Difusión e Implantación Iónica en la Fabricación de Semiconductores
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Difusión e Implantación Iónica
Introducción
En el tema anterior, vimos cómo contaminar una oblea. En este, veremos cómo contaminarla localmente. ¿Cómo contaminamos localmente el semiconductor? Mediante dos procesos: la difusión y la implantación iónica.
El dopado selectivo de la oblea se realiza por difusión o implantación iónica.
Sabemos cómo contaminar el semiconductor mientras crece, en crecimiento en volumen. Ahora veremos cómo contaminarlo por zonas. Para la contaminación de los dispositivos es necesario contaminarlos localmente.
La diferencia fundamental de estos dos procesos es la forma en la que se introducen las impurezas. Con las técnicas adecuadas se puede dopar el sustrato selectivamente y producir regiones tipo P o tipo N según convenga.
a) Difusión
Aprovechamos el gradiente de concentración. Colocamos la zona que queremos contaminar en contacto con las impurezas. Calentamos y esperamos un determinado tiempo y las impurezas penetran. El perfil se caracteriza por tener su máximo dopado en la superficie y, a medida que se aleja, va disminuyendo. Las variables de este proceso son la temperatura y el tiempo de difusión. A mayor temperatura, más se mueven las impurezas y, cuanto mayor es el tiempo, más impurezas entran y a más profundidad.
Si soy capaz de controlar el tiempo y la temperatura, seré capaz de controlar los perfiles de impurezas de manera repetitiva. Es importante que los procesos sean repetitivos, tanto en el tiempo como en el espacio (toda la oblea).
Es un proceso pasivo. Para contaminar localmente la oblea, protegemos las zonas que no queremos contaminar con óxido, que actúa como barrera e impide que las impurezas penetren en el semiconductor.
El problema es que las impurezas, una vez que penetran en el interior de la oblea, se van a mover lateralmente, no sólo de forma perpendicular.
En difusión, caliento la oblea, la saco, la enfrío y, mientras, las impurezas se siguen moviendo (menos).
No podemos controlar la cantidad de impurezas que penetran lateralmente por debajo de la máscara. ¿Solución? Si quiero contaminar una zona, pongo más óxido.