Diffusion vs Ion Implantation
Ang pagkakaiba sa pagitan ng diffusion at ion implantation ay mauunawaan kapag naunawaan mo kung ano ang diffusion at ion implantation. Una sa lahat, dapat itong banggitin na ang pagsasabog at ion implantation ay dalawang termino na may kaugnayan sa semiconductors. Ang mga ito ay ang mga pamamaraan na ginamit upang ipakilala ang mga dopant atom sa mga semiconductor. Ang artikulong ito ay tungkol sa dalawang proseso, ang kanilang mga pangunahing pagkakaiba, pakinabang, at disadvantage.
Ano ang Diffusion?
Ang Diffusion ay isa sa mga pangunahing pamamaraan na ginagamit upang ipasok ang mga impurities sa mga semiconductors. Isinasaalang-alang ng pamamaraang ito ang paggalaw ng dopant sa atomic scale at, karaniwang, ang proseso ay nangyayari bilang resulta ng gradient ng konsentrasyon. Ang proseso ng pagsasabog ay isinasagawa sa mga sistemang tinatawag na "mga diffusion furnace". Ito ay medyo mahal at napakatumpak.
Mayroong tatlong pangunahing pinagmumulan ng dopants: gaseous, liquid, at solids at ang mga gaseous na pinagmumulan ang isa sa pinakakaraniwang ginagamit sa diskarteng ito (Maaasahan at maginhawang source: BF3, PH3, AsH3). Sa prosesong ito, ang pinagmulang gas ay tumutugon sa oxygen sa ibabaw ng wafer na nagreresulta sa isang dopant oxide. Susunod, ito ay kumakalat sa Silicon, na bumubuo ng isang pare-parehong konsentrasyon ng dopant sa buong ibabaw. Available ang mga liquid source sa dalawang anyo: bubbler at spin on dopant. Ang mga bubble ay nagko-convert ng likido sa isang singaw upang tumugon sa oxygen at pagkatapos ay bumuo ng isang dopant oxide sa ibabaw ng wafer. Ang spin on dopants ay mga solusyon ng drying form na doped SiO2 layers. Kasama sa mga solidong mapagkukunan ang dalawang anyo: tablet o butil na anyo at disc o wafer na anyo. Ang mga boron nitride (BN) disc ay pinakakaraniwang ginagamit na solid source na maaaring ma-oxidize sa 750 – 1100 0C.
Simple diffusion ng substance (asul) dahil sa concentration gradient sa isang semi-permeable membrane (pink).
Ano ang Ion Implantation?
Ang Ion implantation ay isa pang pamamaraan ng pagpasok ng mga impurities (dopants) sa mga semiconductors. Ito ay isang mababang-temperatura na pamamaraan. Ito ay itinuturing na isang alternatibo sa mataas na temperatura na pagsasabog para sa pagpapakilala ng mga dopant. Sa prosesong ito, ang isang sinag ng mga highly energetic ions ay naglalayong sa target na semiconductor. Ang mga banggaan ng mga ion sa mga atomo ng sala-sala ay nagreresulta sa pagbaluktot ng istrukturang kristal. Ang susunod na hakbang ay pagsusubo, na sinusunod upang itama ang problema sa pagbaluktot.
Ang ilang mga bentahe ng ion implantation technique ay kinabibilangan ng tumpak na kontrol sa depth profile at dosis, hindi gaanong sensitibo sa mga pamamaraan sa paglilinis sa ibabaw, at mayroon itong malawak na seleksyon ng mga materyales sa mask gaya ng photoresist, poly-Si, oxides, at metal.
Ano ang pagkakaiba ng Diffusion at Ion Implantation?
• Sa diffusion, ang mga particle ay kumakalat sa pamamagitan ng random na paggalaw mula sa mga rehiyon ng mas mataas na konsentrasyon patungo sa mga rehiyon ng mas mababang konsentrasyon. Ang pagtatanim ng ion ay kinabibilangan ng pagbomba ng substrate ng mga ion, na nagpapabilis sa mas mataas na bilis.
• Mga Bentahe: Hindi nagdudulot ng pinsala ang diffusion at posible rin ang batch fabrication. Ang ion implantation ay isang prosesong mababa ang temperatura. Pinapayagan ka nitong kontrolin ang tumpak na dosis at ang lalim. Posible rin ang pagtatanim ng ion sa pamamagitan ng mga manipis na layer ng mga oxide at nitride. Kasama rin dito ang maiikling oras ng proseso.
• Mga Disadvantage: Ang diffusion ay limitado sa solid solubility at ito ay isang proseso na may mataas na temperatura. Ang mga mababaw na junction at mababang dosis ay mahirap ang proseso ng pagsasabog. Ang ion implantation ay may kasamang ad ditional cost para sa proseso ng pagsusubo.
• Ang diffusion ay may isotropic dopant profile samantalang ang ion implantation ay may anisotropic dopant profile.
Buod:
Ion Implantation vs Diffusion
Ang Diffusion at ion implantation ay dalawang paraan ng pagpasok ng mga impurities sa semiconductors (Silicon – Si) upang makontrol ang karamihang uri ng carrier at ang resistivity ng mga layer. Sa pagsasabog, ang mga dopant atoms ay lumipat mula sa ibabaw patungo sa Silicon sa pamamagitan ng gradient ng konsentrasyon. Ito ay sa pamamagitan ng substitutional o interstitial diffusion mechanisms. Sa pagtatanim ng ion, ang mga dopant atoms ay malakas na idinagdag sa Silicon sa pamamagitan ng pag-iniksyon ng isang masiglang ion beam. Ang pagsasabog ay isang prosesong may mataas na temperatura habang ang pagtatanim ng ion ay isang prosesong mababa ang temperatura. Ang dopant concentration at ang junction depth ay maaaring kontrolin sa ion implantation, ngunit hindi ito makokontrol sa diffusion process. Ang diffusion ay may isotropic dopant profile samantalang ang ion implantation ay may anisotropic dopant profile.
