Un horno de difusión se refiere al horno que se utiliza para introducir átomos dopantes en la superficie de los semiconductores y crear conexiones. Este dispositivo de procesamiento térmico cuenta con un compartimento de calentamiento cilíndrico que puede colocarse tanto horizontal como verticalmente. La excelente uniformidad térmica de sus superficies equidistantes permite procesar piezas circulares. Para mantener un control atmosférico estricto durante todo el proceso, también puede operar en condiciones de vacío parcial. Esto es importante para asegurar que la fase de vapor se difunda en el semiconductor de estado sólido en condiciones ideales, sin añadir impurezas no deseadas.
¿Cuál es la aplicación de un horno de difusión?
En términos más sencillos, los hornos tubulares, también llamados hornos de difusión, se emplean en la producción de componentes electrónicos . Se utilizan para fabricar dispositivos semiconductores implantados mediante la introducción de impurezas en obleas de silicio de alta pureza. Este proceso requiere una alta precisión de medición y una gran estabilidad de control, ya que se lleva a cabo a temperaturas muy elevadas.
La mayoría de los hornos de difusión incluyen tres zonas de calentamiento y varios circuitos de control de flujo de gas . Algunas operaciones también se realizan al vacío. Los hornos de difusión se instalan en pilas, es decir, apilados uno encima del otro. Cada quemador de una pila, que suele tener entre 4 y 5, necesita su propio controlador de temperatura de tres bucles.
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¿Qué son los dopantes y semiconductores?
En un horno de difusión, una oblea semiconductora se calienta a una temperatura precisa y luego se expone a la fase gaseosa, un movimiento de moléculas gaseosas. El dopaje es el mecanismo mediante el cual esta fase se difunde en el sustrato sólido a nivel atómico.
El silicio (S), un semiconductor, presenta características electrónicas inusuales que se sitúan entre las de un aislante y un conductor. Se añaden dopantes para modificar dichas características y hacerlas ideales para la producción de dispositivos semiconductores. Como resultado de su difusión en la red cristalina y su posterior inmovilización dentro de la estructura atómica, pueden producir un exceso o una deficiencia de electrones o huecos de electrones. Esto es lo que modifica la permeabilidad de la oblea semiconductora.
Para aumentar el número de electrones libres en la estructura atómica de la oblea y producir lo que se conoce como un semiconductor de tipo n, se suelen utilizar elementos como el fósforo (P). El galio (Ga), por otro lado, puede utilizarse para añadir un aceptor de electrones, generando niveles de energía adicionales de pares electrón-hueco. Un semiconductor de tipo n es así.
Tanto las alteraciones químicas que se utilizan actualmente y se investigan como dopantes para semiconductores intrínsecos como las distinciones funcionales entre semiconductores de tipo n y tipo p son extensas.
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