Способ получения полых кремниевых труб

Способ получения полых кремниевых труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЬК КРЕМНИЕВЫХ ТРУБ вытягиванием их из расплава на вращаемую затравку вформе кольца при боковом и донном нагреве тигля с расплавом, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянства толщины стенки трубы по всей длине, для нагрева тигля с расплавом устанавливают отношение удельных тепловых потоков , подводимых к боковым стенкам тигля и к его донной части, равным 0,4-0,6 и вытягивание ведут из кольцевой части расплава с диаметром 0,4- 0,9 от диаметра тигля.2. Способ по П.1, отличающийся тем, что затравку вращают со скоростью равной -7^7-—п dгде d - наружный диаметр трубы.сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 30 В 15/34, 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (2 I ) 2329105/22-26 (22) 02,03.76 (46) 23.03.87. Бюл. 1Ф 11 (72) В,Е.Бевз, Л.Е.Березенко, С.И,Гашенко, Н.Н.Данипейко, Ю.В.Епихин, Ю.Н.Тимошин и Э.С.Фалькевич (53) 621.315.592 (088.8), (56) Пат. ФРГ 1917016, кл. 12g от

2.04,69.

Пат. США 2890976, кл. 23-273, от 16. 06.59, Ав, св. СССР 457257, кл. В 01 J 17/18 от 13 ° 10.72. (54) (57) I . СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ

КРЕМНИЕВЫХ ТРУБ вытягиванием их из расплава на вращаемую затравку в форме кольца при боковом и донном нагреве тигля с расплавом, о т л и — . ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянства толщины стенки трубы по всей длине, для нагрева тигля с расплавом устанавливают отношение удельных тепловых потоков, подводимых к боковым стенкам тигля и к его донной части, равным

0,4-0,6 и вытягивание ведут из кольцевой части расплава с диаметром 0,40,9 от диаметра тигля.

2. Способ по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что затравку вращаO

15 54rl Е ют со скоростью равной -- —— ю где d — наружный диаметр трубы.

С::

Фс

687654

15 — О, 57., Изобретение относится к области. металлургии полупроводниковых материалов и может быть применено в полупроводниковой промышленности.

Известны способы получения профильных изделий, основанные на принципе капиллярного формообразования, причем заданная форма изделия создается с помощью различных формообра— зующих устройств.

В соответствии с патентом полые тела получают осаждением материала из его газообразного соединения на поверхности тела-держателя с последующим удалением тела-держателя высверливанием или выжиганием. Этот способ является малопроизводительным и дорогостоящим, Кроме этого, не исключено загрязнение получаемого изделия материалом держателя, а также его загрязнение в процессе высверливания или выжигания.

В соответствии с патентом профильные полупроводниковые материалы получают либо введением в расплав вместе с затравкой детали, имеющей форму изделия, либо введение в затравку стержней, имеющих форму отверстия заданного изделия, Наиболее близким к предложенному техническим решением является способ, согласно которому полые кремниевые трубы вытягивают из расплава в тигле на вращаемую затравку в форме кольца.

Недостаток этого способа состоит в том, что по мере вытягивания толщина стенок труб изменяется.. Целью изобретения является обес— печение постоянства толщины стенок трубы по всей длине, С этой целью для нагрева тигля с расплавом устанавливают отношение удельных тепловых потоков, подводимых к боковым стенкам тигля и к его донной части, равными О, 4-0, 6, а вытягивание ведут из кольцевой области расплава с диаметром 0,4-0,9 от диаметра тигля, при этом затравку вращают со скоростью, равной

15 5 — 4d где d — - наружный диа1

9 метр трубы.

Кольцевая переохлажденная область диаметра 0,4-0,9 диаметра тигля в приповерхностных слоях расплава создается восходящим конвективным потоком в центре тигля и подогревом пе20

55 риферийной части расплава непосредственно от нагревателя. Восходящие конвективные потоки создаются в расплаве при отношении удельных тепловых потоков, подводимых к боковой и донной частям тигля, равном 0,4-0,6.

Кроме того, на столбик расплава в мениске действуют три силы. собственный вес, сила поверхностного натяжения и центробежная сила, Изменяя скорость вращения трубы,, можно изменять центробежную силу и тем самым регулировать форму мениска ° Скорость вращения трубы должна быть оптимальной и рассчитывает15 5 — 4d ся по формуле п а с1 где n — скорость вращения трубы, об/мин, d — наружный диаметр трубы в метрах, При малых скоростях вращения наблюдается постоянное утолщение стенки трубы до величины внутреннего диаметра кольца переохлажденной области, а при увеличении скорости выше оптимальной стенка трубы утоньшается и может привести к разрыву мениска.

Пример. Кремниевые поликристаллические трубы диаметром 100 мм выращивают в вакууме при остаточном давлении 1 10 торр. В качестве затравки используют графитовое кольцо.

Вес загрузки 3,0 кг. Применяют тигли из синтетического кварца диаметром 200 мм с плоским дном. В качестве источника тепла используют графитовый нагреватель сопротивления с внутренним диаметром 230 i мм, толщиной 10 мм и высотой 90 мм. Фрезеровка нагревателя осуществлялась на 24 ламели. Диаметр отверстия в донной части нагревателя составлял

50 мм. Недофрезеровка ламелей в верхней части составляла 22 мм, фрезеровка донной части ламелей — 70 м.

Нагревательный элемент экранировали четырьмя боковыми цилиндрическими экранами и четырьмя донными экранами в виде кругов, расположенных на нижнем штоке, Отношение удельных тепловых потоков рассчитывают по формуле у 2 Б Б 8 см 160 мм 395 см =

К > ЪВЬ

7 см 220 мм 575 см

Составитель В.Безбородова

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор P . Êèñåëåâ à

Заказ 908/3 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 687654 4 где g, g — удельные тепловые пото- 1,8 мм/мин. Толщина трубы — 4+1 мм, ки к боковым стенкам тип проводимости — P, удельное сопро тигля и его донной час- тивление — 30 Ом"см. ти соответственно; По разработанному способу изготов1, 1 — длина токоведущих ламе- 5 лены и испытаны трубы диаметром 70лей и боковых стенок и 110 мм, В опытном порядке получены дна тигля трубы диаметром 180 и 215 мм.

S, S — поперечное сечение токо- Длина каждой трубы ограничивалась ведущих ламелей у боко- рабочим ходом существующих установок вых стенок и дна тигля; 10 вытягивания и составляла 700-800 мм.

Sо, S — площади боковой и донной частей нагревателя. Изготовленные трубы испытывались

Скорость вращения трубы составля- при производстве полупроводниковых ет 48 об/мин; скорость вращения тиг- приборов в процессах диффузии и окисля — 4 об/мин, скорость вытягивания 15 ления. Предполагается применение изменялась по линейной программе: труб в качестве химических реактоначальная — 4,0 мм/мин и конечная ров и др °