डिफ्यूजन फर्नेस वह भट्टी है जिसका उपयोग अर्धचालकों की सतह में डोपेंट परमाणुओं को प्रवेश कराकर संसंयोजन बनाने के लिए किया जाता है। इस तापीय प्रसंस्करण उपकरण में एक बेलनाकार ताप कक्ष होता है जिसे क्षैतिज या लंबवत दोनों स्थितियों में रखा जा सकता है। इसकी समान दूरी वाली सतहों की उत्कृष्ट तापीय एकरूपता के कारण गोलाकार वर्कपीस को भी संसाधित करना संभव होता है। पूरी प्रक्रिया के दौरान सटीक वायुमंडलीय नियंत्रण बनाए रखने के लिए, यह आंशिक निर्वात परिस्थितियों में भी कार्य कर सकती है। यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि वाष्प अवस्था अवांछित अशुद्धियों को मिलाए बिना आदर्श परिस्थितियों में ठोस अवस्था वाले अर्धचालक में फैल सके।
प्रसार भट्टी का अनुप्रयोग क्या है?
सरल शब्दों में कहें तो, इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उत्पादन में ट्यूब भट्टियों का उपयोग किया जाता है जिन्हें डिफ्यूजन भट्टियां कहा जाता है । इनका उपयोग उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन वेफर्स में अशुद्धियाँ मिलाकर इम्प्लांटेड सेमीकंडक्टर उपकरण बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में उच्च स्तर की मापन सटीकता और नियंत्रण स्थिरता आवश्यक होती है क्योंकि यह बहुत उच्च तापमान पर होती है।
अधिकांश डिफ्यूजन फर्नेस में तीन हीटिंग ज़ोन और कुछ गैस प्रवाह नियंत्रण सर्किट होते हैं। कुछ क्रियाएं निर्वात में भी की जाती हैं। डिफ्यूजन ओवन स्टैक में स्थापित किए जाते हैं, जिसका सीधा सा मतलब है कि वे एक के ऊपर एक रखे जाते हैं। स्टैक में, जिसमें आमतौर पर 4 या 5 बर्नर होते हैं, प्रत्येक बर्नर को अपने स्वयं के तीन-लूप तापमान नियंत्रक की आवश्यकता होती है।
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डोपेन्ट और अर्धचालक क्या हैं?
एक विसरण भट्टी में, एक अर्धचालक वेफर को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर उसे वाष्प अवस्था (गैसीय अणुओं की गति) के संपर्क में लाया जाता है। डोपिंग वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा यह अवस्था परमाणु स्तर पर ठोस सब्सट्रेट में विसरित होती है।
सिलिकॉन (S), एक अर्धचालक, असामान्य इलेक्ट्रॉनिक गुण प्रदर्शित करता है जो एक कुचालक और चालक के बीच कहीं आते हैं। इन इलेक्ट्रॉनिक गुणों को संशोधित करने और उन्हें अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन के लिए आदर्श बनाने के लिए डोपेंट मिलाए जाते हैं। क्रिस्टल जालक में उनके प्रसार और बाद में परमाणु संरचना के भीतर स्थिरीकरण के परिणामस्वरूप, वे इलेक्ट्रॉनों या इलेक्ट्रॉन छिद्रों की अधिकता या कमी उत्पन्न कर सकते हैं। यही अर्धचालक वेफर की पारगम्यता को बदलता है।
वेफर की परमाणु संरचना में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ाने और एन-टाइप सेमीकंडक्टर बनाने के लिए, फॉस्फोरस (P) जैसे तत्वों का अक्सर उपयोग किया जाता है। दूसरी ओर, गैलियम (Ga) का उपयोग इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में किया जा सकता है, जिससे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन-होल ऊर्जा स्तर उत्पन्न होते हैं। यही एन-टाइप सेमीकंडक्टर है।
वर्तमान में आंतरिक अर्धचालकों के लिए डोपेंट के रूप में उपयोग किए जा रहे और जांचे जा रहे रासायनिक परिवर्तन तथा n- और p-प्रकार अर्धचालकों के बीच कार्यात्मक अंतर दोनों ही व्यापक हैं।
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