Verschil tussen ionenimplantatie en diffusie

Belangrijkste verschil - Ionenimplantatie versus diffusie

De termen ionenimplantatie en diffusie zijn gerelateerd aan halfgeleiders. Dit zijn twee processen die betrokken zijn bij de productie van halfgeleiders. Ionenimplantatie is een fundamenteel proces dat wordt gebruikt om microchips te maken. Het is een proces bij lage temperatuur dat de versnelling van ionen van een bepaald element naar een doel omvat, waardoor de chemische en fysische eigenschappen van het doelwit worden gewijzigd. Diffusie kan worden gedefinieerd als de beweging van onzuiverheden in een stof. Het is de belangrijkste techniek die wordt gebruikt om onzuiverheden in halfgeleiders te introduceren. Het belangrijkste verschil tussen ionenimplantatie en diffusie is dat ionenimplantatie is isotroop en zeer gericht, terwijl diffusie isotroop is en laterale diffusie omvat.

Key Areas Covered

1. Wat is Ion Implantation
      - Definitie, theorie, techniek, voordelen
2. Wat is diffusie
     - Definitie, proces
3. Wat is het verschil tussen Ionenimplantatie en diffusie
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: Atoom, Diffusie, Dopant, Doping, Ionen, Ionenimplantaties, Halfgeleider

Wat is Ion Implantation

Ionenimplantatie is een proces bij lage temperatuur dat wordt gebruikt om de chemische en fysische eigenschappen van een materiaal te wijzigen. Dit proces omvat de versnelling van ionen van een bepaald element naar een doelwit om de chemische en fysische eigenschappen van het doelwit te veranderen. Deze techniek wordt hoofdzakelijk gebruikt in fabricaties van halfgeleiderinrichtingen.

Versnelde ionen kunnen de samenstelling van het doelwit wijzigen (als deze ionen stoppen en in het doelwit achterblijven). De fysieke en chemische veranderingen van het doelwit zijn het gevolg van het raken van de ionen met een hoge energie.

Ionenimplantatietechniek

Ionenimplantatieapparatuur moet een ionenbron bevatten. Deze ionenbron produceert ionen van het gewenste element. Een versneller wordt gebruikt om de ionen tot een hoge energie te versnellen door elektrostatische middelen. Deze ionen treffen het doelwit, het materiaal dat moet worden geïmplanteerd. Elk ion is een atoom of een molecuul. De hoeveelheid ionen geïmplanteerd op het doelwit staat bekend als de dosis. Omdat de voor de implantatie geleverde stroom echter klein is, is de dosis die in een bepaalde tijdsperiode kan worden geïmplanteerd ook klein. Daarom wordt deze techniek gebruikt waar kleinere chemische veranderingen vereist zijn.

Een belangrijke toepassing van ionenimplantatie is de dotering van halfgeleiders. Doping is het concept waarbij onzuiverheden in een halfgeleider worden geïntroduceerd om de elektrische eigenschappen van de halfgeleider te veranderen.

Figuur 1: Een Ionenimplantatieapparaat

Voordelen van Ion Implantation Technique

De voordelen van ionenimplantatie omvatten nauwkeurige controle van de dosis en diepte van het profiel / implantatie. Het is een proces bij lage temperatuur, dus er is geen behoefte aan hittebestendige apparatuur. Andere voordelen zijn een brede selectie van maskeermaterialen (waaruit ionen worden geproduceerd) en een uitstekende laterale dosisuniformiteit.  

Wat is diffusie

Diffusie kan worden gedefinieerd als de beweging van onzuiverheden in een stof. Hier is de substantie wat we een halfgeleider noemen. Deze techniek is gebaseerd op de concentratiegradiënt van een bewegende substantie. Daarom is het onbedoeld. Maar soms wordt diffusie opzettelijk uitgevoerd. Dit wordt uitgevoerd in een systeem met de naam diffusieoven.

Dopant is een stof die wordt gebruikt om een ​​gewenst elektrisch kenmerk in een halfgeleider te produceren. Er zijn drie hoofdvormen van doteerstoffen: gassen, vloeistoffen, vaste stoffen. Gasdoteermiddelen worden echter veel gebruikt in de diffusietechniek. Sommige voorbeelden van gasbronnen zijn AsH₃, PH_3, en B₂H₆.

Diffusieproces

Er zijn twee hoofdstappen van diffusie als volgt. Deze stappen worden gebruikt om gedopeerde regio's te maken.

Pre-deposition (voor dosiscontrole)

In deze stap worden gewenste doteerstofatomen bestuurbaar op het doelwit ingevoerd uit werkwijzen zoals gasfasediffusies en vaste fase diffusies.

Figuur 2: Introductie van de Dopant

Drive-in (voor profielcontrole)

In deze stap worden de ingebrachte doteerstoffen dieper in de substantie gedreven zonder verdere doteringsatomen te introduceren.

Verschil tussen ionenimplantatie en diffusie

Definitie

Ionenimplantatie: Ionenimplantatie is een proces bij lage temperatuur dat wordt gebruikt om de chemische en fysische eigenschappen van een materiaal te wijzigen.

Diffusion: Diffusie kan worden gedefinieerd als de beweging van onzuiverheden in een stof.

Aard van het proces

Ionenimplantatie: Ionenimplantatie is isotroop en zeer directioneel.

Diffusion: Diffusie is isotroop en omvat hoofdzakelijk zijwaartse diffusie.

Temperatuurvereisten

Ionenimplantatie: Ionenimplantatie gebeurt bij lage temperaturen.

Diffusion: Diffusie gebeurt bij hoge temperaturen.

De Dopant bedienen

Ionenimplantatie: De hoeveelheid doteerstof kan worden geregeld bij ionenimplantaties.

Diffusion: De hoeveelheid doteerstof kan niet worden geregeld in diffusie.

Schade

Ionenimplantatie: Ionimplantatie kan soms het oppervlak van het doelwit beschadigen.

Diffusion: Diffusie beschadigt het oppervlak van het doel niet.

Kosten

Ionenimplantatie: Ionimplantatie is duurder omdat het meer specifieke apparatuur vereist.

Diffusion: Diffusie is minder duur in vergelijking met ionenimplantatie.

Conclusie

Ionenimplantatie en diffusie zijn twee technieken die worden gebruikt bij de productie van halfgeleiders met enkele andere materialen. Het belangrijkste verschil tussen ionenimplantatie en diffusie is dat ionenimplantatie isotroop en zeer directioneel is, terwijl diffusie isotroop is en er laterale diffusie is.

Referentie:

1. "Ionenimplantatie." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11 januari 2018, hier beschikbaar.
2. Ionenimplantatie versus thermische diffusie. JHAT, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Ion-implantatiemachine op LAAS 0521" door Guillaume Paumier (gebruiker: guillom) - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "MOSFET-productie - 1 - n-well-diffusie" door Inductiveload - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia