Резистивный электронагреватель для диффузных процессов изготовления полупроводников

в 4 Ьы 4 Ь .иЕ. Г ЕФ.,ФЕаЮЯ О П И С-А"И"%- И 3 О Б Р Е Г Е и И Союз Советских Социалистических Республик(88) ФРГ1179, Бюллетень % 41 итет ударстванныйСССР делами отк митст52792 изобретенирытий но ликован та опубликования описания 05.11.7 72) Автор изобретение Иностранец ольфганг ДитцИностранная фир Сименс АГ(54) РЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕКТРОНАГРЕВЛТЕЛЬ ДЛЯ ДИФФУЗНЫХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВИзобретение относится к области электротермии, а именно к резистивным электронагревателям, применяемым для диффузионных процессов изготовления полупроводников, бИзвестны 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, н то время как внутренний слой состоит из высокочистого кремния 1). 15Применение такой трубки обеспечивает то, что содержащиеся в трубке примеси не оказывают влияния на полу" проводниконую деталь, подлежащую легированию методом диффузии. Проблема ф 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 н резистивном электронагревателе 21, Здесь нагренаемая кремние" вая трубка в месте присоединения кЭб источнику тока снабжена слоем, полученным легированием посредством фосфорсодержащего, улетучивающегося безостатка лака. Затем примесное вещество диффундирует н кремниевую трубкуВ качестве токоподводон используютсянагревательные зажимы из алюминия илисплава алюминия с графитоными прокладками, Однако и здесь электрические контакты кремниевой трубки прямого нагрева н отношении постоянстватемпературы и длительности разогреване решены удонлетнорительно. Из-занего существенно страдает нозпроизнодимость диффузионных процессов. Наиболее близким к изобретению является резистинный электронагреватель, выполненный в виде кремниеной трубки, концы которой заключены в токоподводы,ныполненные в виде металлической оправки из материала высокой проводимости, например из меди в которую заложены по меньшей мере дна граФитовых сектора, контактирующие с трубкой (3.Однако этот нагреватель не дает возможности использования его для диффузионных процессов изготовления полупронодникон с созданием ранномерного 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 секторовсоставляет 2-10.При выполнении оправки из нескольких частей эти части, а также сектора соединены между собой разъемным,например резьбовым соединением.Благодаря выбранному соотношениюдОстигаются наиболее благоприятцыеусловия отвода тепла на концах трубки и обеспечивается очень хорошийконтакт при подключении к источникуэлектрггчесгого токаДля получения надежного контактаоказалось выгодным круглое ггглифовацие кремниевой трубки перед наложением графитовых контактов, а в качЕстве электродного покрытия для графитовых эпектродов выт.одно применяьмедные электроды,При изготовлении графитовые имедные электроды разделяют на нескОлько частей, и в целом подгоняютпо диаметру кремниевой трубки. Длясоединения отдельных частей служатрезьбовые соединения. Медные электро- ЗОды, удерживающие графитовые электроды, снабжают охлаггпением,Для поддержания постоянства и достижения более высоких температур вобъеме кремниевой трубки между графитовыми электродами следует проложить изоляцию из термически стабильного вещества, например слой алюмосиликатных волокон, покрывающий поверхность кремниевой трубки, В ка- щ)честве терггоизоггяции может также применяться т еплоотражающий металлическийкожухИзобретение поясняется чертежом,Открытая с обеих сторон кремниевая трубка 1 длиной около 32 смс внутренним 26 мм и внешним 31 ммдиаметрагц, ца всей внешней поверхности имеет высоколегированцый фосфором приесный гремниевый слой 21 толгциной 05 мм) с удельным сопротивлением 3 и 0 м см, Кремниеваятрубка 1 с обеих концов удерживается в графитовых электродах 3 и 4в форме секторов толщиной 4,5 мм.Графитовые. электроды закреплены в 55медных электродах 5 и б в виде металлической оправки, Как графитовые,так и медные электроды по окружностиохватывают кремниевуго трубку 1 иразделены ца две половинки, которые 60удерживаются вцнтовымги соединениями 7, Графитовые электроды 3 подобраныпо отношению к каждому концу трубкитаким образом, что отношение внешнего диаметра кремниевой трубки г 31 мм)к контактирующей длине секторов графитовых электродов вдоль поверхноститрубки составляет 2:20,На медных электродах 5, 6 укреплены электрические контакты (на чертеже не показаны) для присоединенияк источнику тока. Медные электроды 5,6 снабжены водяным охлаждением, которое изображено лишь на медном электртроде 6, Над нагреваемой частьюкремниевой трубки 1 находится теплоизоляционный слой 8, состоящий изволокон алюмосиликата, толщиной примерно 30 мм. Благодаря этому обеспечивается очень высокое постоянство температуры и при высоких температурах диффузии, Благодаря этомуна большей части кремниевой трубкиможно установить зону очень равномерной температуры.Для достижения температуры диффузии 1300 С прикладывают напряже"ние 10 В и потребляемая сила токаравна 100 Л. Период разогрева составляют 60 мин.Формула изэбретения1. 1.езистивный электронагреватель для диффузионных процессов изготовления полупроводников, выполненный в виде кремниевой трубки, концы ко" торой заключены в токоподводы, выполненные в виде металлической оп" ранки из материала высокой проводимости, например - из меди, в которую заложены по меньшей мере два графитовых сектора, контактирующие с трубкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности температурного поля и сокращения времени нагрева, соотношение диаметра трубки к длине секторов составляет 2-10.2 Злегтронагреватель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 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 экспертизе1, Заявка ФРГ Р 2253411,В 01 Р 17/32, 1975.2, Заявка ФРГ 9 2340225,В 01 Г 17/32, 1976.3. Патент Германии Р 545793,21 )г 21/01, 1932.697066 ставитель О. Щедринахоед И.Келемам Корре актор В. Фельдман Бутяга акаэ 6620/6 ЦН ен СССР ре ытий с 5 ушд, 4 лиал ППП фПатентфф, г. ужгород, ул. Проектная, Тираж 944 ИИПИ Государствпо делам иэоб 3035 Москва ХПодписи ного комитета твний н откр Ра ская наб