Диффузионная печь — это печь, используемая для введения атомов легирующих примесей в поверхность полупроводников с целью создания соединений. Это устройство для термической обработки имеет цилиндрическую нагревательную камеру, которая может располагаться как горизонтально, так и вертикально. Равномерное распределение тепла на равноудаленных поверхностях позволяет обрабатывать заготовки круглой формы. Для поддержания строгого контроля атмосферы на протяжении всего процесса, печь может работать в условиях частичного вакуума. Это важно для обеспечения диффузии паровой фазы в твердотельный полупроводник в идеальных условиях без добавления нежелательных примесей.
Каково применение диффузионной печи?
Проще говоря, трубчатые печи, называемые диффузионными печами, используются в производстве электронных компонентов . Они применяются для производства имплантированных полупроводниковых устройств путем легирования примесями кремниевых пластин высокой чистоты. Для этого процесса требуется высокая точность измерений и стабильность управления, поскольку он происходит при очень высоких температурах.
Большинство диффузионных печей включают три зоны нагрева и несколько контуров регулирования потока газа . Некоторые операции также выполняются в вакууме. Диффузионные печи устанавливаются штабелями, что означает, что они расположены друг над другом. Каждая горелка в штабеле, которых обычно 4 или 5, нуждается в собственном трехконтурном регуляторе температуры.
Обязательно к прочтению: Что такое кристаллический кремний?
Что такое легирующие примеси и полупроводники?
В диффузионной печи полупроводниковая пластина нагревается до точно заданной температуры, а затем подвергается воздействию паровой фазы — движения газообразных молекул. Легирование — это механизм, посредством которого эта фаза диффундирует в твердую подложку на атомном уровне.
Кремний (S), являющийся полупроводником, обладает необычными электронными характеристиками, находящимися где-то между изолятором и проводником. Для изменения этих электронных характеристик и придания им идеальных свойств для производства полупроводниковых устройств добавляются легирующие примеси . В результате их диффузии в кристаллическую решетку и последующей иммобилизации в атомной структуре они могут создавать избыток или недостаток электронов или электронных дырок. Именно это изменяет магнитную проницаемость полупроводниковой пластины.
Для увеличения количества свободных электронов в атомной структуре подложки и получения так называемого n-полупроводника часто используются такие элементы, как фосфор (P). Галлий (Ga), с другой стороны, может использоваться для добавления акцептора электронов, создавая дополнительные энергетические уровни электрон-дырка. Это и есть n-полупроводник .
Как химические изменения, которые в настоящее время используются и исследуются в качестве легирующих добавок для собственных полупроводников, так и функциональные различия между полупроводниками n- и p-типа обширны.
Рекомендуется: Что такое аморфный полупроводник?
