Устройство для получения полупроводниковогоМАТЕРиАлА Советский патент 1981 года по МПК C30B25/16 C01B33/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО

1

МАТЕРИАЛА

2 ством контроля процесса осаждения, расположенным снаружи камеры. Кроме того, средство для контроля процессом осаждения выполнено в виде регулируемого поворотгного зеркала, соединенного с пирометром для измерения температуры полупрюводникового материала. Тубус, преимущественно, выполнен из кварца, керамики или специальной инструментальной стали, а контрольное окно вьшолвено 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, ползчающиеся в виде побочного продукта (масла и т д.), являются остатошыми продуктами из применяемых соединений кремния например SiHCIa или SiCU, которые выпадают в осадок жидкими, т.е. не осаждаются на кремниевом стрежне и не удаляются в ви де газообразных отходов. Они возникают пред почтительно в местах, температура которых для реакции слишком холодна, например при близительно при 200° С. В стальных реакторах например, они в значительных количествах пр ходят вниз к стальной стенке и существенным образом затрудняют наблюдение за кремниеэым 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 изме рена с относительно высокой точностью около +, 5°С и зто при температурах осаждения, которые при использовании кремния лежат между .900° С и 1300°С, предпочтительно между 1020° С и 1200°С, в течение всего про цесса. Способ является особенно эффективным при толстых стержнях от трех дюймов и бол ше, так как здесь это имеет значение. Однако уже для двухдюймовых стержней работа должна проводиться при более низких, т.е. критических температурах для того, чтобы по давить грубокристаллические структуры. На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - контрольное окно и окру жающие 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 основани 3, выполненном из серебряной пласпшы, которая лежит на опорной плите 4. Камера 1 в нижней части имеет фланец 5. Для улучшения герметизации камеры 1 в основании 3 предусмотрено уплотнительное кольцо 6. Внутри камеры размешены держатели 7 для крепления носителя 8, которые являются одног. временно электродами для подвода электрического тока. В центре опорной плиты 4 имеются две коаксиально установленные трубки 9 и 10 для подвода и отвода газов соответственно. В опорной плите 4 вьшолнено 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 резервуаре 2 высокого давлешгя, 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 соединйют 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, вызьшающий нагрев носителей 8. Как только они нагреваются до Температуры осаждения, в реакционный сосуд может быть впущен собственно реакционный газ, например смесь На и ЗШСГз, так как после этого 1;меет место осаждение на горячую поверхность нагретых носителей 8. Для контроля за режимом работы резерву ар 2 высокого давления оснащен устойчивым к воздействию давления смотровым окном 18 и манометром IT. Средства, требующиеся для контроля за потоком газа-носителя, а та же за нагревом несущих каркасов, являются общеупотребительными. Следует отметить, чгго рекомендуется впускать свежий реакционный газ в реакщюнное 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 13и с помощью тефлонового уплотнения 11 вакуум плотно установлен в опорную плиту 4. Кварцевый тубус 12 на своем нижнем конце имеет плоскоотщлифованньп фланец 19. Под уплотнением 20 при помощи болтового приспособления 21 з реплен стальной цилиндр, к которому присоединено грубообразное устройство 22, несущее (показано схематически) регулируемое поворотное зеркало 14. Траектория лучей проходит из глаза наблюдателя 15 через поворотное зеркало 14сквозь стальной тубус 23, кварцевый тубус 12, контрольное okHo 16 к подлежащему контролю полупроводниковому стержню. Для контролирования процесса осаждения и/или измерения температуры на продолжении осн тубуса снаружи корпуса реактора расположено регулируемое поворотное зеркало 14, которое установлено с возможностью наблюдения полупроводникового стержня при выполненных U-образными носителях, и предпочтительно креАШиевые перемычки, соединяющие друг с другом оба кремниевых стержня. Если осуществляют измерение температуры то на место глаза наблюдателя 15 помещают известцый (на чертеже не показан) чувствительный злемент температуры, предпочтительно пирометр излучения. Определение численного значения температуры и установка номинальных значений остальных параметров осаждения осуществляется известным способом. 6 Очевидно, что такое устройство в несколько изменеА|ом внде пригодно также для осаждения других полупроводниковых материалов и для нанесения полупроводниковых слоев на полупроводниковые щайбы. В этом случае на серебряной пластине находится подложка, например сусцептор, который нагревают посредством электромагнитного поля индуктивной катущки, охватьгаающей снаружи колокол, и. который на своей верхней плоской стороне несет положенные на него полупроводниковые щайбы. При известных условиях носители могут быть также телами по. упроводниковых щайб. Форму л а изобретения 1.Устройство для получения полупроводвикового материала осаждением его из газов(ж фазы на нагретом носителе, включающее реакционную камеру, герметично установленную на (торной плите, размещенные в ней держатели для крепления носителя и средства для подвода и отвода газов, о тличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля процесса осаждения и псжышения его точности, в плите вьшолнено отверстие, в которое установлен тубус с контрольным окном, соединенным со средством контроля процесса осаждения, расположенным снаружи реакцисяшой камеры. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что средство для контроля процессом осаждения выполнено в виде регулнруемснч) поворотного зеркала, соединенного с пирометром для измерения температуры полупроводникового материала. 3.Устройство по п. 1,отличающ е е с я тем, что тубус выполнен кварца, керамики или специальной, инструментальной стал, а KOHTpojfbHoe окно вьшолнено из кварца и в виде плоскопараллельного диска герметично вплавлено в тубус. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе 1. Акцептованная заявка ФРГ № 2324365, кл. В 01 J 17/32, 08.09.77 (прототип).

Фи