Tärkein ero - ioni -istutus vs. diffuusio

Termit ionin istuttaminen ja diffuusio liittyvät puolijohteisiin. Nämä ovat kaksi puolijohteiden tuotantoon liittyvää prosessia. Ionin istuttaminen on perusprosessi, jota käytetään mikrosirujen valmistukseen. Se on matalan lämpötilan prosessi, joka sisältää tietyn elementin ionien kiihtymisen kohti kohdetta, muuttamalla kohteen kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Diffuusio voidaan määritellä epäpuhtauksien liikkeeksi aineen sisällä. Se on tärkein tekniikka, jota käytetään epäpuhtauksien johtamiseen puolijohteisiin. Suurin ero ionien istutuksen ja diffuusion välillä on se ioni -istutus on isotrooppinen ja hyvin suuntaava, kun taas diffuusio on isotrooppinen ja sisältää sivuttaisdiffuusion.

Keskeiset alueet

1. Mikä on ioni -istutus - Määritelmä, teoria, tekniikka, edut 2. Mikä on diffuusio - Määritelmä, prosessi 3. Mitä eroa on ioni -implantaation ja diffuusion välillä? - Keskeisten erojen vertailu

Avaintermit: Atomi, diffuusio, dopantti, doping, ioni, ioni -istutus, puolijohde

Mikä on ioni -istutus

Ionin istuttaminen on matalan lämpötilan prosessi, jota käytetään materiaalin kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien muuttamiseen. Tämä prosessi sisältää tietyn elementin ionien kiihdyttämisen kohti kohdetta kohteen kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien muuttamiseksi. Tätä tekniikkaa käytetään pääasiassa puolijohdelaitteiden valmistuksessa.

Kiihdytetyt ionit voivat muuttaa kohteen koostumusta (jos nämä ionit pysähtyvät ja pysyvät kohteessa). Kohteen fysikaaliset ja kemialliset muutokset ovat seurausta ionien iskemisestä suurella energialla.

Ionin istutustekniikka

Ionin istutuslaitteiden tulee sisältää ionilähde. Tämä ionilähde tuottaa halutun alkuaineen ioneja. Kiihdytintä käytetään kiihdyttämään ionit suureksi energiaksi sähköstaattisin keinoin. Nämä ionit osuvat kohteeseen, joka on istutettava materiaali. Jokainen ioni on joko atomi tai molekyyli. Kohteeseen istutettujen ionien määrä tunnetaan annoksena. Koska implantaatioon syötetty virta on kuitenkin pieni, annos, joka voidaan istuttaa tiettynä ajanjaksona, on myös pieni. Siksi tätä tekniikkaa käytetään silloin, kun tarvitaan pienempiä kemiallisia muutoksia.

Yksi merkittävä ioni -istutuksen sovellus on puolijohteiden doping. Doping on käsite, jossa epäpuhtauksia johdetaan puolijohteeseen puolijohteen sähköisten ominaisuuksien muuttamiseksi.

Kuva 1: Ionin istutuskone

Ionimplantointitekniikan edut

Ioni -istutuksen etuja ovat tarkka annoksen ja profiilin/ istutuksen syvyyden hallinta. Se on matalan lämpötilan prosessi, joten lämmönkestäviä laitteita ei tarvita. Muita etuja ovat laaja valikoima peiteaineita (joista ioneja tuotetaan) ja erinomainen sivusuuntainen annos.

Mikä on diffuusio

Diffuusio voidaan määritellä epäpuhtauksien liikkeeksi aineen sisällä. Tässä aine on se, mitä kutsumme puolijohteeksi. Tämä tekniikka perustuu liikkuvan aineen pitoisuusgradienttiin. Siksi se on tahatonta. Mutta joskus diffuusio suoritetaan tarkoituksella. Tämä suoritetaan järjestelmässä, jota kutsutaan diffuusiouuniksi.

Dopantti on aine, jota käytetään halutun sähköisen ominaisuuden tuottamiseen puolijohteessa. Lisäaineita on kolme päämuotoa: kaasut, nesteet, kiinteät aineet. Kaasumaisia ​​lisäaineita käytetään kuitenkin laajalti diffuusiotekniikassa. Esimerkkejä kaasulähteistä ovat AsH₃, PH_3, ja B₂H₆.

Diffuusioprosessi

Diffuusiossa on kaksi päävaihetta seuraavasti. Näitä vaiheita käytetään seostettujen alueiden luomiseen.

Esisaostus (annoksen säätöä varten)

Tässä vaiheessa halutut lisäaineen atomit tuodaan kontrolloidusti kohteeseen kohden menetelmistä, kuten kaasufaasidiffuusioista ja kiinteän faasin diffuusioista.

Kuva 2: Dopantin esittely

Sisäänkäynti (profiilin hallintaan)

Tässä vaiheessa lisätyt lisäaineet ajetaan syvemmälle aineeseen lisäämättä lisäaineita.

Ero ionin istutuksen ja diffuusion välillä

Määritelmä

Ionin istutus: Ionin istuttaminen on matalan lämpötilan prosessi, jota käytetään materiaalin kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien muuttamiseen.

Diffuusio: Diffuusio voidaan määritellä epäpuhtauksien liikkeeksi aineen sisällä.

Prosessin luonne

Ionin istutus: Ionin istutus on isotrooppinen ja hyvin suuntaava.

Diffuusio: Diffuusio on isotrooppinen ja sisältää pääasiassa lateraalidiffuusion.

Lämpötilavaatimus

Ionin istutus: Ionin istutus tehdään matalissa lämpötiloissa.

Diffuusio: Diffuusio suoritetaan korkeissa lämpötiloissa.

Dopantin hallinta

Ionin istutus: Lisäaineen määrää voidaan hallita ioni -istutuksissa.

Diffuusio: Lisäaineen määrää ei voida hallita diffuusiossa.

Vahingoittaa

Ionin istutus: Ionin istuttaminen voi joskus vahingoittaa kohteen pintaa.

Diffuusio: Diffuusio ei vahingoita kohteen pintaa.

Kustannus

Ionin istutus: Ionin istuttaminen on kalliimpaa, koska se vaatii tarkempia laitteita.

Diffuusio: Diffuusio on halvempaa kuin ioni -istutus.

Johtopäätös

Ionin istutus ja diffuusio ovat kaksi tekniikkaa, joita käytetään puolijohteiden valmistuksessa joidenkin muiden materiaalien kanssa. Suurin ero ionien implantoinnin ja diffuusion välillä on se, että ioni -istutus on isotrooppinen ja hyvin suuntaava, kun taas diffuusio on isotrooppinen ja sivuttaisdiffuusio on olemassa.

Viite:

1. "Ionin istutus." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11. tammikuuta 2018, saatavana täältä. 2. Ionimplantti versus lämpödiffuusio. JHAT, saatavana täältä.

Kuva:

1. “Ionien istutuskone LAAS 0521: ssä” Guillaume Paumier (käyttäjä: guillom)-Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta 2. “MOSFETin valmistus-1-kuoppainen diffuusio” Inductiveload-Oma työ (Public Domain) Commons Wikimedian kautta