CS229879B1

CS229879B1 - Method of sealing the silicon tube by sealing

Info

Publication number: CS229879B1
Application number: CS934282A
Authority: CS
Inventors: Jiri Stiller
Original assignee: Jiri Stiller
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1984-07-16

Abstract

Účelem vynálezu je zjednodušeni uzavření křemíkové trubice, použití shodného materiálu, jeko je materiál trubice, e dosažení těsnosti systému uzévěr-trubiee. Tohoto účelu se dosáhne podle vynálezu tím, že po smočení konce křemíková trubice v tevenině křemíku teto řízeně zatuhévá působením rotace křemíkové trubice a tave- niny, rychlosti posuvu křemíkové trubice kolmo k tevenině směrem vzhůru e teploty taveniny. Vynálezu lze využít při příprevě křemíkových trubic používaných jeko difúzních reaktorů při výrobě polovodičových prvků.The purpose of the invention is to simplify the closure of the silicon tube, the use of the same material as the tube material, and the tightness of the closure-tube system. This purpose is achieved according to the invention in that, after wetting the end of the silicon tube in the silicon shell, this controlledly solidifies by the rotation of the silicon tube and the melt, the velocity of the silicon tube moving perpendicularly to the upward direction and the melt temperature. The invention can be utilized in the preparation of silicon tubes used as diffusion reactors in the manufacture of semiconductor elements.

Description

Vynález se týká způsobu uzavření křemíková trubice zatavením.The invention relates to a method of sealing a silicon tube by sealing.

Dosud je tento problém řešen uzavíráním pomocí křemenného nebo křemíkového nástavce, opatřeného kuželovým zébrusem tek, že ne trubici je vnější záhrus. Zhotovení křemíkového nástavce ve tvaru hrníčku je technologicky velmi náročné; uzávěr z křemenného skla ne vždy vyhovuje z důvodů rozdílných koeficientů tepelné roztažnostl křemíku e křemenného skle. Rovněž výroba kuželových zábruaů na trubici 1 uzávěru je velmi náročné ne přesnost a pracnost výroby.To date, this problem has been solved by closing with a quartz or silicon adapter provided with a conical rib that the outer cone is not the tube. Making a silicon cup in the shape of a cup is very technologically demanding; the quartz glass closure does not always satisfy due to different coefficients of thermal expansion of silicon e quartz glass. Also, the production of cone grips on the closure tube 1 is very demanding in terms of manufacturing accuracy and laboriousness.

Vý&e uvedená nedostatky odstraňuje způsob uzavření křemíkové trubice zatavením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se křemíková trubice smočí v tavenině křemíku a tuhnutí taveniny křemíku ve tveru uzávěru se řídí změnami rychlosti rotace křemíková trubice v rozsahu od 10“’ s1 do 1 s’, rychlosti rotace taveniny křemíku v rozsahu od 5 . 10“’ s”’ proti směru otáčení křemíkové trubice do 9 . 10’ s”’ ve směru otáčení křemíkové trubice, rychlosti posuvu křemíkové trubice kolmo k tavenině křemíku směrem vzhůru v rozsahu od 1,5 . 10^ mm . s’ do 10’ mm . s’ a teploty taveniny křemíku v místě rozhra ní tevenina křemíková trubice v rozsahu 1 685 i 5 K.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the method of sealing a silicon tube by sealing according to the invention, which consists in that the silicon tube is wetted in the silicon melt and the solidification of the silicon melt in the closure door is controlled by variations of the silicon tube rotation speed ', the rate of rotation of the silicon melt in the range from 5. 10 “’ s ”’ upstream of the silicon tube until 9. 10 's'' in the direction of rotation of the silicon tube, the silicon tube feed rate perpendicular to the silicon melt upwards of 1.5. 10 µm. with ’up to 10’ mm. s ´ and the temperature of the silicon melt at the boundary of the quartz tube in the range of 1 685 i 5 K.

Vynález zjednodušuje uzavření křemíkové trubice pomocí neoddělitelného uzávěru, který je zhotoven z téhož materiálu, jako je křemíková trubice, postupným zatuháváním taveniny křemíku ve tvaru uzávěru. Předností tohoto způsobu je nižěí pracnost a zaručené těsnost systému trubice-uzévěr.The invention simplifies the closure of a silicon tube by means of an inseparable closure made of the same material as the silicon tube by gradually solidifying the silicon melt in the form of a closure. The advantage of this method is the reduced labor and guaranteed tightness of the tube-closure system.

