Устройство для получения кристаллического полупроводникового материала

 

Г дТ1т1ФФ Гатт:.Ч ЩЯ зттбужОТВотв Щд

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (5) 493954

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 01.09.71 (21) 1693800/23-26 (51) М. Кл. В ОЦ 17/32 (23) Приоритет — (32) 30.09.70 (31) P 2048155.4 (33) ФРГ

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.315,592 (088.8) по делам изобретений

1 и открытий, Дата опубликования описания 24.02,76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Конрад Ройшел (ФРГ) Иностранная фирма

«Сименс АГ» (ФРГ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО

ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА

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, выделяющийся 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 выполнен 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

10 вне камеры, Трубка 1 изготовлена из того же материала, что и осаждаемый полупроводниковый материал, и размещена внутри камеры 2, пред15 ставляющей собой, например, кварцевую трубу. Трубку 1 герметически закрывают пришлифованными пробками 3 и 4, через которые проходят патрубки 5 и 6 для подачи и отвода парогазовой смеси. Камера с трубкой окруже20 на 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 хорошо про25 водящего материала, например из графита.

Камера герметично закрыта с обоих сторон пришлифованными пробками 10 и 11, которые имеют отводящий патрубок 12 и подводя493954

6а щий 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 н 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 черезмерному 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 труб5

15 ю

55 ка 1 изготовлена, например, из кремния, то в качестве газообразного соединения применяют, например, силикохлороформ, SiHC1>, 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 SiHC1> водород обогащается газообразным силикохлороформом. Полученная газовая смесь проходит через вентиль 19 в смесительный вентиль 21. Посредством вентилей 20 и 19 устанавливаются требуемые молекулярные соотношения 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 хорошего 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 отложившимся 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) лишь 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, SiCH C1> и водород, вступающие в реакцию взаимодействия при температуре 1100 — 1350 С.

Соединения типа А" В удается выделять из галогенидов (кроме фтора) соответствующего вещества при температуре 850 — 1100 С.

Предмет изобретения

1. Устройство для получения кристаллического полупроводникового материала из парогазовой смеси, включающее обогреваемый носитель, выполненный из полупроводникового материала, и патрубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения загрязнения по493954

„5 юг. 1

16 15

Составитель В. Безбородова

Техред А. Камышникова Корректор Л. Денискина

Редактор T. Пилипенко

Заказ 149(18 Изд. № 2002 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 лучаемого материала, носитель выполнен в виде герметически закрытой относительно наружной атмосферы трубки с патрубками для подвода и отвода парогазовой смеси.

2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что носитель окружен спиралью, питаемой высокочастотным электрическим током.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что носитель присоединен к источнику

5 электрического тока.