3) Технологическое оборудование для осуществления процесса диффузии .

При проведении технологической операции термической диффузии обычно используются не чистые химические элементы а их химические соединения, которые обладают большей технологичностью. Такие химические соединения получили название диффузанты. В зависимости от состояния диффузанта при комнатной температуре t 20 различают:

1)газообразные диффузанты;

2)жидкие диффузанты;

3)твёрдые диффузанты.

Наиболее технологичными обычно являются газообразные и жидкие диффузанты. В установку,где проводится термическая диффузия деффузант обычно поступает в газообразном или парообразном состоянии. Типовым технологическим оборудованием для проведения диффузии примеси обычно являются диффузионные печи. Упрощённая структурная схема горизонтальной диффузионной печи имеет следующий вид:

Описание:

1-кварцевая труба;

2-нагреватель;

3-негерметичная металлическая заслонка;

4-кассета для закрепления полупроводниковых пластин, получившая название лодочка;

5-экраны(нерабочие полупроводниковые пластины);

6-рабочие полупроводниковые пластины;

7-устройство автоматической загрузки и разгрузки полупроводниковых пластин;

8-вытяжка;

9-барбатёр(устройство для перевода жидкого диффузанта в газообразное состояние);

10-нагревательный барбатёр(термостат);

11-ротаметр(устройство, регулирующее расход газа);

12-винтиль(я), регулирующие расход газа.

Принцип работы :

Кварцевая труба обычно имеет длину от 4 до 5 м. ; рабочая зона составляет около 2метров. Диаметр кварцевой трубы должен быть в 1,5-2 раза больше диаметра обрабатываемых полупроводниковых пластин. Диффузионная печь позволяет нагревать кварцевую трубу до температуры от 850 до 1200 , и поддерживать точность температуры ±0,5 Работа данной установки обычно производится в автоматическом режиме по специальной программе, которая задаётся через компьютер . В автоматическом режиме осуществляется разгрузка и выгрузка полупроводниковых пластин, поддержание заданной температуры, а также подача и выключение газовых потоков. Использование кислорода позволяет сформировать на поверхности полупроводниковых пластин тонкую окисную плёнку, которая предотвращает не желательные химические реакции эрозию на поверхности пластины, а также делает технологический процесс более стабильным.

Рассмотрим простейший цикл работы установки:

1)Загрузка лодочки с полупроводниковыми пластинами в кварцевую трубу, нагретую до рабочей температуры термической диффузии. Загрузка обычно проводится в среде азота и кислорода.

2)Выдерживаем лодочку с полупроводниковыми пластинами в рабочей зоне диффузионного канала для выравнивания температурных полей.

3)Подача в диффузионный канал требуемой плотности пара диффузанта. Требуемая плотность пара задаётся температурой барбатёра и расходом газа проходящего (продуваемого) через него.

4)После формирования заданного профиля распределения примеси производится отключение подачи в канал пара диффузанта и осуществляется выгрузка лодочки с полупроводниковыми пластинами из кварцевой трубы(кварцеваго канала).