Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур



Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур
Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур
Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур
Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур
Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур
Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур

 


Владельцы патента RU 2425431:

Закрытое Акционерное Общество "Научное и технологическое оборудование" (RU)

Изобретение относится к технике, используемой для нагревания полупроводниковой подложки при выращивании тонких эпитаксильных пленок методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Сущность изобретения: в электрическом контакте нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур, содержащем контактный винт с гайкой, при этом нагреватель содержит основание с отверстиями под винты, выполненное из пиролитического нитрида бора, и размещенную на нем нагревательную спираль, выполненную из пиролитического графита, контактный винт и гайка выполнены из металла, при этом гайка подпружинена относительно основания нагревателя пружинным элементом из пиролитического нитрида бора. Пружинный элемент может быть выполнен в виде диска с центральным отверстием, в котором с зазором размещен винт, при этом диск контактирует с гайкой, а между диском и основанием нагревателя размещено упорное кольцо, контактирующее с периферией диска. Обеспечивается упрощение изготовления электрического контакта и возможность значительного уменьшения его размеров, в результате уменьшаются габариты ростового манипулятора и уменьшается минимально возможное расстояние между полупроводниковой подложкой и нагревателем, что позволяет уменьшить выделение тепла в вакуумной камере. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к технике, используемой для нагревания полупроводниковой подложки при выращивании тонких эпитаксильных пленок и наноструктур методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), в частности, на основе соединений InAlGaN, AlGaN и др.

Одно из основных требований для проведения процессов методом молекулярно-пучковой эпитаксии является нагрев подложки, на которую наращиваются полупроводниковые слои. Исходя из того, что процесс осуществляется в условиях высокого вакуума (≤1·10-5 Па), в установках МПЭ используют для нагревания подложек инфракрасные нагреватели. Как источник азота для выращивания слоев InAlGaN, AlGaN и других содержащих азот тонких пленок используют газообразный аммиак. Использование аммиака накладывает ряд ограничений на материал, конструкцию нагревательного элемента и его электрические контакты. Они должны быть химически и температурно стойкими, выполняться из материалов с высокой чистотой.

Известен электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур, содержащий контактный винт с гайкой, выполненные из пиролитического графита. Винт вставляется в отверстие, выполненное в основании нагревателя, материалом которого служит пиролитический нитрид бора. На основании нагревателя размещена нагревательная спираль из пиролитического графита. Концы нагревательной спирали контактируют с головками винтов (двух или более, в зависимости от необходимости включения всей спирали или ее части), US 5343022.

Контактные винты и гайки изготовлены из того же материала (пиролитического графита), что и контактная спираль. Это обусловлено необходимостью обеспечения одинакового коэффициента расширения при нагревании. В ином случае в устройстве US 5343022 нарушается контакт между контактными винтом и спиралью.

Известен также электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур по патенту US 7420143. Это устройство включает все элементы описанного выше аналога, а также покрытие контактных винтов и гаек, выполненное из пиролитического нитрида бора, что несколько повышает механическую прочность и химическую стойкость электрических контактов, однако является весьма сложным и дорогостоящим.

В качестве прототипа можно принять техническое решение по патенту US 5343022.

Его недостатки (так же, как и устройства по патенту US 7420143) состоят в следующем. Выполнение контактного винта и гайки из хрупкого материала - пиролитического графита - весьма сложный технологический процесс, требующий специального оборудования. При этом, ввиду хрупкости материала, имеет место большой процент брака. По причине хрупкости материала геометрические размеры винта и гайки из пиролитического графита должны быть достаточно большими (~8-10 мм - диаметр резьбы, 12-15 мм - диаметр головки винта и гайки, 8-10 мм - высота головки винта).

