УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН Советский патент 1994 года по МПК H01L21/324 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при термообработке полупроводниковых пластин в процессе создания приборных структур, а также для изготовления полупроводниковых пластин-подложек, в частности для термокомпрессионной диффузионной сварки полупроводниковых пластин.

Целью изобретения является обеспечение высокотемпературной термокомпрессионной попарной сварки полупроводниковых пластин.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство состоит из кварцевой трубы 1, кварцевой кассеты 2, средства 3 для центровки и удержания пластин, узла 4 регулировки усилия сжатия пластин, опоры 5, набора плоскопараллельных шайб 6, штока 7 с шаровой опорой 8, пластины 9.

Устройство содержит нагреваемую кварцевую трубу с внутренним диаметром 96 мм диффузионной печи 125/3 и кварцевую кассету 2, корпус которой выполнен в виде прямоугольного основания, сваренного из кварцевых трубок диаметром 6 мм. К основанию приварены стойки таким образом, чтобы расстояние между двумя центральными стойками было 146 мм, а две остальные стойки располагаются на расстоянии 200 мм друг от друга. К основной стойке на расстоянии 42 мм от основания корпуса кассеты приварена шаровая опора, к которой поджимается одна из плоскопараллельных шайб 6, имеющая в центре одной из сторон углубление сферической формы. К трем остальным стойкам приварена кварцевая труба диаметром 18 мм, причем ось трубы и ось шаровой опоры первой стойки соосны. В трубе перемещается шток 7 из кварцевой трубы диаметром 12 мм, причем этот шток имеет шаровую опору 8, которая упирается в углубление в центре одной из плоскопараллельных шайб 6. В шток упирается винт узла 4 регулировки усилия сжатия.

Между плоскопараллельными шайбами помещается пакет пластин 9 кремния диаметром 76 мм толщиной 0,35 мм. Пластины собираются таким образом, чтобы соприкасались их рабочие полированные поверхности. Конструкция при использовании стандартных диффузионных печей СДО 125/3 позволяет одновременно обрабатывать более 300 стандартных пластин.

Вынос узла регулировки усилия сжатия пластин из зоны трубы нагревательной печи обеспечивает возможность регулировки усилия поджатия непосредственно в процессе термообработки: винт через подвижной шток передает усилие на одну из плоскопараллельных шайб, прижимающих обрабатываемые пластины одну к другой и ко второй плоскопараллельной шайбе, в свою очередь, опирающейся на опору корпуса кассеты. Такая конструкция не только улучшает эксплуатационные характеристики устройства, так как облегчает работу оператора и позволяет менять величину усилия сжатия пластин непосредственно в процессе одной термообработки, но и позволяет использовать стандартные детали из обычных материалов (металлические винт и гайку, стандартные пружины). Изготовление корпуса кассеты и подвижного штока средства для нагружения пластин из кварца из-за низкой теплопроводности этого материала практически исключает нагрев узла регулировки усилия сжатия пластин в процессе термообработки.

Конструкция кварцевой кассеты позволяет значительно увеличить нагружающее усилие, что улучшает контакт рабочих поверхностей полупроводниковых пластин, что, в свою очередь, гарантирует повышение качества обработки пластин. В частности, при диффузионной сварке создание контакта рабочих поверхностей пластин по всему диаметру обеспечивает равномерность и однородность сваривающего окисла. Использование набора пружин, с помощью которых регулируется степень подпружинивания прижимной шайбы к корпусу кассеты, позволяет изменять усилие сжатия полупроводниковых пластин в широком диапазоне, т.е. улучшаются эксплуатационные характеристики устройства.

Кроме того, для исключения сдвига пластин и разориентации пластин друг относительно друга по базовому срезу необходима строгая центровка пластин в собираемом пакете. Для этих целей в данной конструкции в качестве опоры-носителя, на которую устанавливаются полупроводниковые пластины, используется съемная призма с углом при основании 120-135^о. Полупроводниковые пластины базируются на базовый срез и одну из точек базовой поверхности периферии пластин, что практически исключает нежелательный разворот пластин друг относительно друга. Наличие съемной опоры позволяет при использовании одной и той же кассеты обрабатывать пластины разного диаметра.

Для исключения растрескивания в процессе термообработки пластин или кассеты из-за разного коэффициента линейного расширения кварца и полупроводникового материала в данной конструкции предусмотрено выполнение опорной призмы и плоскопараллельных шайб из того же полупроводникового материала, из которого изготовлены термообрабатываемые полупроводниковые пластины.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и направлено на обеспечение высокотемпературной термокомпрессионной попарной сварки полупроводниковых пластин. Для достижения поставленной цели устройство содержит печь с горизонтальной трубой и кварцевую кассету, средство для центровки и удержания пластин, узел регулировки усилия сжатия пластин. Средство для центровки и удержания пластин выполнено в виде опоры и набора плоскопараллельных шайб из полупроводникового материала, покрытых нитридом кремния. Между средством для центровки и удержания пластин и узлом регулировки усилия сжатия пластин дополнительно введен подвижный шток, содержащий шаровую опору. Узел регулировки усилия сжатия пластин находится вне трубы печи. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, включающее печь с горизонтальной трубой и кварцевую кассету, средство для центровки и удержания пластин, узел регулирования усилия сжатия пластин, отличающееся тем, что, с целью обеспечения высокотемпературной термокомпрессионной попарной сварки полупроводниковых пластин, средство для центровки и удержания пластин выполнено в виде опоры и набора плоскопараллельных шайб из полупроводникового материала, покрытых нитридом кремния, между средством для центровки и удержания пластин и узлом регулировки усилия сжатия пластин дополнительно введен подвижный шток, содержащий шаровую опору, а узел регулировки усилия сжатия пластин находится вне трубы печи. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток выполнен из кварца или полупроводникового материала. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования устройства для обработки полупроводниковых пластин разного диаметра, средство для центровки и удержания пластин выполнено съемным.