Устройство для получения полупроводниковогоматериала

Устройство для получения полупроводниковогоматериала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 810086 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 29.09.78 (21) 2667252/23-26 (23) Приоритет — (32} 29.09.77 (31) Р 2743950.5 (ЗЗ) ФРГ (51) М. Кл.

С 30 В 25/!6

С Ol В 33/02

Гесудврстввккьа кемктетСССР аа делам изобретеккк и аткрытай

Опубликовано 28.02.81, Бюллетень № 8 (53) УДК 621315.592. ..2 (088.&) Дата опубликования описания 2802.81 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Ульрих Руха и Герхард Баровски (ФРГ) Иностранная фирма

"Сименс АГ (ФРГ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к устройствам для получения полупроводникового материала, в частности кремния н.может быть использовано в полупроводниковой технике.

Известны устройства для получения полулроводникового материала осаждением его нз газовой фазы на нагретом носителе, включающие реакционную камеру, герметично установленную на опорной плите, размещенные в ней де1экатели для крепления носителя и средства для подвода и отвода газов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором реакционная камера в виде колокола из кварца или кварцевого стекла размещена в стальном баллоне высокого давления, Пространство между ними заполнено сжатым газом. В устройстве в любом случае должно быть в наличии смотровое окно, сквозь которое необходимо контролировать процессы осаждения и при необходимости измерять также и температуру (1).

Однако установка смотрового окна в кварцевом колоколе относительно трудоемка и дорога. Кроме того, так как окна пригнаны к закруглениям колокола, они вызывают оп-, ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО

МАТЕРИАЛА

2 тические искажения, ибо не могут быть выполнены плоскопараллельными. Это является особенно большим недостатком в том случае, когда через смотровое окно необходимо производить также и измерения, например температуры.

Для устранения этого недостатка смотровое окно вделывают в пластину основания, однако желаемого эффекта достичь при этом

10 не удается, так как независимо от того, где установлено смотровое окно, независимо от температуры окна и стенок реактора во время осаждения оно становится в большей или меньшей степени мутным и/илн по крайней

15 мере отчасти непрозрачным. Точные измерения в этом случае всегда очень затруднены и установленная температура может иметь погрешность до + 50 С.

Цель изобретения — обеспечение контроля процесса осаждения и повышение его mrкости.

С этой целью предложено выполнять в плите отверстие, в которое установлен тубус с

25 контрольным окном, соединенным со сред810086

55 ством контроля процесса осаждения, расположенным снаружи камеры.

Кроме того, средство для контроля процессом осаждения выполнено в виде регулируеМого поворотного зеркала, соединенного с пирометром для измерения температуры полупроводникового материала.

Тубус, преимущественно, выполнен из кварца, керамики или специальной инструментальной стали, а контрольное окно выполнено из кварца и в виде плоскопараллельного диска герметично вплавлено в тубус.

Технологический процесс состоит главным образом в том, что посредством проникновения тубуса внутрь реакционного пространства, прекращено образование силана (кремневодорода) на смотровом окошке. Силаны, ° получающиеся в виде побочного продукта (масла и тд.), являются остаточными продуктами иэ применяемых соединений кремния, например SiHClq или SiCl4, которые выпадают в осадок жидкими, т.е. не осаждаются на кремниевом стрежне и не удаляются в виде газообразных отходов. Они возникают предпочтительно в местах, температура которых для реакции слишком холодна, например приблизительно при 200 С. В стальных реакторах, например, они в значительных количествах проходят вниз к стальной стенке и существенным образом затрудняют наблюдение за кремниевым стержнем. Летучие вещества так же, как реакционный свежий газ, газообразные отходы реакции и летучие промежуточные продукты, оттенены смотровым окном, так как оно расположено во внутренней части тубуса, целесообразнее, если вплавлено. Температура с помощью устройства может быть измерена с относительно высокой точностью около t 5 С и это при температурах осаждения, которые при использовании кремния лежат между,900 С и 1300 С, предпочтительно между 1020 С и 1200 С, в течение всего процесса.

Способ является особенно эффективным при толстых стержнях от трех дюймов и больше, так как здесь это имеет значение. Однако уже для двухдюймовых стержней работа должна проводиться при более низких, т.е. критических температурах для того, чтобы подавить грубокристаллические структуры.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — контрольное окно и окружающие его части реакционной камеры, Предлагаемое устройство включает реакционную камеру 1, выполненную из кварца в виде колокола. Камера 1 установлена в резервуаре 2 высокого давления на основании

3, выполненном из серебряной пластины, которая лежит на опорной плите 4. Камера

lO

25 зо

4О

1 в нижней части имеет фланец 5. Для улучшения герметизации камеры 1 в основании 3 предусмотрено уплотнительное кольцо 6. Внутри камеры размещены держатели 7 для крепления носителя 8, которые являются одно.. временно электродами для подвода электрического тока. В центре опорной плиты 4 имеются две коаксиачьно установленные трубки

9 и 10 для подвода и отвода газов соответственно.

В опорной плите 4 выполнено также отверстие, в которое с помощью уплотнения 11 установлен тубус 12 с контрольным окном 13

Под тубусом установлено регулируемое поворотное зеркало 14, которое связано со средством 15 наблюдения или контроля температуры.

