Эпитаксиальный реактор

 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к установкам эпитаксиального наращивания монокристаллических слоев полупроводниковых материалов на монокристаллические подложки методом газофазного осаждения. Цель изобретения - упрощение конструкции, удешевление ее изготовления, а также повышение однородности параметров эпитаксиальных пленок путем управления распределением газовой смеси в реакционной камере. Цель достигается тем, что входной фланец кварцевой трубы постоянного сечения содержит выравнивающую камеру и рассеиватель газов, закрытый со стороны реакционной камеры подвижной заслонкой с отверстиями. Количество отверстий в заслонке совпадает с количеством отверстий в рассеивателе, а диаметр отверстий в заслонке в два раза больше диаметра в рассеивателе, причем шаг расположений отверстий в заслонке меньше шага расположений отверстий рассеивателя на величину диаметра отверстия последнего. Входной фланец кварцевой трубы снабжен трубчатым охладителем газов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51}5 Н 01 L 21/205

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЗПИТАКСИАЛЬНЫЙ РЕАКТОР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ilO ИЖЖРЕТЕНИ Ж И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР I (89) CS/237194 (48) 22.03.85 (21) 7773505/31-25 (22) 30.07.84 (31) Рч 7444-83 (32) 11.10,83 (33) CS. (46) 07.02.90. Бюл. 3," 5 (71) Тесла, концерновы подник, Прага (CS}

I (72) Йиржи Слеэак, Зденек Веселы и Йосеф Иикишка (CS} (53) 621. 382 (088. 8) (57) Изобретение относится к электронной технике, в частности к установкам эпитаксиального наращивания монокристаллических слоев полупроводниковых материалов на монокристаллические подложки Методом газофазИзобретение относится к электронной технике, в частности к установкам эпитаксиального выращивания моно" кристаллических слоев полупроводниковых материалов на монокристаллические подложки методом газофазного осаждения. . Известен ряд технических решений, позволяющих повысить равномерность наращивания эпитаксиальных слоев путем управления распределением реагентов в обьеме реактора.

Известно техническое решение (патент Японии Р 56-155635, кл. В 01 Х 12/02, опублик. 1981), „„SU„„1541689 А1

2 ного осаждения. Цель изобретения упрощение конструкции, удешевление ее изготовления, а также повышение однородности параметров эпитаксиальных пленок путем управления распределением газовой смеси в реакционной камере. Цель достигается тем, что входной фланец кварцевой трубы постоянного сечения содержит выравнивающую камеру и рассеиватель газов, закрытый со стороны реакционной камеры подвижной заслонкой с отверстиями. Количество отверстий в заслонке совпадает с количеством отверстий в рассеивателе, а диаметр отверстий в заслонке в два раза больше диаметра в рассеивателе, причем шаг расположений отверстий в заслонке меньше шага расположений отверстий рассеивателя на величину диаметра отверстия последнего. Входной фланец кварцевой трубы снабжен трубчатым охладителем газов. 8 ил. в котором химический реактор газофаз ного эпитаксиального наращивания снабжен инжектирующим устройством, имеющим несколько отверстий (сопел) и обеспечивающим поступление газа иэ смесителя газообразных реагентов в камеру реактора.

Известно также устройство для осаждения пленок из газовой фазы (патент Японии N 60-9117, кл. Н 01 L 21/205, 1982), в котором реакционный газ поступает в реактор через сопло, имеющее множество отверстий. 0опло расположено на вращающемся стержне. Устройство позвол яет получать турбулентный поток газа в направлении подложки, что увеличивает скорость реакции эпитаксиального наращивания и одновременно улучшает однородность получаемых

5 пленок.

Недостатками известных технических решений являются невозможность моментального изменения потока газовой смеси и высокая покупная стоимость используемых кварцевых реакторов.

Наиболее близким техническим ре, шением к предлагаемому является эпитаксиальный реактор (АБМ„ ОМТРЛК 10), состоящий иэ реакционной камеры, выполненной в виде горизонтальной кварцевой трубы, выравниваюшей камеры, ,рассеивателя газов„ выполненного в виде размещенной между камерами стенки с равномерно расположенными в ней сквозными отверстиями, герметично установленных по торцам кварцевой трубы входного и выходного фланцев 25 с патрубками ввода и вывода газов.

Недостатками известного техничес,кого решения являются невозможность, e з ависимости от моментально" необходимости изменять поток газовых смеЗО сей в реакторе и довольно высокая

1 покупная стоимость используемых проилированных кварцевых реакторов.

Целью изобретения является упроение конструкции, удешевление ее изготовления а также повышение одУ дородности параметров эпитаксиальных пленок путем управления распределением газовой смеси в реакционной камере.

