10.1.6. Рабочая камера диффузионной печи.

Схема рабочей камеры диффузионной печи приведена на рис. 10.

Рис. 10. Схема рабочей камеры диффузионной печи.

Собственно камера представляет собой кварцевую (или керамическую) трубу 1, снабжённую резистивными нагревателями 2 (3 секции с независимым регулированием температуры). Крайние секции поддерживают малый градиент температуры, обеспечивающий средней секции рабочую температуру до 1250°С с высокой точностью (до ±0,25°С). Именно в этой части камеры на кварцевом (или керамическом) держателе 3 располагаются обрабатываемые пластины 4, имеющие на рабочей поверхности оксидную маску. При выполнении загонки примеси или одностадийного процесса диффузии в камеру из внешнего источника непрерывно подаётся диффузант, представляющий смесь легирующей примеси (акцептор бор или донор фосфор) с транспортирующим газом (аргон).

При разгонке примеси в двухстадийном процессе в камеру непрерывно подаётся только аргон, поддерживающий чистоту рабочей зоны. Побочные продукты процесса на выходе собираются специальными сборниками.

В зависимости от диаметра одновременно может обрабатываться до трёх десятков пластин. Технические характеристики диффузионной однозонной печи СДО-125/3-12 следующие:

Количество технологических труб, шт.	3
Диапазон рабочих температур, °С	700-1250
Диаметр рабочей трубы, мм	120
Диаметр обрабатываемых пластин, мм	до 80
Минимальная длина рабочей зоны (мм) с неравномерностью распределения температуры, °С ±0,25 ±0,5	450 600
Стабильность поддержания температуры в пределах рабочей зоны, °С	±0,25
Воспроизводимость температурного уровня, °С	±0,5
Время выхода печи на максимальную рабочую температуру, ч	2
Максимальная мощность, потребляемая в установившемся режиме, кВт	18
Размеры, мм	1852Х630Х2150
Масса, кг	800

10.1.7. Расчет режимов термической диффузии.

Вследствие того, что функции распределения носят приближённый характер, а коэффициент диффузии непостоянен по глубине кристалла, изложенная ниже методика расчёта режимов даёт лишь ориентировочное значение времени ведения процесса. По результатам контроля опытных образцов это время корректируется.

10.1.7.1. Двухстадийный процесс.

Рассматривая Гауссово распределение (5) на поверхности (Х=0) и на дне формируемого слоя (Х=Х_n), можно получить выражение, связывающее режимы процесса (произведение D_pt_p) c заданными параметрами слоя (X_n , N₀ , N_исх):

(7)

Порядок проектирования режимов двухстадийного процесса следующий:

1. По формуле (7) вычисляется произведение D_pt_p.

2. Задается поверхностная концентрация примеси для этапа загонки, N₀< N< N_пред. Для бора (акцептор) N_пред=2×10²⁰ см^-3, для фосфора (донор) N_пред=8×10²⁰ см^-3

3. Задается температура загонки t°_p из диапазона 1000÷1200°С.

4. По графику зависимости D=f(t°, N₀₃, N_исх) определяется D_p.

5. Вычисляется время разгонки t_p по результату п.1.

6. По выражению (5) при Х=0 вычисляется необходимая доза легирования

7. По выражению (6) вычисляется произведение

8. Задается температура загонки t°₃ из диапазона 800÷1000°С.

9. По графику зависимости D=f(t°, N₀₃, N_исх) определяется D₃.

10. Вычисляется время загонки t₃ по результату п.7.

Итак, параметрами двухстадийного процесса являются N₀₃, t°₃, t₃, t°_р и t_р.