Perbedaan antara difusi dan implantasi ion

Difusi vs implantasi ion
 

Perbedaan antara difusi dan implantasi ion dapat dipahami setelah Anda memahami apa difusi dan implantasi ion. Pertama -tama, harus disebutkan bahwa difusi dan implantasi ion adalah dua istilah yang terkait dengan semikonduktor. Mereka adalah teknik yang digunakan untuk memperkenalkan atom dopan ke dalam semikonduktor. Artikel ini adalah tentang dua proses, perbedaan utama, kelebihan, dan kerugiannya.

Apa itu difusi?

Difusi adalah salah satu teknik utama yang digunakan untuk memperkenalkan kotoran ke dalam semikonduktor. Metode ini mempertimbangkan gerakan dopan pada skala atom dan, pada dasarnya, proses terjadi sebagai akibat dari gradien konsentrasi. Proses difusi dilakukan dalam sistem yang disebut “tungku difusi". Itu cukup mahal dan sangat akurat.

Ada Tiga sumber utama dopan: gas, cair, dan padatan dan Sumber gas adalah yang paling banyak digunakan dalam teknik ini (sumber yang andal dan nyaman: BF₃, Ph₃, Abu₃). Dalam proses ini, gas sumber bereaksi dengan oksigen pada permukaan wafer yang menghasilkan dopan oksida. Selanjutnya, itu berdifusi menjadi silikon, membentuk konsentrasi dopan yang seragam di seluruh permukaan. Sumber cair Tersedia dalam dua bentuk: Bubblers dan berputar pada dopan. Bubblers mengubah cairan menjadi uap untuk bereaksi dengan oksigen dan kemudian membentuk dopan oksida pada permukaan wafer. Berputar pada dopan adalah solusi dari pengeringan bentuk doped sio₂ lapisan. Sumber padat Sertakan dua bentuk: tablet atau bentuk granular dan bentuk cakram atau wafer. Disk Boron Nitride (BN) paling umum digunakan sumber padat yang dapat dioksidasi pada 750 - 1100 ⁰C.

Difusi sederhana suatu zat (biru) karena gradien konsentrasi melintasi membran semi-permeabel (merah muda).

Apa implantasi ion?

Implantasi ion adalah teknik lain untuk memperkenalkan kotoran (dopan) ke semikonduktor. Ini adalah teknik suhu rendah. Ini dianggap sebagai alternatif dari difusi suhu tinggi untuk memperkenalkan dopan. Dalam proses ini, seberkas ion yang sangat energik ditujukan untuk semikonduktor target. Tabrakan ion dengan atom kisi menghasilkan distorsi struktur kristal. Langkah selanjutnya adalah anil, yang diikuti untuk memperbaiki masalah distorsi.

Beberapa keuntungan dari teknik implantasi ion termasuk kontrol yang tepat dari profil kedalaman dan dosis, kurang sensitif terhadap prosedur pembersihan permukaan, dan memiliki berbagai pilihan bahan topeng seperti fotoresis, poli-Si, oksida, dan logam.

Apa perbedaan antara difusi dan implantasi ion?

• Dalam difusi, partikel tersebar melalui gerakan acak dari daerah konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah konsentrasi yang lebih rendah. Implantasi ion melibatkan pemboman substrat dengan ion, berakselerasi ke kecepatan yang lebih tinggi.

• Keuntungan: Difusi tidak membuat kerusakan dan fabrikasi batch juga dimungkinkan. Implantasi ion adalah proses suhu rendah. Ini memungkinkan Anda untuk mengontrol dosis dan kedalaman yang tepat. Implantasi ion juga dimungkinkan melalui lapisan tipis oksida dan nitrida. Ini juga termasuk waktu proses yang singkat.

• Kerugian: Difusi terbatas pada kelarutan yang solid dan merupakan proses suhu tinggi. Persimpangan dangkal dan dosis rendah sulit proses difusi. Implantasi ion melibatkan biaya iklan untuk proses anil.

• Difusi memiliki profil dopan isotropik sedangkan implantasi ion memiliki profil dopan anisotropik.

Ringkasan:

Implantasi ion vs difusi

Difusi dan implantasi ion adalah dua metode untuk memperkenalkan kotoran ke semikonduktor (silikon - Si) untuk mengontrol jenis mayoritas pembawa dan resistivitas lapisan. Dalam difusi, atom dopan bergerak dari permukaan ke silikon dengan menggunakan gradien konsentrasi. Itu melalui mekanisme difusi substitusi atau interstitial. Dalam implantasi ion, atom dopan ditambahkan secara paksa ke dalam silikon dengan menyuntikkan sinar ion yang energik. Difusi adalah proses suhu tinggi sementara implantasi ion adalah proses suhu rendah. Konsentrasi dopan dan kedalaman persimpangan dapat dikontrol dalam implantasi ion, tetapi tidak dapat dikontrol dalam proses difusi. Difusi memiliki profil dopan isotropik sedangkan implantasi ion memiliki profil dopan anisotropik.

Gambar milik:

1. Difusi sederhana suatu zat (biru) karena gradien konsentrasi melintasi membran semi-permeabel (merah muda) oleh Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)