3.13.2 Диффузия в ампуле

Это один из наиболее старых методов легирования, который сейчас практически не используется для легирования Si, но не потерял своего значения для легирования полупроводниковых соединений.

Ампулы обычно изготовляют из чистого кварца и вакуумируются или наполняют инертным газом. Поскольку кварц при температурах свыше 1250 ^оС начинает деформироваться, то при проведении диффузии при повышенных температурах давление газа подбирают таким, чтобы оно при температуре диффузии было близким к атмосферному.

В качестве источников диффузанта используют порошки сильно легированных полупроводников, иногда смесей полупроводника и какого – либо его соединения с легирующим элементом. Вообще же, здесь возможно использование практически любого твердого источника диффузанта.

Обычно диффузию в ампуле проводят с использованием двухзонных печей. При этом надо иметь в виду, что давление паров диффузанта соответствует температуре наименее нагретой части ампулы, в которой чаще всего и размещается диффузант. Температура в зоне размещения легируемых пластин определяет величину коэффициента диффузии. Следует отметить, что стенки ампулы поглощают примесь, и поэтому до тех пор, пока не будет достигнуто насыщение стенок ампулы примесью, весь процесс будет идти в неравновесных условиях, что необходимо учитывать при оценке требуемого времени диффузии. Более или менее полное насыщение стенок ампулы примесью сильно зависит от типа примеси и температуры, во многих случаях оно может достигаться лишь за нескольких часов.

Диффузия в ампуле относится к числу процессов, обеспечивающих достаточно высокую воспроизводимость параметров диффузионных слоев, разумеется, при обеспечении всех прочих параметров процесса и свойств источника диффузанта, Обычно вполне достижима воспроизводимость параметров слоев порядка 10%.