დიფუზია იონის იმპლანტაციის წინააღმდეგ
სხვაობა დიფუზიასა და იონურ იმპლანტაციას შორის შეიძლება გაიგოთ მას შემდეგ, რაც გაიგებთ რა არის დიფუზია და იონური იმპლანტაცია. უპირველეს ყოვლისა, უნდა აღინიშნოს, რომ დიფუზია და იონის იმპლანტაცია არის ნახევარგამტარებთან დაკავშირებული ორი ტერმინი. ეს არის ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება დოპანტური ატომების ნახევარგამტარებში შესაყვანად. ეს სტატია ეხება ორ პროცესს, მათ ძირითად განსხვავებებს, უპირატესობებსა და ნაკლოვანებებს.
რა არის დიფუზია?
დიფუზია არის ერთ-ერთი მთავარი ტექნიკა, რომელიც გამოიყენება ნახევარგამტარებში მინარევების შესატანად. ეს მეთოდი ითვალისწინებს დოპანტის მოძრაობას ატომური მასშტაბით და, ძირითადად, პროცესი ხდება კონცენტრაციის გრადიენტის შედეგად.დიფუზიის პროცესი ხორციელდება სისტემებში, რომელსაც ეწოდება "დიფუზიური ღუმელები". ეს არის საკმაოდ ძვირი და ძალიან ზუსტი.
არსებობს დოპანტების სამი ძირითადი წყარო: აირისებრი, თხევადი და მყარი და აირისებური წყაროები არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ამ ტექნიკაში (სანდო და მოსახერხებელი წყაროები: BF3, PH3, AsH3). ამ პროცესში, წყაროს გაზი რეაგირებს ჟანგბადთან ვაფლის ზედაპირზე, რის შედეგადაც წარმოიქმნება დოპანტური ოქსიდი. შემდეგ, ის დიფუზირდება სილიკონში, აყალიბებს ერთგვაროვან დოპანტურ კონცენტრაციას მთელ ზედაპირზე. თხევადი წყაროები ხელმისაწვდომია ორი ფორმით: ბუშტუკები და სპინი დოპანტზე. ბუშტუკები სითხეს ორთქლად გარდაქმნიან ჟანგბადთან რეაგირებისთვის და შემდეგ ვაფლის ზედაპირზე დოპანტური ოქსიდის წარმოქმნით. Spin on dopants არის საშრობი ხსნარი დოპირებული SiO2 ფენა. მყარი წყაროები მოიცავს ორ ფორმას: ტაბლეტის ან მარცვლოვანი ფორმის და დისკის ან ვაფლის ფორმას. ბორის ნიტრიდის (BN) დისკები ყველაზე ხშირად გამოყენებული მყარი წყაროა, რომლის დაჟანგვა შესაძლებელია 750 – 1100 0C ტემპერატურაზე.
ნივთიერების მარტივი დიფუზია (ლურჯი) ნახევრად გამტარ მემბრანაზე კონცენტრაციის გრადიენტის გამო (ვარდისფერი).
რა არის იონის იმპლანტაცია?
იონის იმპლანტაცია არის ნახევარგამტარებში მინარევების (დოპანტების) შემოტანის კიდევ ერთი ტექნიკა. ეს არის დაბალი ტემპერატურის ტექნიკა. ეს განიხილება, როგორც მაღალი ტემპერატურის დიფუზიის ალტერნატივა დოპანტების შესაყვანად. ამ პროცესში, მაღალი ენერგიული იონების სხივი მიმართულია სამიზნე ნახევარგამტარისკენ. იონების შეჯახება მედის ატომებთან იწვევს კრისტალური სტრუქტურის დამახინჯებას. შემდეგი ნაბიჯი არის ანილირება, რომელიც მოჰყვება დამახინჯების პრობლემის აღმოფხვრას.
იონის იმპლანტაციის ტექნიკის ზოგიერთი უპირატესობა მოიცავს სიღრმის პროფილისა და დოზის ზუსტ კონტროლს, ნაკლებად მგრძნობიარეა ზედაპირის გაწმენდის პროცედურების მიმართ და მას აქვს ნიღბის მასალების ფართო არჩევანი, როგორიცაა ფოტორეზისტი, პოლი-Si, ოქსიდები და ლითონი.
რა განსხვავებაა დიფუზიასა და იონის იმპლანტაციას შორის?
• დიფუზიის დროს ნაწილაკები შემთხვევითი მოძრაობით ვრცელდება უფრო მაღალი კონცენტრაციის რეგიონებიდან ქვედა კონცენტრაციის რეგიონებში. იონის იმპლანტაცია გულისხმობს სუბსტრატის იონებით დაბომბვას, რაც აჩქარებს უფრო მაღალ სიჩქარეს.
• უპირატესობები: დიფუზია არ იწვევს ზიანს და ასევე შესაძლებელია სერიის დამზადება. იონის იმპლანტაცია დაბალი ტემპერატურის პროცესია. ეს საშუალებას გაძლევთ გააკონტროლოთ ზუსტი დოზა და სიღრმე. იონის იმპლანტაცია ასევე შესაძლებელია ოქსიდების და ნიტრიდების თხელი ფენების მეშვეობით. ის ასევე მოიცავს პროცესის მოკლე დროებს.
• ნაკლოვანებები: დიფუზია შემოიფარგლება მყარი ხსნადობით და ეს არის მაღალტემპერატურული პროცესი. არაღრმა შეერთებები და დაბალი დოზები ართულებს დიფუზიის პროცესს. იონის იმპლანტაცია მოიცავს დამატებით ხარჯებს ანეილირების პროცესისთვის.
• დიფუზიას აქვს იზოტროპული დოპანტური პროფილი, ხოლო იონის იმპლანტაციას აქვს ანიზოტროპული დოპანტური პროფილი.
რეზიუმე:
იონის იმპლანტაცია vs დიფუზია
დიფუზია და იონური იმპლანტაცია არის ნახევარგამტარებში მინარევების შეყვანის ორი მეთოდი (სილიციუმი - Si) მატარებლის უმრავლესობის ტიპისა და ფენების წინააღმდეგობის გასაკონტროლებლად. დიფუზიის დროს დოპანტური ატომები ზედაპირიდან სილიკონში გადადიან კონცენტრაციის გრადიენტის საშუალებით. ეს ხდება ჩანაცვლებითი ან ინტერსტიციული დიფუზიის მექანიზმების მეშვეობით. იონის იმპლანტაციისას დოპანტური ატომები ემატება სილიკონს ენერგიული იონური სხივის ინექციით. დიფუზია არის მაღალი ტემპერატურის პროცესი, ხოლო იონის იმპლანტაცია დაბალი ტემპერატურის პროცესია. დოპანტის კონცენტრაცია და შეერთების სიღრმე შეიძლება კონტროლდებოდეს იონის იმპლანტაციაში, მაგრამ მისი კონტროლი შეუძლებელია დიფუზიის პროცესში. დიფუზიას აქვს იზოტროპული დოპანტური პროფილი, ხოლო იონის იმპლანტაციას აქვს ანიზოტროპული დოპანტური პროფილი.
