Four de diffusion
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Un semi-conducteur est un matériau qui est conducteur à des conditions spéciales,
contrairement aux métaux qui sont conducteurs permanentes et isolateurs qui sont non-conducteurs.
Semi-conducteurs typiques sont le silicium et le germanium (4ème groupe du PSE). Semi-conducteurs composés
sont III/V semi-conducteurs comprenant des éléments du groupe 3ème et 5ème du tableau périodique des éléments PSE,
comme Galliumarsenide GaAs ou Indiumphosphide InP. Semi-conducteurs composés II/VI sont
constituée par des éléments du 2ème et 6ème groupe de PSE comme Cadmiumsulfide CdS.
Afin d'ajuster la conductivité de ces semi-conducteurs, des petite quantités de dopants sont
injectés dans le matériau en vrac, qui ont généralement un électron de plus ou moins en comparaison avec le matériau principal.
Électrons excessifs sont disponibles et le résultat est négatif n-conductivité
ou des électrons sont disparues. Trous conduire à un effet positif p-conductivité.
Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus utilisé et pour n-dopage phosphore est utilisé fréquemment.
P-dopage est effectué avec du bore en général.
Le matériau semi-conducteur est dopé par le bombardement d'ions dans en implanteur ionique. La profondeur de pénétration des dopants dépend de l'accélération de l'implanteur d'ions. Après l'implantation, une activation ou recuit est nécessaire. A cet effet, les fours de diffusion sont utilisés.
Le dopand est insérée dans le silicium par diffusion dans un four de diffusion. Le dopage peut être réalisé par le dopage source solide (dopage des plaquettes), par le liquide source comme par exemple le dopage TMB (triméthylborate, (CH3O)3B) ou TMP (triméthylphosphite, (CH3O)3P) ou d'oxychlorure de phosphore POCl3 et par le dopage gazeux comme borane BH3, phosphane PH3. POCl3, TMB et TMP ont gagné l'acceptation significative. Les prestations sont la facilité de la manipulation d'une source liquide, de moins dangers pour la santé et pureté améliorée. Le liquide est fourni dans un bulleur. L'azote passe à un bien définie température par le liquide et porte le dopant. Les températures typiques de dopage sont de 800 - 900°C. Recuit étapes permettent l'activation et la diffusion des dopants dans le silicium.
Après le dopage par l'implanteur ionique, une partie des dopants ne sont pas encore actif électriquement. D'une process de recuit, l'activation peut être effectuée. Par un traitement thermique prolongé des plaquettes semi-conductrices, les dopants diffuse dans la matière et créer une plus grande distribution de la profondeur. Dans un four de diffusion le profil de dopage peut être ajustée.
Pour le dopage dans le four, ainsi que pour l'activation et la diffusion des dopants dans la production de circuits intégrés modernes, les fours verticaux sont utilisés. Ils sont disponibles en différents modèles et tailles, pour la recherche et le développement (JTEKT VF1000), et aussi pour la production de masse (JTEKT VF5100/VF5300 ou JTEKT VF5700/VF5900). JTEKT Thermo Systems (précédemment Koyo Thermo Systems) fours verticaux sont équipés d'un LGO élément chauffant, ce qui permet d'économiser des coûts.
Deux techniques sont utilisées:
1- Dépôt d'un film de verre de phosphore et diffusion par traitement
thermique dans un four à passage : conveyor furnace.
Le film préalablement déposé devra être ensuite
enlevé.
2- Utilisation d'un gaz réactif (POCl3) dans un four de diffusion à haute
température: horizontal furnaces.
C'est aujourd'hui cette méthode qui est la plus utilisée.
