Difusió versus implantació d'ions
La diferència entre la difusió i la implantació d'ions es pot entendre un cop entengueu què és la difusió i la implantació d'ions. En primer lloc, cal esmentar que la difusió i la implantació d'ions són dos termes relacionats amb els semiconductors. Són les tècniques utilitzades per introduir àtoms dopants en semiconductors. Aquest article tracta sobre els dos processos, les seves principals diferències, avantatges i desavantatges.
Què és la difusió?
La difusió és una de les principals tècniques utilitzades per introduir impureses als semiconductors. Aquest mètode considera el moviment del dopant a escala atòmica i, bàsicament, el procés es produeix com a resultat del gradient de concentració. El procés de difusió es realitza en sistemes anomenats "forns de difusió". És bastant car i molt precís.
Hi ha tres fonts principals de dopants: gasosa, líquida i sòlida i les fonts gasoses són les més utilitzades en aquesta tècnica (Fonts fiables i convenients: BF3, PH3, AsH3). En aquest procés, el gas font reacciona amb l'oxigen a la superfície de l'hòstia donant lloc a un òxid dopant. A continuació, es difon al silici, formant una concentració uniforme de dopants a la superfície. Les fonts líquides estan disponibles en dues formes: bombolles i dopants giratoris. Els bombolles converteixen el líquid en vapor per reaccionar amb l'oxigen i després per formar un òxid dopant a la superfície de l'hòstia. Els dopants Spin on són solucions d'assecat en forma de SiO2 capes dopades. Les fonts sòlides inclouen dues formes: forma de tauleta o granular i forma de disc o hòstia. Els discs de nitrur de bor (BN) són la font sòlida més utilitzada que es pot oxidar a 750 – 1100 0C.
Difusió simple d'una substància (blau) a causa d'un gradient de concentració a través d'una membrana semipermeable (rosa).
Què és la implantació d'ions?
La implantació d'ions és una altra tècnica d'introducció d'impureses (dopants) als semiconductors. És una tècnica a baixa temperatura. Es considera una alternativa a la difusió a alta temperatura per introduir dopants. En aquest procés, un feix d'ions altament energètics s'adreça al semiconductor objectiu. Les col·lisions dels ions amb els àtoms de la xarxa tenen com a resultat la distorsió de l'estructura cristal·lina. El següent pas és el recuit, que es segueix per corregir el problema de la distorsió.
Alguns avantatges de la tècnica d'implantació d'ions inclouen un control precís del perfil de profunditat i la dosi, menys sensible als procediments de neteja de superfícies i té una àmplia selecció de materials de màscara com fotoresist, poli-Si, òxids i metall.
Quina diferència hi ha entre la difusió i la implantació iònica?
• En difusió, les partícules s'estenen mitjançant un moviment aleatori des de regions de concentració més alta a regions de concentració més baixa. La implantació iònica implica el bombardeig del substrat amb ions, accelerant-se a velocitats més altes.
• Avantatges: la difusió no crea danys i també és possible la fabricació per lots. La implantació iònica és un procés a baixa temperatura. Permet controlar la dosi precisa i la profunditat. La implantació d'ions també és possible a través de les fines capes d'òxids i nitrurs. També inclou temps de procés curts.
• Desavantatges: la difusió es limita a la solubilitat sòlida i és un procés d' alta temperatura. Les unions poc profundes i les dosis baixes dificulten el procés de difusió. La implantació d'ions comporta un cost addicional per al procés de recuit.
• La difusió té un perfil dopant isòtrop mentre que la implantació d'ions té un perfil dopant anisòtrop.
Resum:
Implantació iònica versus difusió
La difusió i la implantació d'ions són dos mètodes d'introducció d'impureses als semiconductors (Silici – Si) per controlar el tipus majoritari de portadors i la resistivitat de les capes. En difusió, els àtoms dopants es mouen de la superfície al silici mitjançant el gradient de concentració. Es fa mitjançant mecanismes de difusió substitutius o intersticials. En la implantació d'ions, els àtoms dopants s'afegeixen amb força al silici injectant un feix d'ions energètics. La difusió és un procés d' alta temperatura mentre que la implantació d'ions és un procés de baixa temperatura. La concentració de dopants i la profunditat de la unió es poden controlar en la implantació d'ions, però no es pot controlar en el procés de difusió. La difusió té un perfil dopant isotròpic mentre que la implantació d'ions té un perfil dopant anisòtrop.
