डिफ्यूजन बनाम आयन इम्प्लांटेशन
डिफ्यूजन और आयन इम्प्लांटेशन के बीच के अंतर को एक बार समझ सकते हैं कि डिफ्यूजन और आयन इम्प्लांटेशन क्या है। सबसे पहले, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि प्रसार और आयन आरोपण अर्धचालक से संबंधित दो शब्द हैं। वे अर्धचालकों में डोपेंट परमाणुओं को पेश करने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकें हैं। यह लेख दो प्रक्रियाओं, उनके प्रमुख अंतर, फायदे और नुकसान के बारे में है।
डिफ्यूजन क्या है?
डिफ्यूजन अर्धचालकों में अशुद्धियों को पेश करने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य तकनीकों में से एक है। यह विधि परमाणु पैमाने पर डोपेंट की गति पर विचार करती है और मूल रूप से, प्रक्रिया एकाग्रता ढाल के परिणामस्वरूप होती है।प्रसार प्रक्रिया "प्रसार भट्टी" नामक प्रणालियों में की जाती है। यह काफी महंगा और बहुत सटीक है।
डोपेंट के तीन मुख्य स्रोत हैं: गैसीय, तरल और ठोस और गैसीय स्रोत इस तकनीक में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं (विश्वसनीय और सुविधाजनक स्रोत: BF3, पीएच3, आश3)। इस प्रक्रिया में, स्रोत गैस वेफर सतह पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती है जिसके परिणामस्वरूप एक डोपेंट ऑक्साइड होता है। इसके बाद, यह सिलिकॉन में फैल जाता है, जिससे सतह पर एक समान डोपेंट सांद्रता बन जाती है। तरल स्रोत दो रूपों में उपलब्ध हैं: बबलर और डोपेंट पर स्पिन। बब्बलर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए तरल को वाष्प में परिवर्तित करते हैं और फिर वेफर सतह पर एक डोपेंट ऑक्साइड बनाते हैं। डोपेंट पर स्पिन डोप्ड SiO2 परतों के सुखाने के समाधान हैं। ठोस स्रोतों में दो रूप शामिल हैं: टैबलेट या दानेदार रूप और डिस्क या वेफर रूप। बोरॉन नाइट्राइड (बीएन) डिस्क सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला ठोस स्रोत है जिसे 750 - 1100 0C पर ऑक्सीकृत किया जा सकता है।
एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली (गुलाबी) में एक एकाग्रता ढाल के कारण पदार्थ (नीला) का सरल प्रसार।
आयन प्रत्यारोपण क्या है?
आयन आरोपण अर्धचालकों में अशुद्धियों (डोपेंट) को पेश करने की एक और तकनीक है। यह कम तापमान वाली तकनीक है। इसे डोपेंट शुरू करने के लिए उच्च तापमान प्रसार के विकल्प के रूप में माना जाता है। इस प्रक्रिया में, अत्यधिक ऊर्जावान आयनों का एक बीम लक्ष्य अर्धचालक पर लक्षित होता है। जाली परमाणुओं के साथ आयनों के टकराने से क्रिस्टल संरचना का विरूपण होता है। अगला कदम एनीलिंग है, जिसका पालन विरूपण की समस्या को ठीक करने के लिए किया जाता है।
आयन इम्प्लांटेशन तकनीक के कुछ फायदों में गहराई प्रोफ़ाइल और खुराक का सटीक नियंत्रण, सतह की सफाई प्रक्रियाओं के प्रति कम संवेदनशील, और इसमें फोटोरेसिस्ट, पॉली-सी, ऑक्साइड और धातु जैसी मुखौटा सामग्री का विस्तृत चयन शामिल है।
डिफ्यूजन और आयन इम्प्लांटेशन में क्या अंतर है?
• प्रसार में, कण यादृच्छिक गति के माध्यम से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों में फैलते हैं। आयन आरोपण में आयनों के साथ सब्सट्रेट की बमबारी शामिल है, जो उच्च वेग को तेज करता है।
• लाभ: प्रसार से कोई नुकसान नहीं होता है और बैच निर्माण भी संभव है। आयन आरोपण एक कम तापमान वाली प्रक्रिया है। यह आपको सटीक खुराक और गहराई को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। ऑक्साइड और नाइट्राइड की पतली परतों के माध्यम से आयन आरोपण भी संभव है। इसमें लघु प्रक्रिया समय भी शामिल है।
• नुकसान: प्रसार ठोस घुलनशीलता तक सीमित है और यह एक उच्च तापमान प्रक्रिया है। उथले जंक्शन और कम खुराक प्रसार की प्रक्रिया मुश्किल है। आयन आरोपण में एनीलिंग प्रक्रिया के लिए एक अतिरिक्त अतिरिक्त लागत शामिल है।
• डिफ्यूजन में आइसोट्रोपिक डोपेंट प्रोफाइल होता है जबकि आयन इम्प्लांटेशन में अनिसोट्रोपिक डोपेंट प्रोफाइल होता है।
सारांश:
आयन प्रत्यारोपण बनाम प्रसार
डिफ्यूजन और आयन इम्प्लांटेशन अर्धचालकों (सिलिकॉन-सी) में अशुद्धियों को पेश करने के दो तरीके हैं, जो बहुसंख्यक प्रकार के वाहक और परतों की प्रतिरोधकता को नियंत्रित करते हैं। प्रसार में, डोपेंट परमाणु सांद्रता प्रवणता के माध्यम से सतह से सिलिकॉन में चले जाते हैं। यह संस्थागत या अंतरालीय प्रसार तंत्र के माध्यम से होता है। आयन आरोपण में, डोपेंट परमाणुओं को एक ऊर्जावान आयन बीम को इंजेक्ट करके सिलिकॉन में बलपूर्वक जोड़ा जाता है। प्रसार एक उच्च तापमान प्रक्रिया है जबकि आयन आरोपण एक कम तापमान प्रक्रिया है। आयन आरोपण में डोपेंट की सांद्रता और जंक्शन की गहराई को नियंत्रित किया जा सकता है, लेकिन इसे प्रसार प्रक्रिया में नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। डिफ्यूजन में आइसोट्रोपिक डोपेंट प्रोफाइल होता है जबकि आयन इम्प्लांटेशन में अनिसोट्रोपिक डोपेंट प्रोफाइल होता है।