Цель достигается тем,что s эпитак"

4О сиальном реакторе, состоящем из реакционной камеры, выполненной в виде горизонтальной кварцевой трубы, выравнивающей камеры, рассеивателя газов, выполненного в виде размещенной

45 между камерами стенки с равномерно расположенными B ней сквозными Отвер стиями, герметично установленных по торцам кварцевой трубы входного и выходного фланцев с патрубками ввода и вывода газов, кварцевая труба выполнена с постоянным поперечным сечением, входной фланец содержит выравнивающую камеру и рассеиватель газов, закрытый со стороны реакционной камеры подвижной заслонкой с отверстиями, количество которых совпадает с количеством отверстий в рассеивателе„диаметр отверстий в заслонке в два раза больше величины диаметра в рассеивателе, причем шаг расположения отверстий в заслонке меньше шага расположений отверстий рассеивателя на величину диаметра отверстия последнего, а выходной фланец снабжен трубчатым охладителем газов.

На фиг. 1 приведен эпитаксиальный реактор, общий вид в фронтальной проекции; а на фиг. 2 - то же, в горизонтальной проекции; на фиг. 3 входной фланец, фронтальная проекция; на фиг. ч — то же, горизонтальная проекция; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг, .; на фиг. 6 - взаимное распоC ° ложение рассеивателя и заслонки; на фиг., - выходной фланец, фронтальная

7 проекция, на фиг. 8 — сечение Б-Б на фиг. 7.

Реактор содержит опорную систему

1, входной фланец 2, кварцевую трубу 3, выходной фланец 4, уплотнение перфорированную стенку 6, заслонку 7, ввод 8 охлаждаемой воды, вывод

g охлаждаемой воды, пружину 10, рассеиватель 11 газа, выравнивающую

12 камеру и прижимную гайку I3.

Непрофилированная кварцевая труба в которой проходят реакции, обладает притертой наружной поверхностью и с помощью опорной системы 1 сжата двойным уплотнением между входным

2 и выходным ч фланцами. Во входном фланце 2 находятся выравнивающая камера l2 и рассеиватель 11 газовой смеси, содержащий стенку 6. В направлении кварцевой трубы 3 выравнивающая камера 12 закрыта перфорированной стенкой 6. К последнeé прилегает заслонка 7, выполненная в виде подвижного перфорированного жестяного листа.

Смесь реагирующих компонентов газов проходит через рассеиватель газов и попадает в выравнивающую камеру 12 и через отверстия рассеивателя 11 и заслонки 7 проходит в кварцевую трубу 3, в которой проходят реакции, протекание смеси реагирующих компонентов газов регулируют взаимным перемещением отверстий рассеивателя газов и заслонки.

Смесь прореагировавших газов из кварцевой трубы 3 выходит через выходной фланец 4, который прижимается пружинами 10 посредством двойного уплотнения 5 к другой наружной поверх- ности кварцевой трубы,3. Выходной

15 фланец снабжен трубчатым охладителем и оснащен вводом 8 и выводом 9 охлаждаемой воды. После прохождения через выходной Фланец 4 смесь реагирующих компонентов -газов в достаточной степейи охлаждается. Прижимная сила, необходимая для сжатия кварцевой трубы 3 между входным 2 и выходным 4 фланцами, исходит из пружин 10, прижимную силу которых можно настроить с помощью прижимных гаек 13. Пружинное сжатие кварцевой трубы 3 не позволяет ее деформировать при термическом воздействии в течение рабочего цикла. Уплотнение 5 производится из двух материалов, которые являются устойчивыми к химическому влиянию смеси реагирующих компонентов газов, достаточно эластичны и не прилипают к кварцевой трубе 3. Только при данном соотношении диаметров отверстий рассеивателя и заслонки можно достичь оптимального положительного эффекта .

Предлагаемое конструктивное исполнение зпитаксиального реактора позволяет использовать кварцевую трубу постоянного сечения по длине. Подходящим перемещением отверстий заслонки против отверстий рассеивателя можно легко и плавно изменять характеристику протекания реагирующих компонентов смеси газов в кварцевую трубку, в которой происходит реакция.

Это, в свою очередь, позволяет управлять равномерностью наращиваемых эпитаксиальных слоев на монокристаллических подложках.

41689

Использованием выходного фланца, одновременно служащего в качестве охладителя выходной смеси реагирующих компонентов газов, можно умень« шить величину разброса. по длине эпитаксиального реактора до минимума.

Формула и э о б р е т е н и я

Эпитаксиальный реактор, состоящий из реакционной камеры, выполненной в виде горизонтальной кварцевой трубы, выравнивающей камеры, рассеивателя газов, выполненного в виде размещенной между камерами стенки с рав" номерно расположенными в ней сквозными отверстиями, герметично установленных по торцам кварцевой трубы

20 входного и выходного Фланцев с патрубкам ввода и вывода газов, о тл и ч а ю шийся тем, что квар" цевая труба выполнена с постоянным сечением, входной фланец содержит

25 выравнивающую камеру и рассеиватель газов, закрытый со стороны реакционной камеры подвижной заслонкой с отверстиями, количество которых совпадает с количеством отверстий в расЗа-сеивателе, диаметр отверстий в заслонке в два раза больше величины диаметра в рассеивателе, причем шаг расположения отверстий в заслонке меньше шага расположений отверстий

З5 рассеивателя на величину диаметра отверстий последнего, а выходной фланец снабжен трубчатым охладителем газов.

1541689

1541689

Составитель Т. Скоморохова

Техред Л, Сердюкова Корректор И.Самборская

Редактор А.Шандор

Заказ 285 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101