Изготовление из пиролитическиго графита контактных винтов и гаек с требуемыми прочностными характеристиками и малыми геометрическими размерами практически невозможно. Вследствие больших размеров контактных винтов и гаек существенно увеличиваются размеры ростового манипулятора, что резко увеличивает его стоимость и усложняет эксплуатацию. Кроме того, большая высота головки контактного винта увеличивает минимально возможное расстояние между полупроводниковой подложкой и нагревателем, что требует увеличения мощности нагревателя для достижения заданной температуры подложки. Выделение при этом излишнего тепла в вакуумной камере ведет к избыточному нагреву находящихся в ней элементов, в частности криопанели, что обусловливает повышенный расход жидкого азота, охлаждающего криопанель.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности изготовления электрического контакта нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур из прочного материала с коэффициентом теплового расширения, отличным от этого коэффициента у пиролитического графита; тем самым решается задача упрощения изготовления электрического контакта и обеспечения возможности значительного уменьшения его размеров; в результате последнего уменьшаются габариты ростового манипулятора и уменьшается минимально возможное расстояние между полупроводниковой подложкой и нагревателем, что позволяет решить задачу уменьшения выделения тепла в вакуумной камере.

Согласно изобретению в электрическом контакте нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур, содержащем контактный винт с гайкой, при этом нагреватель содержит основание с отверстиями под винты, выполненное из пиролитического нитрида бора, и размещенную на нем нагревательную спираль, выполненную из пиролитического графита, контактный винт и гайка выполнены из металла, при этом гайка подпружинена относительно основания нагревателя пружинным элементом из пиролитического нитрида бора; пружинный элемент выполнен в виде диска с центральным отверстием, в котором с зазором размещен винт, при этом диск контактирует с гайкой, а между диском и основанием нагревателя размещено упорное кольцо, контактирующее с периферией диска; пружинный элемент выполнен тарельчатой формы с центральным отверстием, в котором с зазором размещен винт, при этом центральная часть пружинного элемента тарельчатой формы контактирует с гайкой, а его обод контактирует с основанием нагревателя; винт и гайка выполнены из молибдена или тантала.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - вид сверху;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 - узел Б на фиг.2 в увеличенном масштабе, вариант по п.2 формулы изобретения, нагреватель в холодном состоянии, пружинный элемент деформирован и поджат гайкой к упорному кольцу;

на фиг.4 - то же, что на фиг.3, нагреватель в горячем состоянии, деформация пружинного элемента уменьшается;

на фиг.5 - узел Б на фиг.2 в увеличенном масштабе, вариант по п.3 формулы изобретения, нагреватель в холодном состоянии, пружинный элемент деформирован и поджат гайкой к основанию нагревателя;

на фиг.6 - то же, что на фиг.5, нагреватель в горячем состоянии, деформация пружинного элемента уменьшается.

Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур содержит контактный винт 1 с гайкой 2, которые выполнены из металла, в частности молибдена или тантала. Возможно также выполнение контактного винта 1 и гайки 2 из вольфрама, ванадия и других тугоплавких металлов с достаточной механической прочностью. Нагреватель содержит основание 3, выполненное из пиролитического нитрида бора, на котором размещена нагревательная спираль 4, которая выполнена из пиролитического графита. Гайка 2 подпружинена относительно основания 3 нагревателя пружинным элементом из пиролитического нитрида бора. Пружинный элемент в варианте по п.2 формулы изобретения может быть выполнен в виде диска 5 с центральным отверстием 6, в котором с зазором размещен винт 1. При этом диск 5 одной стороной контактирует с гайкой 2. Между диском 5 и основанием 3 нагревателя размещено упорное кольцо 7, контактирующее с периферией диска 5 с другой его стороны.

В варианте по п.3 формулы изобретения пружинный элемент выполнен тарельчатой формы (в виде тарельчатой пружины 8) с центральным отверстием 9, в котором с зазором размещен винт 1; центральная часть пружинного элемента тарельчатой формы контактирует с гайкой 2, а его обод 10 контактирует с основанием 3 нагревателя. Головка 11 винта 1 через электропроводящую (графитовую) шайбу 12 поджата к нагревательной спирали 4.

В исходном (холодном) состоянии в варианте по п.2 формулы изобретения диск 5 деформирован и поджат гайкой 2 к упорному кольцу 7 (фиг.3). При нагревании спирали 4 до температуры около 1200°С нагревается винт 1 и гайка 2. Поскольку у металлических винта 1 и гайки 2 коэффициент теплового расширения больше в сравнении с этим коэффициентом у нагревателя, деформация диска 5 при нагревании винта 1 и гайки 2 уменьшается (фиг.4), однако прижим головки 11 винта 1 к нагревательной спирали 4 через шайбу 12 и, соответственно, электрический контакт между винтом 1 и спиралью 4 сохраняются. Аналогичным образом функционирует электрический контакт в варианте по п.3 формулы изобретения (фиг.5-6).

