Um forno de difusão é um forno utilizado para introduzir átomos dopantes na superfície de semicondutores, criando ligações. Este dispositivo de processamento térmico possui um compartimento de aquecimento cilíndrico que pode ser posicionado tanto horizontal quanto verticalmente. A excelente uniformidade térmica proporcionada pelas superfícies equidistantes permite o processamento de peças circulares. Para manter um controle atmosférico rigoroso durante toda a operação, o forno também pode operar em condições de vácuo parcial. Isso é importante para garantir que a fase vapor possa difundir-se no semicondutor de estado sólido em condições ideais, sem adicionar impurezas indesejadas.
Qual é a aplicação de um forno de difusão?
Em termos mais simples, fornos tubulares chamados fornos de difusão são empregados na produção de componentes eletrônicos . Eles são utilizados para produzir dispositivos semicondutores implantados, dopando impurezas em wafers de silício de alta pureza. Altos níveis de precisão de medição e estabilidade de controle são necessários para esse processo, pois ele ocorre em temperaturas muito elevadas.
A maioria dos fornos de difusão inclui três zonas de aquecimento e alguns circuitos de controle de fluxo de gás . Algumas operações também são realizadas a vácuo. Os fornos de difusão são instalados em conjuntos, que nada mais é do que uma forma sofisticada de dizer que são empilhados uns sobre os outros. Cada queimador em um conjunto, que normalmente possui 4 ou 5, precisa de seu próprio controlador de temperatura de três circuitos.
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O que são dopantes e semicondutores?
Em um forno de difusão, uma pastilha semicondutora é aquecida a uma temperatura precisa e, em seguida, exposta à fase vapor, um movimento de moléculas gasosas. A dopagem é o mecanismo pelo qual essa fase se difunde no substrato sólido em nível atômico.
O silício (S), um semicondutor, exibe características eletrônicas incomuns que se situam entre as de um isolante e as de um condutor. Dopantes são adicionados para modificar essas características eletrônicas e torná-las ideais para a produção de dispositivos semicondutores. Como resultado de sua difusão na rede cristalina e subsequente imobilização na estrutura atômica, eles podem produzir um excesso ou uma escassez de elétrons ou lacunas eletrônicas. É isso que altera a permeabilidade da pastilha semicondutora.
Para aumentar o número de elétrons livres na estrutura atômica do wafer e produzir o que é conhecido como semicondutor tipo n, elementos como o fósforo (P) são frequentemente utilizados. O gálio (Ga), por outro lado, pode ser usado para adicionar um aceptor de elétrons, gerando níveis de energia adicionais de elétrons e lacunas. Um semicondutor tipo n é isso.
Tanto as alterações químicas atualmente utilizadas e investigadas como dopantes para semicondutores intrínsecos quanto as distinções funcionais entre semicondutores do tipo n e p são extensas.
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