Διάχυση εναντίον εμφύτευσης ιόντων
Η διαφορά μεταξύ διάχυσης και εμφύτευσης ιόντων μπορεί να γίνει κατανοητή μόλις καταλάβετε τι είναι η εμφύτευση διάχυσης και ιόντων. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να αναφερθεί ότι η διάχυση και η εμφύτευση ιόντων είναι δύο όροι που σχετίζονται με τους ημιαγωγούς. Είναι οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή προσμίξεων ατόμων σε ημιαγωγούς. Αυτό το άρθρο αφορά τις δύο διαδικασίες, τις κύριες διαφορές, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.
Τι είναι η διάχυση;
Η διάχυση είναι μία από τις κύριες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή ακαθαρσιών στους ημιαγωγούς. Αυτή η μέθοδος εξετάζει την κίνηση του προσμίκτη σε ατομική κλίμακα και, βασικά, η διαδικασία συμβαίνει ως αποτέλεσμα της βαθμίδας συγκέντρωσης. Η διαδικασία διάχυσης πραγματοποιείται σε συστήματα που ονομάζονται «φούρνοι διάχυσης». Είναι αρκετά ακριβό και πολύ ακριβές.
Υπάρχουν τρεις κύριες πηγές προσμίξεων: αέρια, υγρά και στερεά και οι αέριες πηγές είναι αυτές που χρησιμοποιούνται ευρέως σε αυτήν την τεχνική (Αξιόπιστες και βολικές πηγές: BF3, PH3, AsH3). Σε αυτή τη διαδικασία, το αέριο της πηγής αντιδρά με το οξυγόνο στην επιφάνεια του πλακιδίου με αποτέλεσμα ένα οξείδιο πρόσμιξης. Στη συνέχεια, διαχέεται στο πυρίτιο, σχηματίζοντας μια ομοιόμορφη συγκέντρωση ρύπανσης σε όλη την επιφάνεια. Οι πηγές υγρών είναι διαθέσιμες σε δύο μορφές: bubblers και spin on dopant. Οι φυσαλίδες μετατρέπουν το υγρό σε ατμό για να αντιδράσει με το οξυγόνο και στη συνέχεια να σχηματίσει ένα οξείδιο πρόσμιξης στην επιφάνεια του πλακιδίου. Τα spin on dopants είναι διαλύματα ξηραντικής μορφής επιχρισμένα με στρώσεις SiO2. Οι στερεές πηγές περιλαμβάνουν δύο μορφές: μορφή δισκίου ή κοκκώδους μορφής και μορφή δίσκου ή γκοφρέτας. Οι δίσκοι νιτριδίου του βορίου (BN) είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες στερεές πηγές που μπορούν να οξειδωθούν στους 750 – 1100 0C.
Απλή διάχυση μιας ουσίας (μπλε) λόγω βαθμίδωσης συγκέντρωσης σε μια ημιπερατή μεμβράνη (ροζ).
Τι είναι η εμφύτευση ιόντων;
Η εμφύτευση ιόντων είναι μια άλλη τεχνική εισαγωγής ακαθαρσιών (προσμείξεων) στους ημιαγωγούς. Είναι μια τεχνική χαμηλής θερμοκρασίας. Αυτό θεωρείται ως εναλλακτική λύση στη διάχυση σε υψηλή θερμοκρασία για την εισαγωγή προσμείξεων. Σε αυτή τη διαδικασία, μια δέσμη ιόντων υψηλής ενέργειας στοχεύει στον ημιαγωγό στόχο. Οι συγκρούσεις των ιόντων με τα άτομα του πλέγματος έχουν ως αποτέλεσμα την παραμόρφωση της κρυσταλλικής δομής. Το επόμενο βήμα είναι η ανόπτηση, η οποία ακολουθείται για να διορθωθεί το πρόβλημα παραμόρφωσης.
Μερικά πλεονεκτήματα της τεχνικής εμφύτευσης ιόντων περιλαμβάνουν τον ακριβή έλεγχο του προφίλ βάθους και της δοσολογίας, λιγότερο ευαίσθητη στις διαδικασίες καθαρισμού επιφανειών και διαθέτει μεγάλη ποικιλία υλικών μάσκας όπως φωτοανθεκτικό, πολυ-Si, οξείδια και μέταλλο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της διάχυσης και της εμφύτευσης ιόντων;
• Στη διάχυση, τα σωματίδια εξαπλώνονται μέσω τυχαίας κίνησης από περιοχές υψηλότερης συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλότερης συγκέντρωσης. Η εμφύτευση ιόντων περιλαμβάνει τον βομβαρδισμό του υποστρώματος με ιόντα, επιταχύνοντας σε υψηλότερες ταχύτητες.
• Πλεονεκτήματα: Η διάχυση δεν προκαλεί ζημιά και είναι επίσης δυνατή η κατασκευή παρτίδων. Η εμφύτευση ιόντων είναι μια διαδικασία χαμηλής θερμοκρασίας. Σας επιτρέπει να ελέγχετε την ακριβή δόση και το βάθος. Η εμφύτευση ιόντων είναι επίσης δυνατή μέσω των λεπτών στρωμάτων οξειδίων και νιτριδίων. Περιλαμβάνει επίσης σύντομους χρόνους διαδικασίας.
• Μειονεκτήματα: Η διάχυση περιορίζεται στη διαλυτότητα σε στερεά και είναι μια διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας. Οι ρηχές διασταυρώσεις και οι χαμηλές δόσεις είναι δύσκολη η διαδικασία της διάχυσης. Η εμφύτευση ιόντων συνεπάγεται πρόσθετο κόστος για τη διαδικασία ανόπτησης.
• Η διάχυση έχει ισότροπο προφίλ προσμίξεων ενώ η εμφύτευση ιόντων έχει ένα ανισότροπο προφίλ προσμίξεων.
Σύνοψη:
Εμφύτευση ιόντων εναντίον Διάχυσης
Η διάχυση και η εμφύτευση ιόντων είναι δύο μέθοδοι εισαγωγής ακαθαρσιών στους ημιαγωγούς (πυρίτιο – Si) για τον έλεγχο του πλειοψηφικού τύπου του φορέα και της ειδικής αντίστασης των στρωμάτων. Στη διάχυση, τα άτομα προσμίξεων μετακινούνται από την επιφάνεια στο πυρίτιο μέσω της βαθμίδας συγκέντρωσης. Γίνεται μέσω μηχανισμών υποκατάστασης ή διάμεσης διάχυσης. Στην εμφύτευση ιόντων, τα άτομα πρόσμιξης προστίθενται με δύναμη στο πυρίτιο με έγχυση μιας ενεργητικής δέσμης ιόντων. Η διάχυση είναι μια διαδικασία υψηλής θερμοκρασίας ενώ η εμφύτευση ιόντων είναι μια διαδικασία χαμηλής θερμοκρασίας. Η συγκέντρωση προσμίξεων και το βάθος της ένωσης μπορούν να ελεγχθούν κατά την εμφύτευση ιόντων, αλλά δεν μπορούν να ελεγχθούν στη διαδικασία διάχυσης. Η διάχυση έχει ισότροπο προφίλ προσμίξεων ενώ η εμφύτευση ιόντων έχει ένα ανισότροπο προφίλ προσμίξεων.