При известных условиях фланец 5 также может быть упразднен и в соответствии с этим толщина стенки колокола 1 также у своего нижнего края должна совпадать с толщиной стенок в остальных частях колокола или даже быть суженной. Колокол 1 в своей верхней части закруглен и образует свод, вследствие чего посредством сжатого газа задана усиленная несущая способность.

Сжатый газ находится в окружающем колокол 1 оазервуаре 2 высокого давления, который может, например быть стальным. Этот резервуар 2 высокого давления оснащен местом впуска 16 для инертного газа, в частности азота. Манометр 17 позволяет контролировать давление газа в резервуаре 2 высокого давления, которое известным образом установлено на высокое значение т.е. на несколько атмосфер. В резервуаре имеется смотровое окно 18.

Устройство работает следующим образом.

Несущие тела 7 носителя 8 вставляют в их оба держателя (в плоскости чертежа расположен держатель 7) и соединяют проводящей перемычкой (не показано). Затем колокол 1 устанавливают, в данном случае при промежуточном монтаже уплотнения 6, на серебрянную пластину 3 и закрывают резервуар 2 высокого давления. Перед включением потока реакционного газа и подогрева несущих стержней резервуар 2 высокого давления наполняют инертным газом с достаточным для уплотнения избыточным давлением от 0,1 до 2 атм. Вследствие этого колокол

1 крепко прижимается к серебряной пластине

3 и достигается герметичное сочленение . Потом в реакционный сосуд впускают водород и включают электрический ток, вызывающий нагрев носителей 8. Как только они нагреваются до температуры осаждения, в реакционный сосуд может быть впущен собственно реакционный газ, например смесь Н> и $ НС1 з, 810086 так как после этого имеет место осаждение на горячую поверхность нагретых носителей, 8. Для контроля эа режимом работы резервуар 2 высокого давления оснащен устойчивым к воздействию давления смотровым окном

18 н манометром 17. Средства, требующиеся для контроля за потоком газа-носителя, а также за нагревом несущих каркасов, являются общеупотребительными. Следует отметить, что рекомендуется впускать свежий реакционный газ rr реакционное пространство под таким высоким давлением, чтобы имелась возможность для образования интенсивного потока вплоть до верхней части реаКционного пространства.

Тубус (фиг. 2) 12 несет контрольное окно

13 и с помощью тефлонового уплотнения 11 вакуум плотно установлен в опорную плиту 4. Кварцевый тубус 12 на своем нижнем конце имеет плоскоотшлнфованный фланец

19. Под уплотнением 20 при помощи болтового приспособления 21 укреплен стальной цилиндр, к которому присоединено трубообразное устройство 22, несутцее(показано схематически) регулируемое поворотное эерЪ кало 14. Траектория лучей проходит нз глаза наблюдателя 15 через поворотное зеркало

14 сквозь стальной тубус 23, кварцевый тубус 12, контрольное оКно 16 к подлежащему контролю полупроводниковому стержню.

Для контролирования процесса осаждения и/или измерения температуры на продолжении оси тубуса снаружи корпуса реактора расположено регулируемое поворотное зеркало 14, которое установлено с возможностью наблюдения полупроводникового стержня при выполненных U-образными носителях, и предпочтительно креьяшевые перемычки, соединяющие друг с другом оба кремниевых стержня.

Если осуществляют измерение температуры то на место глаза наблюдателя 15 помещают известный (на чертеже не показан) чувствительный элемент температуры, предпочтительно пирометр излучения. Определение численного значения:температуры и установка номинальных значений остальных параметров осаждения осуществляется известным способом.

Очевидно, что такое устройство в несколь- ко изменейном виде пригодно также для осаждения других полупроводниковых материалов и для нанесения полупроводниковых слоев на полупроводниковые шайбы. В этом случае на серебряной пластине находится подложка, например сусцептор, который нагревают посредством электромагнитного поля индуктивной катушки, охватывающей снаружи

tO колокол, и. который на своей верхней плоской стороне несет положенные на него полупроводниковые шайбы. При известных условиях носители могут быль также телами по. упроводниковых шайб.

Формула изобретения

1. Устройство для получения полупроводникового материала осаждением его из газовой фазы на нагретом носителе, включающее реакционную камеру, герметично установленную на опорной плите, размещенные в ней держатели для крепления носителя и средства для подвода и отвода газов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обес, печения контроля процесса осаждения и повьппения его точности, в плите выполнено отверстие, в которое установлен тубус с контрольным окном, соединенным со средством контроля процесса осаждения, расположенным снаружи реакционной камеры.

2. Устройство о п. 1, о т л к ч а ющ е е с я тем, что средство для контроля процессом осаждения выполнено в виде регулируемого поворотного зеркала, соединенного с пирометром для измерения температуры полупроводникового .материала.

3. Устройство о п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что тубус выполнен из квар4 ца, керамики или специальной, инструментальной стали, а контрольное окно выполнено из кварца и в виде плоскопараллельного диска герметично вплавлено в тубус.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ No 2324365, кл. В 01 У 17/32, 08.09.77 (прототип).