2.9 Сурет. Екізоналы диффузионды қондырғының схемасы
2.10 Сурет. Бірзоналы диффузионды қондырғының схемасы: 1 – газды беруге арналған магистраль; 2 – сұйық диффузиант үшін қоректендіргіш; 3 – кварцты труба; иг – инертті газ; гн – газ –тасушы
Кварцты трубаның кіріс соңы 4 беру жүйесімен 1 жалғасқан. Труба, температураға сәйкес зона құратын, екі қыздырғыш пеште (төменгі температуралы2 және жоғары температуралы 3) орналасады. Төменгі температуралы зонада, жүрісі бойынша бірінші газ – тасушыны, қоспа көзіне (источник) 6 орналастырады, жоғары температуралы зонада арнайы кварцты қайықшада (лодочке) трубаның шығысына жақын – кремнидің пластиналары 5. Газ – тасушы вентели 7 арқылы газды беру жүйесінен шығып, трубадан ауаны ығыстырады.
Қоспаның көздері қатты, сұйық және газ тәрізді болуы мүмкін; осыған байланысты қоспаны жүйеге енгізудің әр түрлі әдістерін ажыратады. Қоспаның қатты көзінде жүйеге диффузантты енгізу әдісін қолданады. Қоспаның сұйық көзінде арнайы қоректендіргішті және бірзонды қондырғыны қолданады (2.10 сурет). Қоспаның газ тәрізді көзінде арнайы баллондардан газ диффузант жүйеге беріледі және газ тасушылармен бірге қажетті пропорцияда араласады. Диффузант ретінде бордың, фосфордың, мышьяктың және сүрменің қосылуларын қолданады.
Қоспаның келтірілген көзіндегі диффузия (диффузия из нанесенного источника примеси) жартылай өткізгішті пластинаның бір жағына қоспа көзінің қабатын жағады, содан кейін пластинаны пеште ашық труба әдісімен қыздырады және қоспа пластинаға диффундирлейді.
Қоспаның диффузиясы диффузионды қондырғыда жүзеге асады. Бұрынғы тәжірибеде диффузионды бірзонды қондырғылардың СДО – 13, СДО – 125/4 және СДО -125/3 -12 типтерін және екізонды қондырғының СДД – 13, СДД-125П/1 типтерін қолданады.
Ионды легірлеу. Микроэлектрониканың технологиясында ионды имплатация кеңінен таралған. Ионды имплатация әдісі электрлі және магнитті өрістермен басқарылатын жоғары энергиямен зарядталған атомның бөлшектер (иондар) ағынына бағытталған, қатты денені бомбылаушы, оның беткі қабатындағы құрылымды, электрофизикалық, физика – химиялық және басқа қасиеттері өзгеруі үшін қолдануға негізделген. Жартылай өткізгіште қоспаға енгізу үшін ионды имплатация көбірек қолданым тапты. Бұндай процесс ионды легірлеу деп аталады.
Ионды легірлеудің мәні келесіде қорытындылады. Арнайы көздерден алынған қоспаның иондары, электрлі және магнитті өрісте жылдамдатылады және бір орынға жиналады, оны бомбылап, жартылай өткізгішті пластинаның бетіне түседі. Көп энергияға ие болып, иондар жартылай өткізгіштің кристаллдық торына ұшады, кездескен атомдармен соқтығысады және бірлесіп әрекет жасайды. Әр соқтығысқанда иондар атомдардың ядроларына жжәне электронддарға өзінің кинетикалық энергиясының бөлігін береді. Соқтығысу энергия шығыны нәтижесінде болады, серпінді және серпінді емеске жіктейді. Атоммен ионның бірлесіп әрекет жасауы толығымен серпінді, ал электронды қабықшамен – серпінді емес болып табылады. Егер серпінді соқтығысу кезінде ионнан атомға берілген энергия қатты денедегі атомдарға байланысты энегияны жоғарылатады, онда атом түйінді тастап кетеді. Нәтижесінде бос орын және түйін аралық атом пайда болады. Дегенмен бірінші жылжыған атомның энергиясы үлкен, өзінің қозғалу жолында ол толық жылжу каскадын құрады. Сондықтан иондардың имплатация процессі радиоционды кемшіліктерді жинаумен жүреді. Енгізілген иондар бос орынды түйінге, донорлар мен акцепторлар болып, түсуі мүмкін, дегенмен түйіндердің орнын баса тұру ықтималдығы аз. Көптеген енгізілген иондар, электрлі бейтарап болып табылатын, түйінаралығында орналасады. Оларды түйіндерге ауыстыру және қалпына келіту үшін жартылай өткізгіштің кристаллдық құрылымдары өңдеуді жасайды. Нәтижесінде ыдырайды және радиоционды кемшіліктерді аннигиляциялайды , енгізілген қоспалы атомдар бос орынды түйіндерге ие болады, п және р типті электрөткізгіштікті қабатты құруды қамтамасыз ететін, элекрлі активті болады.
Ионды легірлеу процессі пластинаға иондардың енуінен және біруақытта не одан кейін енумен жүзеге асатын, оның өңдеуінен тұрады.
Ионды легірлеудің сипаттамалы ерекшелігі,енгізілген қоспа атомдарын ұстау жартылай өткізгішті пластинаның подложкасының физикалық қасиетімен емес,диффузияның температурасынан айтарлықтай төмен, өңдеудің температурасымен және енген иондардың шарттарымен анықталады.
Ионды легірлеу арнайы вакуумды қондырғыда, 2.11 суреттегі схемада көрсетілгендей жүзеге асады.
