Диффузия және иондық имплантация
Диффузия мен иондық имплантацияның арасындағы айырмашылықты диффузия мен ион имплантациясы не екенін түсінгеннен кейін түсінуге болады. Ең алдымен, диффузия және иондық имплантация жартылай өткізгіштерге қатысты екі термин екенін атап өткен жөн. Бұл жартылай өткізгіштерге қоспа атомдарын енгізу үшін қолданылатын әдістер. Бұл мақала екі процесс, олардың негізгі айырмашылықтары, артықшылықтары мен кемшіліктері туралы.
Диффузия дегеніміз не?
Диффузия – жартылай өткізгіштерге қоспаларды енгізу үшін қолданылатын негізгі әдістердің бірі. Бұл әдіс қоспаның атомдық масштабтағы қозғалысын қарастырады және негізінен процесс концентрация градиентінің нәтижесінде жүреді. Диффузия процесі «диффузиялық пештер» деп аталатын жүйелерде жүзеге асырылады. Бұл өте қымбат және өте дәл.
Қосымша заттардың үш негізгі көзі бар: газ тәрізді, сұйық және қатты заттар және газ тәрізді көздер бұл техникада ең көп қолданылатыны болып табылады (Сенімді және ыңғайлы көздер: BF3, PH3, ASH3). Бұл процесте бастапқы газ пластинаның бетіндегі оттегімен әрекеттеседі, нәтижесінде қоспа оксиді пайда болады. Содан кейін ол кремнийге таралады, бетінде біркелкі қоспа концентрациясын құрайды. Сұйықтық көздері екі түрде қол жетімді: көпіршіктер және қоспадағы айналдыру. Көпіршіктер оттегімен әрекеттесу үшін сұйықтықты буға айналдырады, содан кейін пластинаның бетінде қоспалы оксид түзеді. Қоспалардағы айналдыру - SiO2 қабаттарын кептіру түріндегі ерітінділер. Қатты көздер екі пішінді қамтиды: таблетка немесе түйіршікті пішін және диск немесе вафли пішіні. Бор нитриді (BN) дискілері 750 – 1100 0C температурада тотығуға болатын ең жиі қолданылатын қатты көз болып табылады.
Жартылай өткізгіш мембрана (қызғылт) арқылы концентрация градиентіне байланысты заттың жай диффузиясы (көк).
Иондық имплантация дегеніміз не?
Ионды имплантациялау – жартылай өткізгіштерге қоспаларды (қоспаларды) енгізудің тағы бір әдісі. Бұл төмен температура техникасы. Бұл қоспаларды енгізу үшін жоғары температуралық диффузияға балама ретінде қарастырылады. Бұл процесте жоғары энергетикалық иондар шоғы мақсатты жартылай өткізгішке бағытталған. Тор атомдарымен иондардың соқтығысуы кристалдық құрылымның бұзылуына әкеледі. Келесі қадам бұрмалау мәселесін түзету үшін орындалатын жасыту болып табылады.
Ионды имплантациялау техникасының кейбір артықшылықтары тереңдік профилін және дозаны дәл бақылауды қамтиды, бетті тазалау процедураларына азырақ сезімтал және фоторезист, поли-Si, оксидтер және металл сияқты маска материалдарының кең таңдауына ие.
Диффузия мен иондық имплантацияның айырмашылығы неде?
• Диффузияда бөлшектер концентрациясы жоғары аймақтардан концентрациясы төмен аймақтарға кездейсоқ қозғалыс арқылы таралады. Иондық имплантация субстратты иондармен бомбалауды қамтиды, жоғары жылдамдыққа дейін үдетеді.
• Артықшылықтары: Диффузия зақым келтірмейді және сериялық өндіру де мүмкін. Ионды имплантациялау – төмен температуралы процесс. Бұл нақты доза мен тереңдікті бақылауға мүмкіндік береді. Ионды имплантациялау оксидтер мен нитридтердің жұқа қабаттары арқылы да мүмкін. Ол сонымен қатар қысқа процесс уақытын қамтиды.
• Кемшіліктері: Диффузия қатты ерігіштікпен шектеледі және бұл жоғары температуралы процесс. Таяз түйіспелер және төмен дозалар диффузия процесін қиындатады. Ионды имплантациялау жасыту процесіне қосымша шығындарды қамтиды.
• Диффузия изотропты қоспа профиліне ие, ал ион имплантациясында анизотропты қоспа профилі болады.
Қорытынды:
Иондық имплантация және диффузия
Диффузиялық және иондық имплантация – тасымалдаушының негізгі түрін және қабаттардың кедергісін бақылау үшін жартылай өткізгіштерге (Кремний – Si) қоспаларды енгізудің екі әдісі. Диффузияда қоспа атомдары концентрация градиенті арқылы бетінен кремнийге ауысады. Ол алмастырушы немесе интерстициалды диффузия механизмдері арқылы жүзеге асады. Иондарды имплантациялау кезінде қоспа атомдары кремнийге күшті иондық сәулені енгізу арқылы қосылады. Диффузия жоғары температуралы процесс, ал ионды имплантациялау төмен температуралы процесс. Қоспа концентрациясы мен қосылу тереңдігін иондық имплантацияда бақылауға болады, бірақ диффузия процесінде оны бақылау мүмкін емес. Диффузия изотропты қоспа профиліне ие, ал ион имплантациясында анизотропты қоспа профилі бар.