Реализация отличительных признаков заявленного технического решения обеспечивает важное новое свойство объекта - надежный электрический контакт между нагревательной спиралью 4 и винтом 1 с гайкой 2 при выполнении их и нагревателя из разнородных материалов. Это позволяет выполнить винт 1 с гайкой 2 из металла, что упрощает технологию их изготовления и, практически, предотвращает брак. При этом винт 1 с гайкой 2 могут быть выполнены в несколько раз меньшими по размеру в сравнении с винтом и гайкой из пиролитического графита, которые, в принципе, не могут иметь малые размеры ввиду хрупкости и низкой прочности материала. В результате диаметр винта может составлять 1,5-2 мм, а высота головки винта не превышает 1-1,5 мм.

Таким образом, существенно уменьшаются размеры ростового манипулятора, а также существенно уменьшается минимально возможное расстояние от полупроводниковой подложки до нагревателя.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанные новые свойства объекта обусловливают, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «Изобретательский уровень».

Заявленные электрические контакты изготовлены ЗАО «Научное и технологическое оборудование», г.Санкт-Петербург для использования в установках молекулярно-пучковой эпитаксии, выпускаемых им же.

По мнению заявителя, изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

1. Электрический контакт нагревателя полупроводниковой подложки ростового манипулятора вакуумной камеры для выращивания полупроводниковых гетероструктур, содержащий контактный винт с гайкой, при этом нагреватель содержит основание с отверстиями под винты, выполненное из пиролитического нитрида бора, и размещенную на нем нагревательную спираль, выполненную из пиролитического графита, отличающийся тем, что контактный винт и гайка выполнены из металла, при этом гайка подпружинена относительно основания нагревателя пружинным элементом из пиролитического нитрида бора.

2. Электрический контакт по п.1, отличающийся тем, что пружинный элемент выполнен в виде диска с центральным отверстием, в котором с зазором размещен винт, при этом диск контактирует с гайкой, а между диском и основанием нагревателя размещено упорное кольцо, контактирующее с периферией диска.

3. Электрический контакт по п.1 или 2, отличающийся тем, что пружинный элемент выполнен тарельчатой формы с центральным отверстием, в котором с зазором размещен винт, при этом центральная часть пружинного элемента тарельчатой формы контактирует с гайкой, а его обод контактирует с основанием нагревателя.

4. Электрический контакт по п.1 или 2, отличающийся тем, что винт и гайка выполнены из молибдена или тантала.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к оптоэлектронике, электронике, солнечной энергетике и может быть использовано в технологии производства полупроводниковых приборов и микросхем.

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, а именно фоточувствительных пленок селенида свинца, используемых для изготовления фотодетекторов ИК-излучения в диапазоне длин волн 1-5 мкм.
Изобретение относится к области материаловедения, а более конкретно к способам получения эпитаксиальных оксидных пленок, и может быть применено в области микроэлектроники, акусто- и оптоэлектроники, а также в производстве полупроводниковых приборов.
Изобретение относится к области материаловедения, а более конкретно к способам получения эпитаксиальных пленок, и может быть применено в области микроэлектроники, акусто- и оптоэлектроники, а также в производстве полупроводниковых приборов.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия. .

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия. .
Изобретение относится к технологии эпитаксиального выращивания тонких пленок из газовой фазы. .

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике и может быть использовано в микроэлектромеханических системах в качестве датчиков, при производстве конденсаторов и индуктивностей для средств сотовой телефонной связи, а также для оптической волоконной связи на матричных полупроводниковых лазерах.

Изобретение относится к области электронного материаловедения. .

