Выходное отверстие

В низкотемпературной зоне помещают контейнер с порошком источника примеси ( В₂О₃ - борный ангидрид; Р₂О₅ - фосфорный ангидрид), в высокотемпературной зоне помещают кассету с пластинами.

Газ-носитель (смесь инертного газа и кислорода), поступая из системы подачи газа, вытесняет из кварцевой трубы воздух, который удаляется через выходное отверстие. Проходя через зону источника примеси, газ-носитель захватывает молекулы источника примеси и переносит их в зону расположения пластин. Молекулы источника примеси адсорбируются на поверхности пластин. На поверхности идут химические реакции с освобождением элементарной легирующей примеси, которая и диффундирует в глубь полупроводниковой пластины:

2 В₂O₃ + 3 Si → 3 SiO₂ + 4 В ( 1 )

2 Р₂O₅ + 5 Si → 5 SiO₂ + 4 Р ( 2 )

При проведении диффузии с использованием газообразного источника

газообразные диффузанты подаются из баллона и перед входом в кварцевую трубу смешиваются с азотом и кислородом. В зоне реакции образуется оксид легирующего элемента, а на поверхности кремниевых пластин выделяется элементарная примесь, которая диффундирует в глубь пластины.

Например, процесс диффузии фосфора при использовании фосфина РН₃ сопровождается реакциями:

4 РН₃ + 5 O₂ → 2 Р₂О₅ + 6 H₂ - в трубе

2 Р₂О₅ + 5 Si → 5 SiO₂ + 4 Р - на поверхности кремния

А процесс диффузии бора при использовании диборана B₂Н₆ сопровождается реакциями:

2 B₂Н₆ + 3 O₂ → 2 B₂О₃ + 6 H₂ - в трубе

2 В₂O₃ + 3 Si → 3 SiO₂ + 4 В - на поверхности кремния

Диффузия проводится в однозонной печи.

Пары жидких диффузантов из дозатора разбавляются газом-носителем и в зоне реакции, расположенной перед зоной диффузии, образуются оксиды соответствующих легирующих элементов:

В трубе: 4 POCl₃ + 3 O₂ → 2 P₂O₅ + 6 Cl₂

Или

4 BBr₃ + 3 O₂ → 2 B₂O₃ + 6 Br₂

А на поверхности кремниевых пластин выделяется элементарная примесь:

2 Р₂O₅ + 5 Si → 5 SiO₂ + 4 Р

или

2 В₂O₃ + 3 Si → 3 SiO₂ + 4 В ,

которая диффундирует в глубь пластины.

Преимуществами способа диффузии в открытой трубе являются легкая управляемость составом паро-газовой смеси и скоростью газового потока, атмосферное давление.

После проведения процесса диффузии контролируются следующие параметры: