RU179406U1

RU179406U1 - Контейнер для отжига и активации ионно-легированных слоёв карбидкремниевых пластин

Info

Publication number: RU179406U1
Application number: RU2017112123U
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Малаханов; Марина Юрьевна Некрасова; Алексей Николаевич Школин; Николай Александрович Брюхно; Максим Витальевич Степанов; Юрий Иосифович Фокин
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-05-14

Abstract

Полезная модель относится к области электронной техники, в частности к производству приборов на основе карбида кремния. Контейнер содержит основание в виде цилиндра, состоящего из базового полуцилиндра 1 и прикладного полуцилиндра 2, которые в собранном состоянии накрываются крышкой 3 с буртом. В полуцилиндрах 1, 2 выполнены прорези 4 с выемками 5. На эти прорези 4 устанавливаются пластины 6. На цилиндрических поверхностях полуцилиндров 1,2 просверлены радиальные отверстия 7 в прорези 4. В глубине прорезей 4 базового полуцилиндра 1 симметрично расположены упоры 9. Контейнер выполнен из графита. При этом толщина цилиндрической стенки h>1,5⋅10м, а диаметр радиальных отверстий d≤h. Для зарядки контейнера в прорези 4 базового полуцилиндра 1 вносятся пластины 6 до касания упоров 9. Затем приближают прикладной полуцилиндр 2, соединяют его с базовым полуцилиндром 1 и накрывают крышкой 3. Производят откачку воздуха, который надежно удаляется через радиальные отверстия 7, и после термообработки контейнера с пластинами снимают крышку 3, разъединяют полуцилиндры 1, 2, и удаляют пластины 6 из прорезей 4 базового полуцилиндра 1. Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить высокое качество отжига и активации карбидкремниевых пластин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области электронной техники, в частности к производству диодов Шоттки, радиационно-стойких мощных биполярных транзисторов и других приборов на основе карбида кремния.

Известен контейнер для безокислительного структурного отжига поковок, включающий корпус с желобами, заполняющимися сыпучим жаростойким материалом, крышку с ножами, при этом в корпус дополнительно установлена внутренняя камера с перфорированными стенками для размещения поковок, при этом полость между наружным и внутренним контейнерами заполнена материалом, формирующим при отжиге безокислительную среду [патент РФ № 2144170].

Известный контейнер не может быть использован для отжига пластин на основе карбида кремния.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, принят контейнер для отжига пластин, включающий корпус и, по меньшей мере, одну крышку, выполненные из тугоплавкого материала [патент на полезную модель РФ № 49204]. В качестве тугоплавкого материала применен монокристаллический Al₂O₃, при этом нижняя часть контейнера или подставка, установленная на нижней крышке контейнера, снабжена рядами вогнутых дугообразных прорезей, ширина которых выполнена не менее ширины устанавливаемых в прорези пластин сапфиров. Контейнер может быть выполнен прямоугольной, квадратной, овальной или круглой формы. При выполнении контейнера круглым с цилиндрической стенкой, он имеет верхнюю и нижнюю крышки в виде круглых шайб, выступающих за габариты цилиндра.

Недостатком такой конструкции является невозможность отжига и активации карбидкремниевых пластин, т.к. для такой термообработки необходимо создание вакуума не менее 5⋅10^-1 мм ртутного столба во избежание окисления кислородом воздуха, а контейнер состоит из плотно соединенных стенки и крышек без отверстий для удаления воздуха для отжига и активации пластин.

Целью полезной модели является обеспечение высокого качества отжига и активации карбидкремниевых пластин.

Указанная цель достигается тем, что контейнер для отжига и активации ионно-легированных карбидкремниевых пластин выполнен из тугоплавкого материала и включает цилиндрическую стенку из двух кольцевых полуцилиндров с прорезями, ширина которых не менее ширины устанавливаемых в прорези пластин, и крышку в виде круглой шайбы, выступающей за габариты цилиндра.

Новым в контейнере для отжига и активации ионно-легированных карбидкремниевых пластин является выполнение контейнера из графита и снабжение просверленными в прорези цилиндрической стенки радиальными отверстиями.

