Способ получения полых кремниевых труб Советский патент 1987 года по МПК C30B15/34 C30B29/06 

00

05

сл

iiu Изобретение относится к области металлургии полупроводниковых матер алов и может быть .применено в полупроводниковой промышленности. Известны способы получения профильных изделий, основанные на прин ципе капиллярного формообразования, причем заданная форма изделия созда ется с помощью различных формообразующих устройств. В соответствии с патентом полые тела получают осаждением материала из его газообразного соединения на поверхности тела-держателя с послед ющим удалением тела-держателя выеверливанием или выжиганием. Этот сп соб является малопроизводительным и дорогостоящим. Кроме этого, не исключено загрязнение получаемого изделия материалом держателя, а так же его загрязнение в процессе высверливания или выжигания, В соответствии с патентом профил ные полупроводниковые материалы получают либо введением в расплав вместе с затравкой детали, имеющей форму изделия, либо введение в затравку стержней, имеющих форму отвер тия заданного изделия. Наиболее близким к предложенному техническим решением является спосо 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 тол щина стенок труб изменяется. Целью изобретения является обеспечение 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 0,4-0,6, 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 , -rTj j где d - наружный диаметр трубы. Кольцевая переохлажденная област диаметра 0,4-0,9 диаметра тигля в приповерхностных слоях расплава соз дается восходящим конвективным пото ком в центре тигля и подогревом периферийной части расплава непосредственно от нагревателя. Восходящие конвективные потоки создаются в расплаве при отношении удельных тепловых потоков, подводимых к боковой и дон ной 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 - 4dся по формуле п TTd где п - 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 Bbmie 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 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 2 lElSa-Sj. 8 см-160 мм. g Г -SgSg 3 о 0,57, удельные тепловые потогде gg., В ки к боковым стенкам тигля и его донной части соответственно; длина токоведущих ламелей и боковых стенок и дна тигля ; поперечное сечение токо ведущих ламелей у боковых стенок и дна тигля} - площади боковойи донной частей нагревателя. Скорость вращения трубы составляет 48 об/мин; скорость вращения тигля - 4 об/мин, скорость вытягивания изменялась по линейной программе: начальная - 4,0 мм/мин и конечная 44 1,8 мм/мин. Толщина трубы - мм, тип проводимости - Р, удельное сопротивление - 30 Ом-см. По разработанному способу изготовлены и испытаны трубы диаметром 70110 мм. В опытном порядке получены трубы диаметром 180 и 215 мм,Длина каждой трубы ограничивалась рабочим ходом существующих установок вытягивания и составляла 700-800 мм. Изготовленные трубы испытывались при производстве полупроводниковых приборов в процессах диффузии и окисления. Предполагается применение труб в качестве химических реакторов и др.

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