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам для получения многослойных полупроводниковых гетероструктур. Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, контейнер 3 с емкостями для исходных расплавов, снабженный поршнями 4, многосекционный держатель 14 подложек, камеру роста 5 и каналы для подачи и вывода расплавов. Контейнер 3 с емкостями расположен под многосекционным держателем 14 подложек. Крышка 2 снабжена выступами для удаления излишков расплава. Устройство содержит дополнительные емкости 7 для части используемых расплавов, установленные над контейнером 3, каждая из которых снабжена крышкой 8 с грузом и отверстием с возможностью слива расплава в располагающийся ниже основной контейнер 3. Технический результат изобретения состоит в обеспечении подавления нежелательного взаимодействия примесей в разных ростовых расплавах между собой через газовую фазу, что приводит к повышению технических или электрофизических характеристик получаемых структур. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к металлооксидным тонким пленкам, используемым при изготовлении полевого транзистора. Жидкость для нанесения покрытия с образованием металлооксидной тонкой пленки включает неорганическое соединение индия, по меньшей мере одно из неорганического соединения магния и неорганического соединения цинка, простой гликолевый эфир и диол, причем диол выбран из по меньшей мере одного из диэтиленгликоля, 1,2-пропандиола и 1,3-бутандиола. Изобретение обеспечивает получение металлооксидного тонкопленочного покрытия с необходимым удельным сопротивлением простейшим способом, большой площади, необходимой формы и с большой точностью. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил., 4 табл.
Изобретение относится к технологии точного приборостроения и может быть использовано для изготовления волноводных трактов постоянного и/или переменного сечения миллиметрового диапазона, применяемых в СВЧ приборах. Достигаемый технический результат - повышение качества токопроводящего покрытия внутреннего канала волновода путем повышения точности и адгезионной прочности внутреннего токопроводящего покрытия равномерно по длине волновода. Способ изготовления волноводов миллиметрового диапазона заключается в изготовлении оправки из алюминиевого сплава, наружная поверхность которой повторяет форму внутреннего канала волновода и имеет требуемые шероховатость поверхности и точность размеров, в нанесении на наружную поверхность оправки металлических слоев для формирования токопроводящего покрытия внутреннего канала и корпуса волновода и дальнейшем вытравливании оправки, а также в анодировании оправки и нанесении на ее наружную поверхность методом вакуумной металлизации слоя серебра, на который далее гальванопластическим методом осаждают слой меди до достижения заданной толщины корпуса волновода.

Изобретение относится к области технологии получения монокристаллических пленок кубического нитрида бора c-BN на подложках из полупроводникового кремния и может быть использован, в частности, для создания нового поколения оптоэлектронных приборов, излучающих и принимающих в диапазоне длин волн от УФ до ИК, для радиоэлектронной, атомной и космической промышленности. Способ позволяет получать однофазные пленки c-BN непосредственно на подложке кремния с малыми временными и энергетическими затратами, а также способ прост в управлении процессом осаждения. Для этого в способе осаждения монокристаллической пленки кубического нитрида бора на полупроводниковую кремниевую подложку, включающем процесс химического газофазного осаждения пленки, в качестве источников исходных реагентов используют высокочистый кристаллический бор и аммиак, а в качестве газоносителя используют смесь азота с аргоном в соотношении 10:1. При этом одновременно с процессом химического газофазного осаждения пленки кубического нитрида бора в зоне осаждения формируют ионную плазму азота и аргона с удельной энергией плазмы не менее 1 Вт/см3 и подают на подложку отрицательный потенциал, что обеспечивает возможность получения монокристаллической пленки c-BN непосредственно на подложке из кремния с высокой производительностью процесса и низкой себестоимостью продукции. Перед осаждением пленки кубического нитрида бора кремниевую подложку размещают рабочей поверхностью к потоку смеси исходных реагентов и газоносителя с наклоном относительно направления потока под углом, который выбирают в диапазоне 7÷11°, и в процессе осаждения подложку вращают относительно нормали в центре ее поверхности. Это позволит обеспечить достаточную скорость осаждения и равномерную толщину пленки по всей поверхности подложки. 2 табл.

Изобретение относится к реакторам осаждения с плазменным источником. Установка для плазменного атомно-слоевого осаждения содержит газовую линию от источника химически неактивного газа к расширительному устройству для подачи радикалов, открывающемуся в реакционную камеру, удаленный плазменный источник, систему управления потоком газа из источника химически неактивного газа через удаленный плазменный источник к расширительному устройству для подачи радикалов в течение всего периода плазменного атомно-слоевого осаждения, реактор плазменного атомно-слоевого осаждения, выполненный с возможностью осаждения материала в реакционной камере на по меньшей мере одну подложку посредством последовательных самонасыщающихся поверхностных реакций. Обеспечивается возможность атомно-слоевого осаждения на термочувствительные подложки при очень низких температурах. 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 пр.
Наверх