انتشار در مقابل کاشت یون
تفاوت بین انتشار و کاشت یون زمانی قابل درک است که بفهمید انتشار و کاشت یون چیست. در ابتدا لازم به ذکر است که انتشار و کاشت یون دو اصطلاح مربوط به نیمه هادی ها هستند. آنها تکنیک هایی هستند که برای وارد کردن اتم های ناخالص به نیمه هادی ها استفاده می شوند. این مقاله در مورد این دو فرآیند، تفاوت‌های عمده، مزایا و معایب آنها است.
Diffusion چیست؟
انتشار یکی از تکنیک های اصلی است که برای وارد کردن ناخالصی ها به نیمه هادی ها استفاده می شود. این روش حرکت ماده ناخالص را در مقیاس اتمی در نظر می گیرد و اساساً این فرآیند در نتیجه گرادیان غلظت اتفاق می افتد.فرآیند انتشار در سیستم هایی به نام کوره های انتشار انجام می شود. نسبتاً گران و بسیار دقیق است.
سه منبع اصلی ناخالصی وجود دارد: گاز، مایع و جامد و منابع گازی بیشترین استفاده را در این تکنیک دارند (منابع قابل اعتماد و راحت: BF3, PH3, AsH3). در این فرآیند، گاز منبع با اکسیژن روی سطح ویفر واکنش می دهد و در نتیجه یک اکسید ناخالص ایجاد می کند. سپس در سیلیکون پخش می شود و غلظت ناخالصی یکنواختی را در سراسر سطح تشکیل می دهد. منابع مایع به دو شکل موجود هستند: حباب‌ساز و اسپین روی ناخالص. حباب‌سازها مایع را به بخار تبدیل می‌کنند تا با اکسیژن واکنش دهد و سپس یک اکسید ناخالص روی سطح ویفر تشکیل دهد. اسپین روی ناخالص ها محلول هایی هستند که از لایه های SiO2 دوپ شده اند. منابع جامد شامل دو شکل است: قرص یا دانه دانه و دیسک یا ویفر. دیسک های نیترید بور (BN) متداول ترین منبع جامد مورد استفاده هستند که می توانند در دمای 750 تا 1100 0C اکسید شوند.
انتشار ساده یک ماده (آبی) به دلیل گرادیان غلظت در یک غشای نیمه تراوا (صورتی).
کاشت یون چیست؟
کاشت یون یکی دیگر از روش‌های معرفی ناخالصی‌ها (نرق‌کننده‌ها) به نیمه‌رساناها است. این یک تکنیک در دمای پایین است. این به عنوان جایگزینی برای انتشار در دمای بالا برای معرفی مواد ناخالص در نظر گرفته می شود. در این فرآیند، پرتوی از یون‌های بسیار پرانرژی به سمت نیمه‌رسانای مورد نظر هدف قرار می‌گیرد. برخورد یون ها با اتم های شبکه منجر به اعوجاج ساختار کریستالی می شود. مرحله بعدی بازپخت است که برای رفع مشکل اعوجاج دنبال می شود.
برخی از مزایای تکنیک کاشت یون عبارتند از: کنترل دقیق پروفایل عمق و دوز، حساسیت کمتر به روش های تمیز کردن سطح، و انتخاب گسترده ای از مواد ماسک مانند مقاوم به نور، پلی سی، اکسیدها و فلز.
تفاوت بین دیفیوژن و کاشت یون چیست؟
• در انتشار، ذرات از طریق حرکت تصادفی از مناطق با غلظت بالاتر به مناطق با غلظت کمتر پخش می شوند. کاشت یون شامل بمباران بستر با یون ها می شود و به سرعت های بالاتر شتاب می گیرد.
• مزایا: انتشار هیچ آسیبی ایجاد نمی کند و ساخت دسته ای نیز امکان پذیر است. کاشت یون یک فرآیند در دمای پایین است. این به شما امکان می دهد دوز دقیق و عمق را کنترل کنید. کاشت یون از طریق لایه های نازک اکسیدها و نیتریدها نیز امکان پذیر است. همچنین شامل زمان‌های فرآیند کوتاه است.
• معایب: انتشار محدود به حلالیت جامد است و فرآیندی با دمای بالا است. اتصالات کم عمق و دوزهای کم فرآیند انتشار دشوار است. کاشت یون شامل هزینه اضافی برای فرآیند بازپخت است.
• انتشار دارای مشخصات ناخالصی ایزوتروپیک است در حالی که کاشت یونی دارای مشخصات ناخالص ناهمسانگرد است.
خلاصه:
کاشت یون در مقابل انتشار
انتشار و کاشت یون دو روش برای وارد کردن ناخالصی ها به نیمه هادی ها (سیلیکون - Si) برای کنترل اکثریت نوع حامل و مقاومت لایه ها هستند. در انتشار، اتم های ناخالص با استفاده از گرادیان غلظت از سطح به سیلیکون حرکت می کنند. این از طریق مکانیسم های انتشار جایگزین یا بینابینی است. در کاشت یون، اتم های ناخالص با تزریق یک پرتو یونی پرانرژی، به شدت به سیلیکون اضافه می شوند. انتشار یک فرآیند با دمای بالا است در حالی که کاشت یون یک فرآیند با دمای پایین است. غلظت ناخالص و عمق اتصال را می توان در کاشت یون کنترل کرد، اما در فرآیند انتشار نمی توان آن را کنترل کرد. دیفیوژن یک نمایه ناخالصی همسانگرد دارد در حالی که کاشت یونی دارای مشخصات ناخالص ناهمسانگرد است.
