ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРО-ГАЗОВОЙ СМЕСИ Советский патент 1973 года по МПК H01L21/00 

1

Изобретение относится к технологическому оборудованию полупроводникового производства.

Известен испаритель для получения паро-газовой смеси, например, для эпитаксиальных установок по основному авт. св. № 204444, состоящий из термостатируемой камеры, спиральных разделительных экранов, натекателя. Насыщение газа-носителя (например, водорода) парами полупроводникового соединения (например, тетрахлорида кремния) происходит при огибании потоком газа-носителя экранов, расположенных над поверхностью испарения.

Однако при использовании известной конструкции не обеспечивается получение сильнонасыщенных паро-газовых смесей, так как контактирование потока газа-носителя происходит с малой площадью испаряемого вещества. Кроме того, при испарении уровень испаряемого вещества постоянно понижается, и отношение объема газа-носителя, находящегося над его поверхностью, к площади испаре11ИЯ увеличивается. Это приводит к изменению концентрации образующейся паро газовой смеси, что ухудщает качество получаемых эпитаксиальных слоев.

При эксплуатации испарителя известной конструкции наблюдается эффект уменьшения насыщаемости газа-носителя после некоторого .периода с момента начала работы. Это связано с тем, что в известной конструкции термостатируемая камера для испаряемого вещества изготовлена из фторопласта. Низкая теплопроводность этого материала не позволяет возместить тепловых потерь, расходуемых на испарение. В результате этого между внутренней и наружной (термостатируемой) поверхностью стенок камеры возникает градиент Температуры, величина которого зависит от расхода газа-носителя, а также от изменения отношения объема газа-носителя к площади испарения. Таким образом, температура поверхности испаряемого вещества становится через определенное время значительно ниже температуры термостатирующей жидкости. Так, при образовании парогазовой смеси из водорода и тетрахлорида кремния такое охлаждение достигает 10-12°С при температуре термостатирования 25°С, что уменьшает упругость паров галогенида и его мольную долю R парогазовой смеси. Описанный эффект создает дополнительные 1рудности для получения качественных эпитаксиальных слоев.

Для улучшения стабилизации состава и повышения степени насыщения паро-газовой смеси в предлагаемом испарителе поперечное сечение экранов, выполненных в виде спирали Архимеда, представляет собой трапецию с соотпощением нижнего и верхнего оснований в пределах 0,1-0,3, причем пиление части экранов погружены в испаряемую жидкость, образуя канал для движения парогазовой смеси, а отношение диаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к периферии от 1,0 до 0,1.

На чертеже показан описываемый испаритель, продольный разрез.

Испаритель изготовлен из стали Х18Н10Т и состоит из камеры 1, трубопровода 2, экранов 3, выполненных в виде спирали Архимеда, и натекателя 4, конус которого закреплен на мембране 5 и перемещается червячным механизмом 6.

Нижняя часть камеры 1 коническая, причем отношение диаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к периферии от 1,0 до 0,1. Такая конструкция улучшает условия термостатирования галогенида, а также обеспечивает его полный слив после проведения процесса эпитаксии. Термостатирование испаряемого вещества осуществляется за счет циркуляции термостатируюшей жидкости в зазоре треугольной формы между стенками камеры 1 и камеры 7. Жидкость поступает через патрубок 8 и выходит через патрубок 9. Крыщка 10, на которой расположены экраны 3, натекатель 4 с червячным механизмом 6, уплотняется с фланцем корпуса камеры 1 при помощи болтов И и фторопластовой прокладки 12. Поток насыщаемого галогенидом газа поступает в патрубок 13 крышки 10. Основной поток газа поступает в центральный канал натекателя из трубопровода 14. Испаритель закрепляется фланцем 15 непосредственно на реакционной камере или на кронштейне вблизи нее.

Испаритель работает следующим образом.

Газовый поток, расходуемый на насыщение, поступает через патрубок 13 в камеру I, наполненную испаряемой-жидкостью, например тетрахлоридом кремния, и, пройдя над его поверхностью по каналам, образованным экранами 3, насыщается парами этого соединения. Для получения неизменной концентрации галогенида в паро-газовой смеси желательно, чтобы отнощение объема газа в канале к площади испарения изменялось при понижении уровня галогенида незначительно. Этому условию удовлетворяет сечение канала в виде трапеции с соотношением нижнего и верхнего оснований в пределах 0,1-0,3. Такая конструкция экранов обеспечивает большую площадь контакта газа-носителя с галогенидом, в результате чего образуется сильно насыщенная паро-газовая смесь, концентрация которой практически не меняется во времени, что дает

возможность получать эпитаксиальные слои полупроводниковых материалов равномерной толщины и удельного сопротивления одновременно на больщом количестве подложек. После насыщения газ проходит через натекатель 4 и разбавляется основным потоком газа, который подается из трубопровода 14. Далее, разбавленная до требуемой концентрации, парогазовая смесь поступает в реакционную камеру эпитаксиальной установки.

гт

Предмет изобретения

Испаритель для получения парогазовой смеси, например, для эпитаксиальных установок, по авт. св. № 204444, отличающийся тем, что, с

целью улучшения стабилизации состава и повышения степени насыщения парогазовой смеси, поперечное сечение экранов, выполненных в виде спирали Архимеда, представляет собой трапецию с соотношением нижнего и верхнего

оснований в пределах 0,1-0,3, причем нижние части экранов погружены в -испаряемую жидкость, образуя канал для движения парогазовой смеси, при этом отношение диаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к

периферии от 1,0 до 0,1.