(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА
1
Изобретение относится к устройствам для получения кристаллического полупроводникового материала из парогазовой смеси.
Известно устройство для получения полупроводникового материала из парогазовой смеси, включающее обогреваемый носитель из полупроводникового материала и патрубки для подвода и отвода парогазовой смеси. Однако в таком устройстве осаждение материала происходит не только на носителе, но и на внутренней поверхности камеры.
Полупроводниковый материал, выделяюШ.ИЙСЯ на этих и других участках устройства, реагирует с загрязнениями, содержащимися на этих участках, зачастую отслаивается от них, переносится с помощью газового потока на носитель и встраивается в структуру полупроводникового материала, количество которого все время возрастает. Поэтому конструктивный элемент из полупроводникового материала становится непригодным, а сам полупроводниковый материал обесценивается.
Цель изобретения - исключение загрязнения получаемого материала.
Это достигается тем, что носитель выполпен в виде герметически закрытой относительно наружной атмосферы трубки с патрубками для подвода и отвода парогазовой смеси.
Камера с трубкой снабжена спиралью, через которую пропускают высокочастотный переменный ток. Спираль можно подключить непосредственно к источнику тока. Целесообразно, чтобы камера была заполнена инертным газом или трубка находилась на воздухе.
На фиг. 1 показано устройство, содержащее камеру с размещенной внутри нее трубкой, на фиг. 2 - устройство с трубкой, расположенной вне камеры.
Трубка 1 изготовлена из того же материала, что и осаждаемый полупроводниковый материал, и размещена внутри камеры 2, представляющей собой, например, кварцевую трубу. Трубку 1 герметически закрывают прищлнфованными пробками 3 и 4, через которые проходят патрубки 5 и 6 для подачи и отвода парогазовой смеси. Камера с трубкой окружена спиралью 7. Однако возможно размещение спирали непосредственно вокруг трубки 1, как показано на фиг. 2. Трубка 1 находится на опорах 8. На трубу из полупроводникового материала насажено кольцо 9 из хорощо проводящего материала, например из графита. Камера герметично закрыта с обоих сторон прищлифованными пробками 10 и И, которые имеют отводящий патрубок 12 и подводящий патрубок 13, соединенный с источником 14 подачи инертного газа.
Патрубок 5 соединен с источником поступления парогазовой смеси, схематически показанном в виде резервуара 15, трубок 16, 17 и 18 и вентилей 19, 20, 21.
Устройство работает следующим образом.
Внутреннюю часть камеры 2 заполняют инертным газом, поступающим из источника 14, например аргоном или азотом, который подводится по патрубку 13. Этот защитный газ обтекает трубку 1, благодаря чему надежно предотвращается доступ внутрь ее загрязняющих веществ из атмосферы. Защитный газ может вновь возобновляться за счет подачи через подводящий патрубок 13. Достаточно однако внутреннюю часть ампулы однократно заполнить защитным газом и герметизировать ампулу относительно наружного атмосферного воздуха. Целесообразно трубку из полупроводникового материала и ампулу изготовить столь длинными, чтобы участки уплотнения между пробками и стенками трубки не подвергались чрезмерному перегреву. В этом случае будет достаточным, чтобы трубка 1 из полупроводникового материала была снабжена, например, кварцевыми пробками, а камера 2 закрыта резиновыми пробками.
Для осаждения полупроводникового материала, например кремния, трубку 1, состоящую из кремния, нагревают до температуры от 1050 до 1250°С. Трубка нагревается индуктивно за счет высокочастотного электрического поля. С этой целью спираль 7 питается от источника высокочастотного переменного тока. В связи с тем, что полупроводниковый материал особенно высокой степени чистоты в холодном состоянии является плохим проводником, сначала разогревается графитовое кольцо 9, которое, со своей стороны, обогревает полупроводниковую трубку 1 за счет теплопроводности на всем участке прилегания кольца по окружности трубки. Начиная от этого участка температура полупроводниковой трубки 1 повышается, что приводит к уменьшению сопротивления на данном участке. После этого начинается непосредственный обогрев полупроводниковой трубки 1 уже за счет спирали 7, питаемой высокочастотным переменным током. Наряду с таким методом обогрева трубка 1 может также обогреваться за счет непосредственного пропускания тока. С этой целью концы трубки подключают к источнику электрического тока с помощью зажимов 22, 23. Если трубка 1 должна обогреваться за счет теплового излучения, то спираль 7 выполняется в виде источника лучистого обогрева.
После того как полупроводниковая трубка 1 нагревается до температуры, требуемой для проведения процесса осаждения, по подводящему патрубку 5 начинают подавать смесь из газообразного соединения того же самого полупроводникового материала и газообразного восстановителя. Если полупроводниковая трубка 1 изготовлена, например, из кремния, то в качестве газообразного соединения применяют, например, силикохлороформ, SiHCb, а в виде восстановителя-водород. Водород вдувают по трубке 17 и пропускают через вентиль 20 в вентиль 21, который выполнен в виде смесительного вентиля. По трубке 16 водород поступает в резервуар 15, содержащий жидкий силикохлороформ. По мере прохождения через SiHCU водород обогащается газообразным силикохлороформом. Полученная газовая смесь проходит через вентиль 19 в смесительный вентиль 21. Посредством вентилей 20 и 19 устанавливаются требуемые молекулярные соотнощения между обоими газами, в то время как вентилем 21 регулируется суммарная подача газовой смеси.
При указанных условиях на внутренней поверхности полупроводниковой трубки 1 осаждается слой кремния 24. Из отводящего патрубка 6 выходит избыточное количество газовой смеси и продукт реакции - хлористый водород. Для достижения хорощего использования полупроводниковой трубки 1 внутри нее отлагают такое количество полупроводникового материала, пока внутренняя часть трубки не зарастет им. Тогда проведение реакции прекращают, так что полупроводниковую трубку вместе с отложивщимся в ней полупроводниковым материалом становится возможным измельчить и использовать в качестве исходного материала, например, для изготовления тиглей.
Благодаря предлагаемому устройству удается достигать высокой скорости осаждения, причем выделение полупроводникового материала на участках иных, чем материал носителя, исключается. В связи с тем, что полупроводниковый материал вступает в соприкосновение (за пределами зоны обогрева) лищь с тем же самым полупроводниковым материалом, загрязнение посторонними веществами исключается.
Описываемое устройство применимо не только для выделения и осаждения кремния, но и аналогичным образом также для осаждения гремания в трубке из германия. Это осуществляется при температуре 750-900°С, например, с применением тетрахлорида германия и водорода. При выделении карбида кремния в карборундовой трубке в качестве исходных материалов используют, например, SiCHsCla и водород, вступающие в реакцию взаимодействия при температуре 1100-1350°С. Соединения типа удается выделять из галогенидов (кроме фтора) соответствующего вещества при температуре 850-1100°С.
Предмет изобретения
тем, что носитель окружен спиралью, питаемой высокочастотным электрическим током.
Л ,
Ну
Фиг. 2
