Diffuusio vs ioni-istutus
Diffuusion ja ioni-istutuksen välinen ero voidaan ymmärtää, kun ymmärrät, mitä diffuusio ja ioni-istutus ovat. Ensinnäkin on mainittava, että diffuusio ja ioni-istutus ovat kaksi puolijohteisiin liittyvää termiä. Ne ovat tekniikoita, joita käytetään lisäaineatomien lisäämiseen puolijohteisiin. Tämä artikkeli käsittelee näitä kahta prosessia, niiden suuria eroja, etuja ja haittoja.
Mikä on diffuusio?
Diffuusio on yksi tärkeimmistä tekniikoista, joita käytetään epäpuhtauksien lisäämiseksi puolijohteisiin. Tämä menetelmä ottaa huomioon seostusaineen liikkeen atomimittakaavassa ja periaatteessa prosessi tapahtuu pitoisuusgradientin seurauksena. Diffuusioprosessi suoritetaan järjestelmissä, joita kutsutaan "diffuusiouuneihin". Se on melko kallis ja erittäin tarkka.
Seostusaineiden päälähdettä on kolme: kaasumaiset, nestemäiset ja kiinteät aineet, ja kaasumaiset lähteet ovat yleisimmin käytetty tässä tekniikassa (Luotettavat ja kätevät lähteet: BF3, PH3, AsH3). Tässä prosessissa lähdekaasu reagoi kiekon pinnalla olevan hapen kanssa, jolloin muodostuu lisäaineoksidia. Seuraavaksi se diffundoituu piihin muodostaen tasaisen lisäainepitoisuuden koko pinnalle. Nestelähteitä on saatavana kahdessa muodossa: kuplittajina ja seostusaineen spin. Kuplittimet muuttavat nesteen höyryksi reagoimaan hapen kanssa ja muodostamaan sitten lisäaineoksidin kiekon pinnalle. Spin on seostusaineet ovat liuoksia, joissa kuivuvat seostetut SiO2 kerrokset. Kiinteitä lähteitä ovat kaksi muotoa: tabletti tai rakeinen muoto ja levy- tai kiekkomuoto. Boorinitridilevyt (BN) ovat yleisimmin käytetty kiinteä lähde, joka voidaan hapettaa lämpötilassa 750–1100 0C.
Aineen yksinkertainen diffuusio (sininen) puoliläpäisevän kalvon läpi (vaaleanpunainen) johtuvasta pitoisuusgradientista.
Mikä on ioni-istutus?
Ioni-istutus on toinen tekniikka epäpuhtauksien (seostusaineiden) tuomiseksi puolijohteisiin. Se on matalan lämpötilan tekniikka. Tätä pidetään vaihtoehtona korkean lämpötilan diffuusiolle lisäaineiden lisäämisessä. Tässä prosessissa erittäin energisten ionien säde suunnataan kohdepuolijohteeseen. Ionien törmäykset hilaatomien kanssa johtavat kiderakenteen vääristymiseen. Seuraava vaihe on hehkutus, jota seuraa vääristymäongelman korjaaminen.
Ioni-implantaatiotekniikan etuja ovat tarkka syvyysprofiilin ja annostuksen hallinta, vähemmän herkkä pinnan puhdistusmenetelmille, ja siinä on laaja valikoima maskimateriaaleja, kuten fotoresist, poly-Si, oksidit ja metalli.
Mitä eroa on diffuusiolla ja ioni-istutuksella?
• Diffuusiossa hiukkaset leviävät satunnaisen liikkeen kautta korkeamman pitoisuuden alueilta pienempipitoisuuksille alueille. Ioni-istutus sisältää substraatin pommituksen ioneilla, jotka kiihtyvät suurempiin nopeuksiin.
• Edut: Diffuusio ei aiheuta vaurioita ja myös erävalmistus on mahdollista. Ioni-istutus on matalan lämpötilan prosessi. Sen avulla voit hallita tarkkaa annosta ja syvyyttä. Ioni-istutus on mahdollista myös ohuiden oksidi- ja nitridikerrosten kautta. Se sisältää myös lyhyet prosessiajat.
• Haitat: Diffuusio rajoittuu kiinteään liukoisuuteen ja se on korkean lämpötilan prosessi. Matalat liitokset ja pienet annokset ovat vaikeita diffuusioprosessia. Ioni-implantaatioon liittyy lisäkustannus hehkutusprosessista.
• Diffuusiolla on isotrooppinen seostusprofiili, kun taas ioni-istutuksella on anisotrooppinen seostusprofiili.
Yhteenveto:
Ioni-istutus vs diffuusio
Diffuusio ja ioni-istutus ovat kaksi menetelmää epäpuhtauksien lisäämiseksi puolijohteisiin (Pii – Si) kantajan enemmistötyypin ja kerrosten resistiivisyyden hallitsemiseksi. Diffuusiossa lisäaineatomit siirtyvät pinnasta piihin pitoisuusgradientin avulla. Se tapahtuu korvaavien tai interstitiaalisten diffuusiomekanismien kautta. Ioni-istutuksissa lisäaineatomeja lisätään voimakkaasti piihin ruiskuttamalla energinen ionisäde. Diffuusio on korkean lämpötilan prosessi, kun taas ioni-istutus on matalan lämpötilan prosessi. Seostusaineen konsentraatiota ja liitossyvyyttä voidaan säätää ioni-implantaatiossa, mutta sitä ei voida ohjata diffuusioprosessissa. Diffuusiolla on isotrooppinen seostusprofiili, kun taas ioni-istutuksella on anisotrooppinen seostusprofiili.
