diffuusionsäde

Diffuionsäde ist ein in der Technik gebräuchlicher Begriff und bezeichnet ein Material, das während Diffusionsprozessen als Quelle diffundierender Spezies dient. Eine Diffusionsquelle kann Feststoff, Flüssigkeit oder Gas sein und wird typischerweise in Kontakt mit dem Zielmaterial (Substrat) innerhalb eines Diffusionsofens oder einer Diffusionskammer positioniert. Bei erhöhter Temperatur diffundieren Atome oder Moleküle aus der Quelle in das Substrat, wodurch dessen Zusammensetzung, Dotierung oder Mikrostruktur verändert wird.

Anwendungsbereiche umfassen die Dotierung von Halbleitermaterialien, insbesondere Silizium, durch Diffusionsprozesse mit Bor, Phosphor, Arsen sowie Diffusionshärten oder Legierungs- bzw Oberflächenmodifikation in Metallen. Die Diffusionsbedingungen – Temperatur, Zeit, Geometrie der Quelle, Gasumgebung – steuern Tiefe, Konzentration und Gleichmäßigkeit der Diffusion.

In der Praxis kommen unterschiedliche Typen von Diffusionsquellen zum Einsatz: Feste Quellen wie dopierende Legierungen oder Verbindungen, flüssige Quellen in Lösungen oder Schmelzen, sowie gasförmige Quellen, die dopierende Spezies freisetzen. Die Wahl hängt von gewünschten Diffusionseigenschaften, Substratmaterial und Prozessatmosphäre ab.

Historisch spielten Diffusionsprozesse eine zentrale Rolle in der Metallurgie und der Halbleiterfertigung; mit der Verbreitung der Ionimplantation wurden sie in einigen Anwendungen ergänzt oder ersetzt, bleiben aber in vielen Diffusions- und Oberflächenprozessen relevant.

Siehe auch: Diffusionsprozess, Diffusion, Diffusionsquelle, Diffusionshärtung.