Резистивный электронагреватель для диффузных процессов изготовления полупроводников

 

ф,, 4ыь i о п и с-.А-rr77)

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii 697(}66

К П А Т 1:. H T Y (8l ) (!онолннтельный к патенту

{22} Заявлено2204.76 (2!} 2348352/24-07 (5!) М. Ка.

Н 05 В 3/03 (23} Приоритет - (82) 23.06. 75 (3! } Р 2527927,0 (88) ФРГ

Государственный комитент

СССР оо делам нзобретений к открытий ((тЗ) УЛК 621, 365. 31 (088, 8) Опубликовано 051179, Бюллетень % 41

Дата опубликования описания 0511.79 (72) Автор изобретения

Иностранец

Вольфганг Дитце

{ФРГ) Иностранная фирма Сименс Al (ФРГ) (73) Заявитель (54) РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВЛТЕЛЬ ДЛЯ ДИФФУЗНЫХ

ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Изобретение относится к области электротермии, а именно -к резистивным электронагревателям, применяемым для .диффузионных процессов изготовления полупроводников. б

Известны резистивныв нагреватели, например, кремниевые трубки прямого нагрева, полученные таким образом, что на поверхность, предназначенную для осаждения подложки, нанесены по меньшей мере два слоя, из которых уже в готовой кремниевой трубке лежащий на поверхности слой имеет примеси, в то время как внутренний слой состоит из высокочистого кремния (1). 15

Применение такой трубки обеспечивает то, что содержащиеся в трубке примеси не оказывают влияния на полупроводниковую деталь, подлежащую легированию методом диффузии. Проблема электрических контактов для применения н таких трубках, служащих в качестне трубчатых печей для диффузионных процессов, здесь не решена.

Воэможность контактиронания резистивных нагревателей, например кремниевой трубки прямого нагрева, частично решена в резистивном электронагревателе (2), Здесь нагренаемая кремниевая трубка в месте присоединения к

М» источнику тока снабжена слоем, полученным легнронанием посредством фосфорсодержащего, улетучивающегося без остатка лака. Затем примесное вещество диффундирует н кремниевую трубку.

В качестве токоподводон используются нагревательные зажимы из алюминия или сплава алюминия с графитовыми прокладками. Однако и здесь электрические контакты кремниевой трубки прямого нагрева н отношении постоянства температуры и длительности разогрева не решены удонлетнорительно. Из-за него существенно страдает нозпроизводимость диффузионных процессов.

Наиболее близким к изобретению является резистинный электронагреватель, выполненный в виде кремниеной трубки, концы которой заключены в токоподводы,выполненные в виде металлической оправки из материала высокой проводимости, например из меди, в которую заложены по меньшей мере два графитовых сектора, контактирующие с трубкой (3).

Однако этот нагреватель не дает возможности использования его для диффузионных процессов изготовления полупронодникон с созданием равномер697066 ного температурного поля и сокращением времени нагрева.

Цель изобретения — повышение равномерности температурного поля и сокращения времени нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что в электронагревателе соотношение диаметра трубки к длине секторов составляет 2-10.

При выполнении оправки из нескольких частей эти части, а также сек- )() тора соединены между собой разъемным, например резьбовым соединением.

Благодаря выбранному соотношению дОстигаются наиболее благоприятные условия отвода тепла на концах трубки и обеспечивается очень хороший контакт при подключении к источнику электричвскОГО ТоКВа

Для получения надежного контакта оказалось выгодным круглое шлифование кремн11евой трубки перед наложением графитовых контактов, а в качвстве электродног0 покрытия для графитовых электродов выт..одно применя .ь мед;1ыв элс- ктрОды.

При изготовлении графитовые и медные электроды разделяют на нескОлько частей, и в целом подгоняют пО диаметру кремниевой трубки. Для соединения отдельных частей служат резьбовые соединения. Медные электро- ЗО ды, удерживающие графитовые электроды, снаб1кают Охлаждением, ДЛЯ ПОДДЕРЖаНИл поетояиства и дОС" тижения более высоких температур в объеме кремниевой трубки между гра- 35 фитовыми электродами следует проложить изоляцию из термически стабильного вещества, например слой алюмосиликатных волокон, покрывающий поверхность кремниевой трубки. В качестве е термои 3 oJI Riièè может также применяться теплоотражающий металлический кожух е

Изобретение поясняется чертежом, Открытая с обеих сторон кремниевая трубка 1 длиной около 32 см с внутрен-"èi,I 26 мм и внешним 31 мм диамвтра1 и, на всей внешней поверхности имеет высоколегированный фосфорОм при"всный I

Графитовые. электроды закреплены в 55 медных электродах 5 и б в виде металлической оправки, Как гра<) итовые, так и медные электроды по окружности охватывают кремниевую трубку 1 и разделены на две половинки, которые 60 удерживаются винтовыми соединениями

7. Графитовые электроды 3 подобраны по отношению к каждому концу трубки таким образом, что отношение внешнего диаметра кремниевой трубки (31 мм) к контактирующей длине секторов графитовых электродов вдоль поверхности трубки составляет 2:10, На медных электродах 5, 6 укреплены электрические контакты (на чертеже не показаны) для присоединения к источнику тока. Медные электроды 5, 6 снабжены водяным Охлаждением, которое изображено лишь на медном электр тродв 6, Над нагреваемой частью кремниевой трубки 1 находится теплоизоляционный слой 8, состоящий из волокон алюмосиликата, толщиной примерно 30 мм. Благодаря этому обеспечивается очень высокое постоянство температуры и при высоких температурах диффузии. Благодаря этому на большей части кремниевой трубки можно установить зону Очень равномерной температуры.

Для достижения температуры диффузии 1300 С прикладывают напряже" ние 10 В и потребляемая сила тока равна 100 A. Период разогрева составляют 60 мин. формула изэбретения

1. Рвзистивный электронагреватель для диффузионных процессов изготовления полупроводников, выполненный в виде кремниевой трубки, концы которой заключены в токоподводы, выполненные в виде металлической опранки из материала высокой проводимости, например — из меди, в кото- рую заложены по меньшей мере два графитовых сектора, контактирующие с трубкой, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности температурного поля и сокращения времени нагрева, соотношение диаметра трубки к длине секторов составляет 2-10.

2„ Злектронагреватель по п.1, отличающийся тем, что при выполнении оправки из нескольких частей эти части, а также сектора соединены между собой разъемным, например резьбовым соединением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ 9 2253411, В 01 F 17/32, 1975.

2, Заявка фРГ 9 2340225, В 01 Г 17/32, 1976.

3. Патент Германии 9 545793, 21 h 21/01, 1932.

69 7066

Закаэ 6620/60

Тираж 944 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035 Москвад K-35 Раушская наб.< д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель О. Щедрина

Редактор В, фельдман Техред И.Келемем Корректор В. Бутяга