[发明专利]半导体热件的制造方法

说明书

本发明属于半导体热源技术，特别是关于一种半导体热件的制造方法。

随着半导体工业及电热技术的迅猛发展，尤其是电热膜技术的掘起，其电热原件发热时无明火，使用安全、热惯性小便于恒温控制、电热转换效率高，从而获得广泛应用。如PTC（电热陶瓷）是将某些元素的化合物（如硫酸钠、钛酸钡等）与瓷粉等耐热材料混合成型，在窑炉中焙烧而成，其导电特性为正温度系数，电阻随温度升高而增大，达到居里温度时突增而达到控温，在300℃以下使用。又如DZR（电子电热处理），是采用导电材料加无机或有机成膜剂间接喷涂在耐高温绝缘体的表面上，经烧结而形成微观网络导电涂层。CN1034107A（申请号88100015.9）提供的DZR技术是用SnCl₄·5H₂O溶于有机溶剂中，加入还原剂（SbCl₃，NH₄F，CF₂COOF等任选一种）使其游离在350～550℃高温空气中分解和还原成该种半导体的二价，一价氧化物和分子混合物（例SnO₂+SnO+Sn）渗镀进耐高温绝缘体而成，专利上还提出用叠加的办法制造大功率电热转换体。PTC在通电后表现为整体带电，不能制成容器直接装置液体加热;而目前的DZR技术处理工艺较为落后、成品的可靠与一致性较差，不能保持高透光度，且使用温度受到限（300℃以下）。

本发明的目的是选用能形成高温辐射半导体的元素及其化合物，采用喷溅雾化工艺制备大面积的辐射层，其热效率高、透明度高，并可在超过300℃的温度下使用。

本发明根据晶格缺陷理论，严格选择半导体元素的禁带宽度，调整原子的附加能级，在一定热场条件下，使之形在原子间的离子键和共价键结合，然后使辐射层晶格有序化，即可获化学稳定性和热稳定性均好的半导体高温面辐射层。

半导体热件制造工艺如附图所示，分为基体净化、扩散源配制、扩散掺杂处理与后处理四个步骤：

（1）基体净化。基体可以是玻璃、搪瓷、陶瓷、耐温橡胶、耐温塑料、各种层压材料以及云母、石英等耐温绝缘材料。玻璃、搪瓷、陶瓷先用洗涤剂和清洁水洗去表面污物，再用无离子水洗净，必要时需用5%的HF或10～20%KOH（或NaOH）溶液处理，然后用无离子水和无水乙醇二次净化，呈中性后进行干燥。耐温橡胶，耐温塑料及层压耐温绝缘材料采用除尘净化法处理。净化最好在超净条件下操作。

（2）扩散源配制。使用的原料品种的配方为：

卤化锡（SnXn，X＝Cl，Br;n＝2，4）60.0～99.0%

卤化镁（MgX₂，X＝Cl，Br）0.0～2.0%

卤化钛（TiXn，X＝Cl，Br;n＝2，4）0.0～2.0%

卤化亚铁（FeX₂，X＝Cl，Br）0.0～2.0%

卤化锑（SbXn    X＝Cl，Br;n＝3，4）0.0～2.0%

正硅酸乙酯（C₂H₅O）₄Si0.0～30.0%

卤化硼（BX₃，X＝Cl，Br）0.0～2.0%

卤化铬（CrX₃，X＝Cl，Br）0.0～2.0%

碳酸铅（PbCO₃） 0.0～10.0%

氟化铵（NH₄F） 0.0～10.0%

配制时用40～70%的无水乙醇、视其溶解的难易程度控制加入30%浓度的盐酸，30～45%浓度的氢氟酸，必要时加入少量王水。

（3）扩散掺杂处理。将净化好的基体上好工夹具置于扩散掺杂窑炉中，升温在一定温度区（300～800℃）将其扩散源充分雾化扩散，使其均匀沉积在基体的表面上。最好是在密闭真空高温炉内进行超净雾化处理，可获得高透光度的均匀高温面辐射层。处理射基体形状、材质不同，其扩散源、处理温度、处理时间及夺强均不同。扩散掺杂时间为10min～3h.，厚度为5～50μm。处理好的基体称为半导体热体。对于玻璃透明基体，为了保持其透明度及可靠性，应先进行离子溅射，形成良好衬底，再进行扩散。这样制成的辐射层均匀，牢固，热承受能力有所提高。

通过调整扩散源的输入量、原料配比、炉温和扩散掺杂时间，可以获得不同厚度、不同表面阻值、不同功率和不同使用温度的辐射面要求值。面辐射层的面阻均值误差在10%以下。