Horno de difusión para dopaje, activación y difusión
JTEKT Thermo Systems está representada en Europa por
|
Un semiconductor es un material que bajo condiciones especiales
conduce electricidad, mientras que los metales son siempre conductores y los aislantes no conducen electricidad.
Los semiconductores típicos son el silicio y el germanio (grupo 4 de la tabla periódica). La mayoría de los semiconductores compuestos
pertenecen a los semiconductores III/V, que están compuestos por un elemento del grupo 3 de la tabla periódica y un
elemento del grupo 5, como el arseniuro de galio GaAs o el fosfuro de indio InP. Los semiconductores compuestos II/VI
están compuestos por un elemento del grupo 2 y un elemento del grupo 6 de la tabla periódica, como el sulfuro de cadmio CdS.
Para ajustar la conductividad del semiconductor, se introducen pequeñas cantidades de átomos extraños o
impurezas dopantes que tienen uno o más electrones más o menos que el material base.
De esta manera, se introducen electrones en exceso y el material se vuelve n-conductor, o faltan electrones. Los huecos generados
llevan a la conducción p-positiva.
El silicio es el material semiconductor más común. Se dopa principalmente con fósforo para generar conducción n
o con boro para hacer que el material sea p-conductor.
El material semiconductor se dopa mediante el bombardeo con iones en un implante de iones. La profundidad de penetración de las impurezas dopantes depende de la aceleración en el implante de iones. Después de la implantación, se requiere un paso de activación o temple. Para esto se utilizan hornos de difusión.
El dopaje puede lograrse mediante el uso de impurezas dopantes sólidas (wafers dopantes), mediante impurezas dopantes líquidas como TMB (trimetoxiborano, trimetilborato, (CH3O)3B) o TMP (trimetoxifosfina, trimetilfosfito, (CH3O)3P) o cloruro de fosforilo POCl3 y mediante gases dopantes como borano BH3, fosfano PH3. POCl3, TMB y TMP son ampliamente utilizados. Las ventajas de estos impurezas dopantes líquidas son la facilidad de manejo y el bajo riesgo para la salud del personal, así como la alta pureza de estos productos. Se suministran como dopantes líquidos en un burbujeador. El nitrógeno pasa a través del líquido a una temperatura definida y se enriquece con el dopante. Las temperaturas típicas de dopaje son de 800 - 900°C. A través de pasos de temple, los dopantes en el silicio pueden ser activados y difundidos.
Después del dopaje en el implante de iones, los dopantes todavía no son completamente activos eléctricamente. Mediante un paso de temperatura, se puede lograr la activación. Con una prolongada permanencia de los discos semiconductores a una temperatura elevada, los dopantes se difunden en el material y proporcionan una mayor distribución en profundidad. En el horno de difusión se establece un perfil de dopado.
Tanto para el dopaje en el horno como para la activación y difusión de los dopantes se utilizan hoy en día hornos verticales para la fabricación de circuitos integrados, que están disponibles en diferentes tamaños y configuraciones, tanto para la investigación y desarrollo (JTEKT (Koyo) VF1000), como para la producción en masa (JTEKT (Koyo) VF5100/VF5300 o JTEKT VF5700/VF5900). Los hornos verticales de JTEKT (anteriormente Koyo Thermo Systems) están equipados con un elemento calefactor de ahorro de costes LGO.
El dopaje se realiza mediante la aplicación de un vidrio dopante por ejemplo, en el proceso de serigrafía y difusión posterior en un horno de paso o en hornos tubulares con cloruro de fosforilo POCl3. La dopaje a través de vidrio dopante es simple y se realiza en un proceso continuo en hornos de paso. Sin embargo, requiere en total dos pasos de proceso más que el dopaje con POCl3, ya que la capa dopante se aplica y luego se elimina. Si se va a utilizar el dopaje con POCl3, por razones de coste y debido al bajo requisito de este proceso, se utilizan principalmente hornos de difusión horizontales.
