Sự khác biệt giữa khuếch tán và cấy ghép ion

Khuếch tán vs cấy ghép ion
 

Sự khác biệt giữa khuếch tán và cấy ion có thể được hiểu một khi bạn hiểu khuếch tán và cấy ion là gì. Trước hết, cần đề cập rằng khuếch tán và cấy ion là hai thuật ngữ liên quan đến chất bán dẫn. Chúng là những kỹ thuật được sử dụng để đưa các nguyên tử dopant vào chất bán dẫn. Bài viết này là về hai quá trình, sự khác biệt, ưu điểm và nhược điểm chính của chúng.

Khuếch tán là gì?

Khuếch tán là một trong những kỹ thuật chính được sử dụng để đưa tạp chất vào chất bán dẫn. Phương pháp này xem xét chuyển động của dopant ở quy mô nguyên tử và, về cơ bản, quá trình xảy ra là kết quả của gradient nồng độ. Quá trình khuếch tán được thực hiện trong các hệ thống gọi làlò khuếch tánMùi. Nó khá đắt và rất chính xác.

Có ba nguồn chính của dopants: khí, chất lỏng và chất rắn và nguồn khí là một trong những được sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật này (Nguồn đáng tin cậy và thuận tiện: BF₃, PH₃, Tro₃). Trong quá trình này, khí nguồn phản ứng với oxy trên bề mặt wafer dẫn đến oxit dopant. Tiếp theo, nó khuếch tán vào Silicon, tạo thành một nồng độ chất đồng nhất trên bề mặt. Nguồn chất lỏng có sẵn trong hai hình thức: bong bóng và quay trên dopant. Bong bóng chuyển đổi chất lỏng thành hơi để phản ứng với oxy và sau đó tạo thành một oxit dopant trên bề mặt wafer. Spin trên dopants là giải pháp sấy khô pha tạp SiO₂ lớp. Nguồn rắn bao gồm hai dạng: dạng viên hoặc dạng hạt và dạng đĩa hoặc dạng wafer. Đĩa Boron nitride (BN) là nguồn rắn được sử dụng phổ biến nhất có thể bị oxy hóa ở 750 - 1100 ⁰C.

Sự khuếch tán đơn giản của một chất (màu xanh) do một dải nồng độ qua màng bán thấm (màu hồng).

Cấy ion là gì?

Cấy ion là một kỹ thuật khác để giới thiệu tạp chất (chất dẫn xuất) cho chất bán dẫn. Đây là một kỹ thuật nhiệt độ thấp. Đây được coi là một giải pháp thay thế cho khuếch tán nhiệt độ cao để giới thiệu các chất dẫn xuất. Trong quá trình này, một chùm các ion có năng lượng cao nhắm vào chất bán dẫn mục tiêu. Sự va chạm của các ion với các nguyên tử mạng dẫn đến sự biến dạng cấu trúc tinh thể. Bước tiếp theo là ủ, tiếp theo là khắc phục vấn đề méo.

Một số ưu điểm của kỹ thuật cấy ion bao gồm kiểm soát chính xác hồ sơ độ sâu và liều lượng, ít nhạy cảm với quy trình làm sạch bề mặt và nó có nhiều lựa chọn vật liệu mặt nạ như chất phát quang, poly-Si, oxit và kim loại.

Sự khác biệt giữa khuếch tán và cấy ghép ion?

• Trong khuếch tán, các hạt được lan truyền qua chuyển động ngẫu nhiên từ vùng có nồng độ cao hơn sang vùng có nồng độ thấp hơn. Cấy ion liên quan đến việc bắn phá chất nền bằng các ion, tăng tốc lên vận tốc cao hơn.

• Ưu điểm: Khuếch tán tạo ra không có thiệt hại và chế tạo hàng loạt cũng có thể. Cấy ion là một quá trình nhiệt độ thấp. Nó cho phép bạn kiểm soát liều lượng chính xác và độ sâu. Cấy ion cũng có thể thông qua các lớp oxit và nitrua mỏng. Nó cũng bao gồm thời gian xử lý ngắn.

• Nhược điểm: Khuếch tán được giới hạn ở độ hòa tan rắn và đó là một quá trình nhiệt độ cao. Các mối nối nông và liều lượng thấp là quá trình khuếch tán khó khăn. Cấy ion liên quan đến chi phí điều kiện quảng cáo cho quá trình ủ.

• Khuếch tán có cấu hình dopant đẳng hướng trong khi cấy ion có cấu hình dopant bất đẳng hướng.

Tóm lược:

Cấy ion vs khuếch tán

Khuếch tán và cấy ion là hai phương pháp đưa tạp chất vào chất bán dẫn (Silicon - Si) để kiểm soát phần lớn chất mang và điện trở suất của các lớp. Trong quá trình khuếch tán, các nguyên tử dopant di chuyển từ bề mặt vào Silicon bằng phương pháp gradient nồng độ. Đó là thông qua các cơ chế khuếch tán thay thế hoặc kẽ. Trong quá trình cấy ion, các nguyên tử dopant được thêm mạnh vào Silicon bằng cách tiêm một chùm ion năng lượng. Khuếch tán là một quá trình nhiệt độ cao trong khi cấy ion là một quá trình nhiệt độ thấp. Nồng độ Dopant và độ sâu đường giao nhau có thể được kiểm soát trong quá trình cấy ion, nhưng nó không thể được kiểm soát trong quá trình khuếch tán. Khuếch tán có cấu hình dopant đẳng hướng trong khi cấy ion có cấu hình dopant bất đẳng hướng.

Hình ảnh lịch sự:

1. Sự khuếch tán đơn giản của một chất (màu xanh) do gradient nồng độ qua màng bán thấm (màu hồng) của Elizabeth2424 (CC BY-SA 3.0)