КАССЕТА ДЛЯ ПОСТИМПЛАНТАЦИОННОГО ОТЖИГА СЛОЕВ КАРБИДА КРЕМНИЯ

Полезная модель относится к области электронной техники, а более конкретно - к производству диодов Шоттки, радиационно стойких, мощных биполярных транзисторов и других приборов на основе карбида кремния.
Известны кассеты для отжига карбидкремниевых пластин, состоящие из основания с полостью под пластины, размеры которой больше, чем размеры пластины, использующиеся для импульсного высокотемпературного отжига (интернет-источник http://micromagazine.fabtech.org/archive/04/07/shovlin.html).
Полость под пластину исключает выпадение пластины при транспортировке и манипуляциях.
Импульсный отжиг карбидкремниевых пластин используется при формировании омических и Шоттки-контактов. Если не превышает 1200°C, то в качестве материала кассеты может быть использован Ti, AlN или SiC.
Если же температура нагрева превышает 1200°C, то кассеты выполняется из графита, так как графит практически не взаимодействует с карбидом кремния.
Тем не менее, в таких конструкциях не удается достичь высоких температур отжига, так как кассета забирает часть тепла.
Указанный недостаток устраняется в кассетах, состоящих из основания на котором установлены три поддерживающих штыря, расстояние между которыми позволяет поддерживать пластину (См. патент США №6345150, класс F26B 3/30). Недостаток данной конструкции в том, что при неточной установке пластины на выступы возможен перекос.
Для устранения данного недостатка в кассете можно использовать множество выступов, расположенных по кругу (патент США №7070660, классов H01L 21/00, C23C 16/00).
Однако, при температурах больших 1200°C происходит эрозия поверхности вследствие сублимации с выпариванием кремния, что не позволяет получать качественные полупроводниковые переходы.
Наиболее близкой к предлагаемой является кассета для отжига и активации ионно-легированных слоев карбидкремниевых пластин, состоящая из графитового основания с полостью под пластину, размеры которой больше, чем размеры пластины, и графитовой крышкой с выступом совместимым с основанием, и закрывающей рабочую поверхность пластины. (См. патент США №5981900, класс B23K 10/00).
Вокруг полости под пластину расположен круговой отсек, заполненный карбидкремниевым порошком. За счет увеличенной площади поверхности зерен порошка по сравнению с площадью рабочей поверхности пластины, в ходе сублимации из порошка создается увеличенное количество паров, что препятствует процессу сублимации непосредственно из пластины. Крышка кассеты препятствует быстрому удалению сублимированных паров от рабочей поверхности пластины, что также снижает повреждение рабочей поверхности пластины.
Тем не менее, и в такой конструкции существуют недостатки, такие как загрязнение рабочей поверхности пластины порошком карбида кремния и материалом крышки при манипуляциях и невозможность групповой обработки пластин.
Целью полезной модели является упрощение конструкции кассеты, исключение загрязнений рабочей поверхности и осуществление групповой обработки пластин.
Указанная цель достигается тем, что в предлагаемой кассете для отжига и активации ионно-легированных слоев карбидкремниевых пластин, состоящей из графитового основания с полостью под пластину, размеры которой больше, чем размеры пластины, и графитовой крышкой с выступом совместимым с основанием, и закрывающей рабочую поверхность пластины, отличающуюся тем, что крышка выполнена в виде выемки на дне полости под пластину глубиной h, равной x≤h≤x+100 мкм, где x - наибольшее значение прогиба рабочей поверхности пластины, и с размерами на 2-4 мм меньше размеров пластины, а выступ крышки выполнен с внешней стороны дна основания.
Упрощение конструкции кассеты заключается в том, что она состоит только из одной детали - профилированного основания, которое выполняет также функцию крышки. Используя несколько оснований возможно осуществить групповую обработку, так как основания могут быть скреплены друг с другом выступами с внешней стороны дна основания последующей кассеты и полостью под пластину предыдущей кассеты. Так как рабочая поверхность пластины повернута к выемке на дне полости под пластину, то исключены ее загрязнения за счет микросколов графита и попадания карбидкремниевого порошка, а выбранный зазор между полостью и рабочей стороной пластины из-за малого его пространства исключает сублимацию карбида кремния с рабочей стороны пластины, что позволяет в большинстве случаев отказаться от заполнения кассеты карбидкремниевым порошком. Если глубина полости будет меньше чем x, то может произойти касание рабочей поверхности кассеты с поверхностью графита в выемке. Если же зазор будет больше чем x+100 мкм, то объем пространства между полостью и рабочей стороной пластины увеличится, что ослабит эффект снижения сублимации.
На фигуре 1 изображен вид сверху кассеты, на фигуре 2 изображен разрез кассеты, на фигуре 3 приведен пример группового использования кассет.
Позиция 1 - отверстие для съема обработанной пластины.
Позиция 2 - отверстия под манипулятор для перемещения кассеты в пространстве.
Позиция 3 - выемка на дне полости под пластину.
Позиция 4 - фаска.
Позиция 5 - пластина карбида кремния.
Позиция 6 - выступы с внешней стороны дна основания.
Позиция 7 - полость под пластину.
На фигурах 1 и 2 приведена конструкция кассеты для отжига и активации ионно-легированных слоев карбидкремниевых пластин, состоящая из графитового основания, в котором выточена полость под пластину 7. Диаметр полости на 1-2 мм больше диаметра пластины. На дне полости 7 выполнена выемка 3. Диаметр выемки на 2-4 мм меньше диаметра пластины. Пластину 5 n-типа проводимости с ионно-легированным слоем бора, располагают над выемкой 3 рабочей стороной вниз. При групповой обработке (см. фигуру 3) кассету с загруженной пластиной накрывают второй кассетой, захватывая ее манипулятором для перемещения кассеты в пространстве, за отверстия 2. Выступы 6 с внешней стороны дна основания последующей кассеты накрывают полостью под пластину предыдущей кассеты. Затем стопку кассет помещают в реактор ВЧ-печи, производят откачку воздуха из реактора и включают ВЧ-нагрев. Для пяти кассет с пластинами диаметром 100 мм подводимая мощность должна быть около 40 кВт. Разогревают пластины до температуры 1600°C и выдерживают их в течение 20 минут, а затем, отключая ВЧ-нагрев, охлаждают до комнатной температуры, напустив в реактор аргон при почернении стопки кассет. Произведя разгерметизацию реактора, снимают кассеты манипулятором за отверстия 2 и разгружают пластины пинцетом через отверстие 1. Кроме того, отверстие 1 служит для откачки воздуха из полости 7 под пластину при вакуумировании реактора. Применение таких кассет позволяет одновременно обрабатывать до 20 пластин. Такая конструкция кассет исключает загрязнение рабочей поверхности пластин посторонними веществами, в том числе порошком карбида кремния и графитом от кассет. Также данная конструкция практически исключает сублимацию карбида кремния с рабочей стороны пластины.