Diffusione vs impianto ionico
La differenza tra diffusione e impiantazione ionica può essere compresa una volta compreso che cos'è diffusione e impiantazione ionica. Innanzitutto, va detto che diffusione e impiantazione ionica sono due termini legati ai semiconduttori. Sono le tecniche utilizzate per introdurre atomi droganti nei semiconduttori. Questo articolo riguarda i due processi, le loro principali differenze, vantaggi e svantaggi.
Cos'è Diffusione?
La diffusione è una delle principali tecniche utilizzate per introdurre le impurità nei semiconduttori. Questo metodo considera il moto del drogante su scala atomica e, sostanzialmente, il processo avviene come risultato del gradiente di concentrazione. Il processo di diffusione avviene in sistemi detti “forni a diffusione”. È abbastanza costoso e molto preciso.
Ci sono tre fonti principali di droganti: gassoso, liquido e solido e le fonti gassose sono quelle più utilizzate in questa tecnica (Fonti affidabili e convenienti: BF3, PH3, AsH3). In questo processo, il gas sorgente reagisce con l'ossigeno sulla superficie del wafer dando luogo a un ossido drogante. Successivamente, si diffonde nel silicio, formando una concentrazione di drogante uniforme su tutta la superficie. Le fonti liquide sono disponibili in due forme: gorgogliatori e droganti spin on. I gorgogliatori convertono il liquido in vapore per reagire con l'ossigeno e quindi per formare un ossido drogante sulla superficie del wafer. I droganti spin on sono soluzioni di essiccazione sotto forma di strati drogati SiO2. Le fonti solide includono due forme: forma a tavoletta o granulare e forma a disco o cialda. I dischi di nitruro di boro (BN) sono la fonte solida più comunemente usata che può essere ossidata a 750 – 1100 0C.
Semplice diffusione di una sostanza (blu) a causa di un gradiente di concentrazione attraverso una membrana semipermeabile (rosa).
Cos'è l'impianto ionico?
L'impianto ionico è un' altra tecnica per introdurre impurità (droganti) nei semiconduttori. È una tecnica a bassa temperatura. Questo è considerato un' alternativa alla diffusione ad alta temperatura per l'introduzione di droganti. In questo processo, un fascio di ioni altamente energetici viene puntato sul semiconduttore bersaglio. Le collisioni degli ioni con gli atomi del reticolo provocano la distorsione della struttura cristallina. Il passaggio successivo è la ricottura, che viene seguita per correggere il problema della distorsione.
Alcuni vantaggi della tecnica di impianto ionico includono un controllo preciso del profilo di profondità e del dosaggio, una minore sensibilità alle procedure di pulizia della superficie e un'ampia selezione di materiali per maschere come fotoresist, poli-Si, ossidi e metallo.
Qual è la differenza tra diffusione e impianto ionico?
• Nella diffusione, le particelle si diffondono attraverso un movimento casuale da regioni a concentrazione più alta a regioni a concentrazione più bassa. L'impianto ionico comporta il bombardamento del substrato con ioni, accelerando a velocità più elevate.
• Vantaggi: la diffusione non crea danni ed è anche possibile la fabbricazione in batch. L'impianto ionico è un processo a bassa temperatura. Ti permette di controllare la dose precisa e la profondità. L'impianto ionico è possibile anche attraverso i sottili strati di ossidi e nitruri. Include anche tempi di processo brevi.
• Svantaggi: la diffusione è limitata alla solubilità solida ed è un processo ad alta temperatura. Giunzioni poco profonde e bassi dosaggi rendono difficile il processo di diffusione. L'impianto ionico comporta un costo aggiuntivo per il processo di ricottura.
• La diffusione ha un profilo drogante isotropo mentre l'impianto ionico ha un profilo drogante anisotropo.
Riepilogo:
Impianto ionico vs diffusione
La diffusione e l'impianto di ioni sono due metodi per introdurre impurità nei semiconduttori (Silicio – Si) per controllare il tipo maggioritario del vettore e la resistività degli strati. Nella diffusione, gli atomi droganti si spostano dalla superficie al silicio per mezzo del gradiente di concentrazione. È attraverso meccanismi di diffusione sostitutiva o interstiziale. Nell'impianto ionico, gli atomi droganti vengono aggiunti con forza al silicio iniettando un raggio ionico energetico. La diffusione è un processo ad alta temperatura mentre l'impianto di ioni è un processo a bassa temperatura. La concentrazione del drogante e la profondità della giunzione possono essere controllate nell'impianto ionico, ma non possono essere controllate nel processo di diffusione. La diffusione ha un profilo drogante isotropo mentre l'impianto ionico ha un profilo drogante anisotropo.
