Դիֆուզիոն ընդդեմ իոնների իմպլանտացիայի
Դիֆուզիայի և իոնային իմպլանտացիայի միջև տարբերությունը կարելի է հասկանալ, երբ հասկանաք, թե ինչ է դիֆուզիան և իոնային իմպլանտացիան: Նախ պետք է նշել, որ դիֆուզիոն և իոնային իմպլանտացիա երկու տերմիններ են՝ կապված կիսահաղորդիչների հետ։ Դրանք այն մեթոդներն են, որոնք օգտագործվում են կիսահաղորդիչների մեջ ներթափանցող ատոմները ներմուծելու համար: Այս հոդվածը վերաբերում է երկու գործընթացներին, դրանց հիմնական տարբերություններին, առավելություններին և թերություններին:
Ի՞նչ է դիֆուզիան:
Դիֆուզիան հիմնական մեթոդներից մեկն է, որն օգտագործվում է կիսահաղորդիչներում կեղտերը ներմուծելու համար: Այս մեթոդը հաշվի է առնում դոպանտի շարժումը ատոմային մասշտաբով և, հիմնականում, գործընթացը տեղի է ունենում կոնցենտրացիայի գրադիենտի արդյունքում:Դիֆուզիոն գործընթացն իրականացվում է «դիֆուզիոն վառարաններ» կոչվող համակարգերում: Դա բավականին թանկ է և շատ ճշգրիտ:
Գոյություն ունեն ներծծման երեք հիմնական աղբյուրներ՝ գազային, հեղուկ և պինդ, և գազային աղբյուրներն այս տեխնիկայում ամենաշատ օգտագործվողն են (հուսալի և հարմար աղբյուրներ՝ BF3, PH3, AsH3): Այս գործընթացում աղբյուրի գազը փոխազդում է թթվածնի հետ վաֆլի մակերեսի վրա, ինչի արդյունքում առաջանում է դոպանտ օքսիդ: Այնուհետև այն ցրվում է սիլիցիումի մեջ՝ ձևավորելով մակերևույթի վրա միատեսակ ներծծող կոնցենտրացիան: Հեղուկ աղբյուրները հասանելի են երկու ձևով՝ պղպջակներ և սպին դոպանտ: Պղպջակները հեղուկը վերածում են գոլորշու՝ թթվածնի հետ արձագանքելու համար, այնուհետև վաֆլի մակերեսի վրա ձևավորվում է դոպանտ օքսիդ: Spin on dopants-ը չորացման լուծույթներ են՝ պատված SiO2 շերտով: Պինդ աղբյուրները ներառում են երկու ձև՝ դեղահատ կամ հատիկավոր ձև և սկավառակ կամ վաֆլի ձև: Բորի նիտրիդի (BN) սկավառակներն ամենից հաճախ օգտագործվող պինդ աղբյուրն են, որոնք կարող են օքսիդանալ 750 – 1100 0C ջերմաստիճանում:
|
Ի՞նչ է իոնների իմպլանտացիան:
Իոնների իմպլանտացիան կիսահաղորդիչներում կեղտերի (դոպանտների) ներմուծման ևս մեկ տեխնիկա է: Դա ցածր ջերմաստիճանի տեխնիկա է։ Սա համարվում է բարձր ջերմաստիճանի դիֆուզիայի այլընտրանք՝ դոպանտների ներմուծման համար: Այս գործընթացում բարձր էներգետիկ իոնների ճառագայթն ուղղված է թիրախային կիսահաղորդչի վրա: Ցանցային ատոմների հետ իոնների բախումը հանգեցնում է բյուրեղային կառուցվածքի աղավաղման։ Հաջորդ քայլը եռացումն է, որին հետևում է աղավաղման խնդիրը շտկելու համար:
Իոնների իմպլանտացիայի տեխնիկայի որոշ առավելություններ ներառում են խորության պրոֆիլի և չափաբաժնի ճշգրիտ վերահսկում, մակերեսների մաքրման ընթացակարգերի նկատմամբ ավելի քիչ զգայունություն, և այն ունի դիմակային նյութերի լայն ընտրանի, ինչպիսիք են ֆոտոռեզիստը, պոլի-Si, օքսիդները և մետաղները:
Ո՞րն է տարբերությունը դիֆուզիայի և իոնային իմպլանտացիայի միջև:
• Դիֆուզիայի ժամանակ մասնիկները պատահական շարժման միջոցով տարածվում են ավելի բարձր կոնցենտրացիայի շրջաններից դեպի ավելի ցածր կոնցենտրացիայի շրջաններ: Իոնների իմպլանտացիան ներառում է ենթաշերտի ռմբակոծում իոններով՝ արագանալով մինչև ավելի բարձր արագություններ։
• Առավելությունները. Դիֆուզիան վնաս չի պատճառում և հնարավոր է նաև խմբաքանակի արտադրություն: Իոնների իմպլանտացիան ցածր ջերմաստիճանի գործընթաց է: Այն թույլ է տալիս վերահսկել ճշգրիտ չափաբաժինը և խորությունը: Իոնների իմպլանտացիան հնարավոր է նաև օքսիդների և նիտրիդների բարակ շերտերի միջոցով։ Այն նաև ներառում է գործընթացի կարճ ժամանակներ։
• Թերությունները. Դիֆուզիան սահմանափակվում է պինդ լուծելիությամբ և դա բարձր ջերմաստիճանի գործընթաց է: Մակերեսային հանգույցները և ցածր չափաբաժինները դժվարացնում են դիֆուզիայի գործընթացը: Իոնների իմպլանտացիան ներառում է եռացման գործընթացի լրացուցիչ ծախսեր:
• Դիֆուզիան ունի իզոտրոպ դոպանտի պրոֆիլ, մինչդեռ իոնային իմպլանտացիան ունի անիզոտրոպ դոպանտի պրոֆիլ:
Ամփոփում՝
Իոնների իմպլանտացիա ընդդեմ դիֆուզիայի
Դիֆուզիան և իոնային իմպլանտացիան կիսահաղորդիչներում կեղտերի ներմուծման երկու եղանակ են (Սիլիկոն – Si)՝ վերահսկելու կրիչի մեծամասնությունը և շերտերի դիմադրողականությունը: Դիֆուզիայի ժամանակ դոպանտ ատոմները կոնցենտրացիայի գրադիենտի միջոցով մակերեսից շարժվում են դեպի սիլիցիում։ Այն տեղի է ունենում փոխարինող կամ ինտերստիցիալ դիֆուզիոն մեխանիզմների միջոցով: Իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ դոպանտ ատոմները ուժով ավելացվում են սիլիցիումի մեջ՝ ներարկելով էներգետիկ իոնային ճառագայթ: Դիֆուզիան բարձր ջերմաստիճանի գործընթաց է, մինչդեռ իոնային իմպլանտացիան ցածր ջերմաստիճանի գործընթաց է: Դոպանտի կոնցենտրացիան և միացման խորությունը կարող են վերահսկվել իոնների իմպլանտացիայի ժամանակ, սակայն այն չի կարող վերահսկվել դիֆուզիայի գործընթացում: Դիֆուզիան ունի իզոտրոպ դոպանտի պրոֆիլ, մինչդեռ իոնային իմպլանտացիան ունի անիզոտրոպ դոպանտ պրոֆիլ:
