Устройство для обработки пластин в газовой фазе

 

(ю) Я1 (и) 733135 А1 (51) 5 СЗОВ25 08

I Al l e

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2590684/22 (22) 07.03.78 (46) 30Л093 Бк)л. Na 39-40 (72) Глущенко В.Н„Ковалев B.И„Федорова ТА (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТИН

В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ

733135

Изобретение относится. преимущественно, к области полупроводникового приборостроения и касается устройств для диффузионного легирования, эпитаксиального наращивания из газовой фазы.

Известно устройство для обработки полупроводниковых материалов, содержащее корпус, нагреваемый до температуры 12001300 С. кварцевую труб, входной конец которой открыт в камеру продувки. Пластины полупроводникового материала устанавливают на держателе, который помещают в зону нагрева кварцевой трубы, через подводящую трубку подают газ-носитель с диффузантом.

К недостаткам данного устройства следует отнести то, что в процессе реакции происходит образование различных побочHblx продуктов, которые конденсируются на выходе кварцевой трубы в зоне пониженной температуры относительно рабочей зоны.

Держатель с полупроводниковыми пластинами в момент загрузки и выгрузки проходит через этот конденсат,, а если он в жидком виде, то через его пары, При механическом движении держателя конденсат отслаивается и осыпается на пластины, загрязняя их, а пары способны вызвать даже эрозию поверхности полупроводниковой пластины.

Известно также устройство, представляющее собой печь для термической обра. ботки полупроводниковых приборов, Данное устройство включает нагревательную печь и кварцевую трубу, выход которой открыт в атмосферу. Кремниевые пластины размещают в трубе на держателе. а через вводную трубку подают газ-носитель с диффузантом.

В данном устройстве с целью устранения образования продуктов реакции на выходе кварцевой трубы нагревательный элемент удлинен и охватывает выходную часть трубы.

Для реализации этого устройства требуется как усложнение конструкции нагревателя. так и увеличение потребляемой им мощности. Кроме того. не устраняется полностью образование конденсата, так как выход трубы находится в контакте с внешней средой при нормальной температуре. При этом лишь сокращается длина зоны осаждения побочных продуктов реакции.

Решением, наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство содержащее нагреватель, реакционную камеру с размещенными внутри ее держателем с полупроводниковыми пластинами и с

40 отводной трубкой. Крышка с отводной трубкой, соединенная с держателем для пластин, служит для скапливания и последующего выдувания газом продуктов реакции без их попадания в рабочую зону реактора.

Основным недостатком данного устройства является то, что продукты реакции остаются на выходе реакционной камеры в течение самого процесса. При малых скоростях газового потока возможно их попадание в рабочую зону реактора. При загрузке и выгрузке пластины хотя и не проносятся сквозь зону конденсата, но сама крышка с конденсатом должна быть снята с реакционной камеры и выдвинута вместе с пластинами, что не исключает попадание паров конденсата на пластины с держателем.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что, с целью предотвращения конденсации отводящих газов в зоне обработки пластин в камере размещена вертикальная перегородка с отверстием, в которое установлен патрубок для отвода газов в виде наклонной трубки.

Причем площадь поперечного сечения отверстия в перегородке составляет 1 — 157О от площади поперечного сечения камеры.

На чертеже показано предлагаемое устоойство.

Устройств содержит корпус с вмонтированным нагревателем 1. Внутри нагревателя 1 установлена реакционная камера 2, в которой размещен держатель 3 с обрабатываемыми полупроводниковыми пластинами

4. В реакционной камере 2 имеется зона образования конденсата 5, показанная от пунктирной линии к выходу реактора, и рабочая зона б.

Между рабочей зоной 6 и началом зоны образования конденсата 5 размещена вертикальная перегородка 7 с отверстием по центру. в которое установлен патрубок 8 для отвода газов в виде наклонной трубки.

Для отвода продуктов реакции устройство имеет вытяжную вентиляцию 9.

Выход реакционной камеры ограничен от внешней среды теплоизолирующим экраном 10.

Работа предлагаемого устройства на операции диффузии заключается в следующем.

Изделия, например полупроводниковые пластины 4, устанавливают на держателе 3, после чего держатель 3 помещают в реакционную камеру 2, в рабочую температурную зону 6;

Между температурной зоной внедрения процесса и зоной образования конденсата размещают перегородку 7 с вмонтирован733135 ной трубкой 8, а выход камеры 2 закрывают теплоизолирующим экраном 10.

После прогрева пластин 4 с держателем

3 до определенной температуры в реакционную камеру 2 подают необходимую парогазовую смесь (например, РС!э в потоке кислорода и азота).

При прохождении парогазовой смеси через реакционную камеру, т.е. через рабочую зону, образуется продукт реакции. который может быть в виде твердых или жидких конденсатов.

Через отверстие в перегородке 7 они поступают в отводную трубку 8, и через нее в вытяжную вентиляцию 9.

При этом продукт реакции минует зону образования конденсата в реакционной камере. т.е. стенки камеры 2 изолированы от конденсата, и выход реакционной камеры 2 свободен от загрязнений.

По окончании процесса диффузии перегородку 7 с вмонтированной трубкой 8 вынимают иэ реакционной камеры 2, после чего выгружают держатель 3 с обработанными пластинами 4. В данном случае полупроводниковые пластины 4 полностью изолированы от контакта с продуктом реакции, т.е. конденсатом, который отрицательно влияет на качество их обработки, а следовательно, и на качество изготавливаемых полупроводниковых приборов.

Если на выходе отводной трубки скапливаются не твердые, а жидкие продукты реакции, например при диффузии фосфора остатки метафосфорной кислоты, то суженФормула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ПЛАСТИН В ГАЗОВОЙ ФАЗЕ, включающее реакционную камеру, установленный внутри нее держатель для обрабатываемых пластин и пэтрубки для ввода и вывода газа. отличающееся тем, что, с целью предотвращения конденсации отводящих газов ное сечение отводной трубк 18, которое выбрано из соотношения (1-15) 4 от поперечного сечения реакционной камеры 2, повышает скорость течения газового потока

5 в совокупности с наклоном отводящей трубки относительно горизонтальной оси реакционной камеры 2, Наклон трубки 8 относительно горизонтальной оси камеры 2 под углом 0 — 45 по10 зволяет в полной мере удалять жидкие, зачастую токсичные продукты реакции. Наклон трубки 8 необходим для обратного стекания жидкости в зону повышенной температуры, парообразования ее и повтор15 ного выдувания, и так до полного их удаления.

Загрузка следующей партии пластин для обработки и работа устройства происходит в той же последовательности, что описа20 на выше.

Таким образом, конструкция данного устройства позволяет предотвратить KQHденсацию отводящих газов в зоне обработки пластин, за счет чего повышается

25 качество изготавливаемых полупроводниковых приборов и производительность труда. (56) Патент Японии

30 N 41-78035. кл, кл. 99(5) В 12, 99 (5) С 23, 1967.

Патент Японии

N. 47-10174, кл. 99(5) В 12, 1972.

Патент Японии

35 Иг 50-7420. кл. 99(5) В 15 Н 01 1 32/202, 1975. в зоне обработки пластин, в камере размещена вертикальная перегородка с отвер40 стием, в котором установлен патрубок для отвода газов в виде наклонной трубки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения отверстий в перегородке составляет 1 - 157ь

45 от площади поперечного сечения камеры.

733135 т З

Текред M.Ìîðãåíòçë Корректор М. Ткач

Редактор О. Юркова

Тираж Подписное

HflG "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4!5

Заказ 3188

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101