При вакууме 5⋅10^-1 мм ртутного столба средняя длина свободного пробега молекул воздуха составляет λ_ср≈0,5⋅10^-3 м [Механика. Молекулярная физика и термодинамика: учебное пособие/ И.В. Савельев, под общ. Редакцией В.И. Савельева. - М.: КНОРУС, 2012. - 528 с., стр. 485]. Диаметр отверстий для откачки воздуха должен быть d_oтв≈3λ_ср, т.е. d_cp≈1,5⋅10^-3 м. С другой стороны, отверстия не должны влиять на прочность конструкции, т.е. должны быть меньше толщины стенки d_oтв≤h_cт. На этом основании принимаем минимальную толщину стенки h_cт>1,5⋅10^-3 м, а диаметр отверстия d_oтв≤h_cт.

На фиг. 1 представлен продольный разрез контейнера в сборе, а на фиг. 2 - поперечное сечение А-А контейнера. Контейнер содержит основание в виде цилиндра, состоящего из базового полуцилиндра 1 и прикладного полуцилиндра 2, которые в собранном состоянии накрываются крышкой 3 с буртом. В полуцилиндрах 1, 2 выполнены прорези 4 с выемками 5. На эти прорези 4 устанавливаются пластины 6. На цилиндрических поверхностях полуцилиндров 1, 2 просверлены радиальные отверстия 7 в прорези 4. На верхних краях ребер прорезей 4 прикладного полуцилиндра 2 выполнены скосы 8. В глубине прорезей 4 базового полуцилиндра 1 симметрично расположены упоры 9. На крышке 3 имеется технологическое отверстие 10.

Используется контейнер следующим образом. Для зарядки контейнера базовый полуцилиндр 1 устанавливается на наклонную поверхность под углом 15-20° внутренней стороной вверх по наклонной поверхности, и пинцетом пластины 6 вносятся в прорези 4 до касания упоров 9, обеспечивающих центрирование и опирание пластины 6 по ее краям. После установки в прорези 4 всех пластин 6 сверху по наклонной поверхности приближают прикладной полуцилиндр 2 внутренней стороной по наклонной поверхности и соединяют полуцилиндры 1, 2. Скосы 8 на верхних краях ребер прорезей 4 прикладного полуцилиндра 2 необходимы, чтобы избежать повреждений пластин 6 при присоединении полуцилиндров 1, 2. После этого контейнер накрывают крышкой 3, и помещают в печь с резистивным цилиндрическим графитовым нагревателем [Интернет источник http://fetmag.mrsu.ru/2011-1/pdf/HeaterModelling.pdf], и производят откачку воздуха до давления не более 5⋅10^-1 мм ртутного столба, который удаляется через радиальные отверстия 7, площадь поперечного сечения которых и длина обеспечивают надежное удаление остатков воздуха из контейнера. После включения нагрева до температуры 1600°С контейнер выдерживается при такой температуре 20 минут и охлаждается до комнатной температуры. Затем контейнер снимается манипулятором за отверстие 10 в крышке 3. После снятия крышки 3 разъединяют полуцилиндры 1, 2, и пинцетом удаляют пластины 6 из прорезей 4 базового полуцилиндра 1.

В качестве материала контейнера используется графит, имеющий высокую температуру плавления и легко поддающийся механической обработке лезвийным инструментом - резцами и сверлами.

Использование предлагаемого технического решения позволяет обеспечить высокое качество отжига и активации карбидкремниевых пластин.

Claims

Контейнер для отжига и активации ионно-легированных карбидкремниевых пластин, содержащий корпус с основанием, выполненный в виде цилиндра, стенка которого состоит из двух полуцилиндров с выполненными в них прорезями, ширина которых не менее ширины устанавливаемых в них упомянутых пластин, и крышку в виде круглой шайбы, выступающую за габариты цилиндра, отличающийся тем, что он выполнен из графита и состоит из базового и прикладного полуцилиндров, в стенках которых просверлены радиальные отверстия для откачки воздуха из контейнера, причем верхние края стенок прорезей, выполненных в стенке прикладного полуцилиндра, имеют ребра со скосами, а в стенке базового полуцилиндра для центрирования упомянутых пластин установлены упоры, при этом толщина h_ст стенки контейнера составляет h_ст>1,5⋅10^-3 м, а диаметр d_отв радиальных отверстий - d_отв ≤ h_ст.