Difusi vs Implantasi Ion
Perbedaan antara difusi dan implantasi ion dapat dipahami setelah Anda memahami apa itu difusi dan implantasi ion. Pertama-tama, harus disebutkan bahwa difusi dan implantasi ion adalah dua istilah yang terkait dengan semikonduktor. Mereka adalah teknik yang digunakan untuk memasukkan atom dopan ke dalam semikonduktor. Artikel ini membahas tentang kedua proses tersebut, perbedaan utama, kelebihan, dan kekurangannya.
Apa itu Difusi?
Difusi adalah salah satu teknik utama yang digunakan untuk memasukkan pengotor ke dalam semikonduktor. Metode ini mempertimbangkan gerakan dopan pada skala atom dan, pada dasarnya, prosesnya terjadi sebagai akibat dari gradien konsentrasi. Proses difusi dilakukan dalam sistem yang disebut "tungku difusi". Ini cukup mahal dan sangat akurat.
Ada tiga sumber utama dopan: gas, cair, dan padat dan sumber gas adalah yang paling banyak digunakan dalam teknik ini (Sumber yang andal dan nyaman: BF3, PH3, AsH3). Dalam proses ini, gas sumber bereaksi dengan oksigen pada permukaan wafer menghasilkan oksida dopan. Selanjutnya, ia berdifusi ke dalam Silikon, membentuk konsentrasi dopan yang seragam di seluruh permukaan. Sumber cairan tersedia dalam dua bentuk: bubbler dan spin on dopan. Bubbler mengubah cairan menjadi uap untuk bereaksi dengan oksigen dan kemudian membentuk oksida dopan pada permukaan wafer. Spin on dopan adalah larutan pengering dari lapisan SiO2 yang didoping. Sumber padat mencakup dua bentuk: bentuk tablet atau butiran dan bentuk cakram atau wafer. Cakram boron nitrida (BN) adalah sumber padat yang paling umum digunakan yang dapat dioksidasi pada 750 – 1100 0C.
Difusi sederhana suatu zat (biru) karena gradien konsentrasi melintasi membran semi-permeabel (merah muda).
Apa itu Implantasi Ion?
Ion implantasi adalah teknik lain untuk memasukkan pengotor (dopan) ke semikonduktor. Ini adalah teknik suhu rendah. Ini dianggap sebagai alternatif difusi suhu tinggi untuk memasukkan dopan. Dalam proses ini, seberkas ion berenergi tinggi diarahkan ke semikonduktor target. Tumbukan ion dengan atom kisi mengakibatkan distorsi struktur kristal. Langkah selanjutnya adalah annealing, yang diikuti untuk memperbaiki masalah distorsi.
Beberapa keuntungan dari teknik implantasi ion termasuk kontrol yang tepat dari profil kedalaman dan dosis, kurang sensitif terhadap prosedur pembersihan permukaan, dan memiliki banyak pilihan bahan masker seperti photoresist, poli-Si, oksida, dan logam.
Apa perbedaan antara Difusi dan Implantasi Ion?
• Dalam difusi, partikel menyebar melalui gerakan acak dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah. Implantasi ion melibatkan pemboman substrat dengan ion, mempercepat ke kecepatan yang lebih tinggi.
• Keuntungan: Difusi tidak menimbulkan kerusakan dan fabrikasi batch juga dimungkinkan. Implantasi ion adalah proses suhu rendah. Ini memungkinkan Anda untuk mengontrol dosis dan kedalaman yang tepat. Implantasi ion juga dimungkinkan melalui lapisan tipis oksida dan nitrida. Ini juga termasuk waktu proses yang singkat.
• Kekurangan: Difusi terbatas pada kelarutan padat dan merupakan proses suhu tinggi. Persimpangan dangkal dan dosis rendah menyulitkan proses difusi. Implantasi ion memerlukan biaya tambahan untuk proses annealing.
• Difusi memiliki profil dopan isotropik sedangkan implantasi ion memiliki profil dopan anisotropik.
Ringkasan:
Ion Implantasi vs Difusi
Difusi dan implantasi ion adalah dua metode untuk memasukkan pengotor ke semikonduktor (Silikon – Si) untuk mengontrol sebagian besar jenis pembawa dan resistivitas lapisan. Dalam difusi, atom dopan bergerak dari permukaan ke silikon melalui gradien konsentrasi. Ini melalui mekanisme difusi substitusi atau interstisial. Dalam implantasi ion, atom dopan ditambahkan secara paksa ke dalam Silikon dengan menyuntikkan sinar ion energik. Difusi adalah proses suhu tinggi sedangkan implantasi ion adalah proses suhu rendah. Konsentrasi dopan dan kedalaman junction dapat dikontrol dalam implantasi ion, tetapi tidak dapat dikontrol dalam proses difusi. Difusi memiliki profil dopan isotropik sedangkan implantasi ion memiliki profil dopan anisotropik.
