigung und es ist auch möglich, dass die Stapelherstellung möglich ist. Die Ionenimplantation ist ein niedriger Temperaturprozess. Sie können die genaue Dosis und die Tiefe steuern. Ionenimplantation ist auch durch die dünnen Oxide- und Nitriden möglich. Es enthält auch kurze Prozesszeiten.
• Nachteile: Die Diffusion beschränkt sich auf feste Löslichkeit und ein Hochtemperaturprozess. Flache Übergänge und niedrige Dosierungen sind schwierig als Diffusionsprozess. Die Ionenimplantation beinhaltet die additionellen Kosten für den Glühprozess.
• Die Diffusion hat ein isotropen Dotiermittelprofil, während die Ionenimplantation ein anisotropen Dotiermittelprofil aufweist.
Zusammenfassung:
Ionenimplantation gegen Diffusion
Diffusions- und Ionenimplantation sind zwei Methoden zur Einführung von Verunreinigungen in Halbleiter (Silizium - Si), um den Mehrheitsart des Trägers und den Widerstand der Schichten zu kontrollieren. Bei der Diffusion bewegen sich Dotierungatome mittels des Konzentrationsgradienten von der Oberfläche in Silizium. Es ist durch Substitutionelle oder interstitielle Diffusionsmechanismen. Bei der Ionenimplantation werden dotierte Atome durch Injektion eines energetischen Ionenstrahls energisch in Silizium eingestuft. Die Diffusion ist ein Hochtemperaturprozess, während Ionenimplantation ein niedriger Temperaturprozess ist. Dotiermittelkonzentration und die Übergangstiefe können in der Ionenimplantation gesteuert werden, kann jedoch im Diffusionsprozess nicht kontrolliert werden. Die Diffusion hat ein isotropen Dotiermittelprofil, während die Ionenimplantation ein anisotropen Dotiermittelprofil aufweist.
Bilder mit freundlicher Genehmigung:
- Einfache Diffusion einer Substanz (blau) aufgrund eines Konzentrationsgradienten über eine semipermeable Membran (Pink) durch Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)