Předmět vynálezu je popsán pomocí přiloženého výkresu, kde je schematicky znázorněn způsob uzavření křemíkové trubice zatavením. Na horním hřídeli X, které může vykonávat pohyb rotační a posuvný nahoru i dolů, je umístěn držák 2 s křemíkovou trubicí JJ, na kterou postupně zatuhévé tavenine 2 křemíku od nátevu £ ve tveru uzávěru £. Tevenina 1 křemíku je umístěna v kelímku 6, který je uložen ne dolní hřídeli 8, které přenáší na kelímek 6 rotační pohyb. Křemíková trubice J je v místě nátevu X spojene s uzávěrem R.The object of the invention is described with reference to the accompanying drawing, in which schematically a method of sealing a silicon tube is shown. A holder 2 with a silicon tube 11 is placed on the upper shaft X, which can perform rotational and sliding movements up and down. The silicon core 1 is located in a crucible 6 which is mounted on a lower shaft 8 which transmits rotational movement to the crucible 6. The silicon tube J is connected to the cap R at the point of infusion X.

Vynálezu lze využít pro přípravu křemíkových trubic vnějěího průměru 100 mm a vnitřního průměru 85 mm s uzávěrem určených pro difúzní operace při výrobě polovodičových prvků.The invention can be used to prepare silicon tubes having an outer diameter of 100 mm and an inner diameter of 85 mm with a closure for diffusion operations in the manufacture of semiconductor elements.

K tomuto účelu je použito evakuované komory nebo komory obsahující inertní plyn, do které zasahují dva souosé hřídele v dolní a horní části komory. Na horní hřídeli X je umístěn držák £ a křemíkové trubice J. Ne dolní hřídeli 8 je'umístěn kelímek obsahující taveninu 1 křemíku. Kelímek 6 je vyhříván topným tšlesem umístěným po jeho obvodu. Po smočení křemíkové trubice J rotující rychlosti 0,25 s’ v místě nátevu X v tavenině 2 křemíku rotující rychlostí 10”’ s’ souhlasně s rotaci křemíkové trubice £ se na základě vizuálního pozorování nastaví příkon topného tělesa a tím i teplota taveniny 2 křemíku tak, aby vzniklé rozhraní tevenina 2 křemíku - křemíkové trubice £ bylo stabilní. To znamená, že v případě vysoké teploty teveniny 2 křemíku dojde k odtaveni křemíkové trubice £, v případě nízké teploty taveniny 2 křemíku dojde k zatuhnutí teveniny v okolí křemíkové trubice 2.For this purpose an evacuated chamber or a chamber containing an inert gas is used, into which two coaxial shafts extend in the lower and upper parts of the chamber. A holder 8 and a silicon tube J are disposed on the upper shaft X. A crucible containing the silicon melt 1 is placed on the lower shaft 8. The crucible 6 is heated by a heating element located around its periphery. After wetting the silicon tube J at a rotating speed of 0.25 s 'at the point of inflow X in the melt 2 of the silicon rotating at 10' 's' in accordance with the rotation of the silicon tube 6, the power consumption of the heater so that the resulting silicon-silicon tube opening 2 is stable. That is, in the case of a high temperature of the silicon melt 2, the silicon tube 6 is melted, in the case of a low temperature of the silicon melt 2, the melt is solidified around the silicon tube 2.

Po takto vytvořeném stabilním rozhraní je křemíková trubice £ uvedena do pohybu směrem vzhůru kolmo k tavenině 2 křemíku. Rychlost pohybu se mění v rozsahu od 1,5 . 10^ mm . s’ do 10’ mm . s’ na základě vizuálného pozorování vnějšího průměru vznikajícího uzávěru χ tak, aby byl zachován konstantní a roven vnějšímu průměru křemíková trubice £. Postupným snižováním rychlosti rotace taveniny 2 křemíku rychlostí 2 . 10^ s”^ dojde ke zmenšováni vnitřního průměru křemíkové trubice J až k jejímu úplnému uzavření. Dálka uzávěru je 100 až 130 mm.After the stable interface thus formed, the silicon tube 8 is moved upwards perpendicular to the silicon melt 2. Movement speed varies from 1.5. 10 µm. with ’up to 10’ mm. based on visual observation of the outer diameter of the resulting cap χ so as to maintain constant and equal to the outer diameter of the silicon tube. By gradually reducing the rate of rotation of the silicon melt 2 at the rate of 2. In this case, the inner diameter of the silicon tube J decreases until it is completely closed. The closure length is 100 to 130 mm.

Claims

A method of sealing a silicon tube by sealing, wherein the silicon tube is fused in the silicon melt and the solidification of the silicon melt in the form of a closure is controlled by varying the rotation speed of the silicon tube in the range of 10 's · 10 ”'s”' upstream of the silicon tube up to 5. 10 "^ s" 'in the direction of rotation of the silicon tube, the silicon tube feed rate perpendicular to the silicon melt upwards in the range from 1.5. 10 µm. s' and the temperature of the silicon melt at the melt-silicon tube interface in the range t 685 ± 5 K.