Een diffusieoven is een oven die wordt gebruikt om doteringsatomen in het oppervlak van halfgeleiders te introduceren om verbindingen te creëren. Dit thermische verwerkingsapparaat heeft een cilindrisch verwarmingscompartiment dat horizontaal of verticaal kan worden geplaatst. De uitstekende thermische uniformiteit van de gelijkmatig verdeelde oppervlakken maakt het mogelijk om ronde werkstukken te verwerken. Om een strikte atmosferische controle tijdens het proces te garanderen, kunnen ze ook in een gedeeltelijk vacuüm werken. Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat de dampfase onder ideale omstandigheden in de vaste halfgeleider kan diffunderen zonder ongewenste onzuiverheden toe te voegen.
Waarvoor wordt een diffusie-oven gebruikt?
Eenvoudiger gezegd worden buisovens, ook wel diffusieovens genoemd, gebruikt bij de productie van elektronische componenten . Ze worden ingezet om geïmplanteerde halfgeleidercomponenten te produceren door onzuiverheden in zeer zuivere siliciumwafers in te brengen. Voor dit proces, dat bij zeer hoge temperaturen plaatsvindt, zijn een hoge meetnauwkeurigheid en regelstabiliteit vereist.
De meeste diffusieovens hebben drie verwarmingszones en een aantal gasstroomregelcircuits . Sommige processen worden ook in een vacuüm uitgevoerd. Diffusieovens worden in stacks opgesteld, wat simpelweg betekent dat ze boven elkaar gestapeld zijn. Elke brander in een stack, die doorgaans 4 of 5 branders bevat, heeft een eigen temperatuurregelaar met drie regelkringen nodig.
Absoluut lezen: Wat is kristallijn silicium?
Wat zijn dopanten en halfgeleiders?
In een diffusieoven wordt een halfgeleiderschijf tot een precieze temperatuur verhit en vervolgens blootgesteld aan de dampfase, een beweging van gasvormige moleculen. Dotering is het mechanisme waarmee deze fase op atomair niveau in het vaste substraat diffundeert.
Silicium (S), een halfgeleider, vertoont ongebruikelijke elektronische eigenschappen die zich ergens tussen die van een isolator en een geleider bevinden. Door toevoeging van doteringsmiddelen worden deze elektronische eigenschappen gemodificeerd, waardoor ze ideaal worden voor de productie van halfgeleidercomponenten. Als gevolg van hun diffusie in het kristalrooster en de daaropvolgende immobilisatie binnen de atoomstructuur, kunnen ze een overschot of tekort aan elektronen of elektronengaten veroorzaken. Dit is wat de permeabiliteit van de halfgeleiderlaag verandert.
Om het aantal vrije elektronen in de atoomstructuur van de wafer te vergroten en een zogenaamde n-type halfgeleider te produceren, worden vaak elementen zoals fosfor (P) gebruikt. Gallium (Ga) kan daarentegen worden gebruikt om een elektronenacceptor toe te voegen, waardoor extra elektron-gat-energieniveaus ontstaan. Een n-type halfgeleider is dit.
Zowel de chemische veranderingen die momenteel worden gebruikt en onderzocht als dopanten voor intrinsieke halfgeleiders als de functionele verschillen tussen n- en p-type halfgeleiders zijn uitgebreid.
Aanbevolen: Wat is een amorfe halfgeleider?
