Способ получения полых кремниевых труб

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 30 В 15/34, 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (2 I ) 2329105/22-26 (22) 02,03.76 (46) 23.03.87. Бюл. 1Ф 11 (72) В,Е.Бевз, Л.Е.Березенко, С.И,Гашенко, Н.Н.Данипейко, Ю.В.Епихин, Ю.Н.Тимошин и Э.С.Фалькевич (53) 621.315.592 (088.8), (56) Пат. ФРГ 1917016, кл. 12g от

2.04,69.

Пат. США 2890976, кл. 23-273, от 16. 06.59, Ав, св. СССР 457257, кл. В 01 J 17/18 от 13 ° 10.72. (54) (57) I . СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ

КРЕМНИЕВЫХ ТРУБ вытягиванием их из расплава на вращаемую затравку в форме кольца при боковом и донном нагреве тигля с расплавом, о т л и — . ч а ю шийся 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 0,40,9 от диаметра тигля.

2. Способ по и.1, о т л и ч а ю шийся тем, что затравку вращаO

15 54rl Е ют со скоростью равной -- —— ю где d — наружный диаметр трубы.

С::

Фс

687654

15 — О, 57., Изобретение относится к области. металлургии полупроводниковых материалов и может быть применено в полупроводниковой промышленности.

Известны способы получения профильных изделий, основанные на принципе капиллярного формообразования, причем заданная форма изделия создается с помощью различных формообра— зующих устройств.

В соответствии с патентом полые тела получают осаждением материала из его газообразного соединения на поверхности тела-держателя с последующим удалением тела-держателя высверливанием или выжиганием. Этот способ является малопроизводительным и дорогостоящим, Кроме этого, не исключено загрязнение получаемого изделия материалом держателя, а также его загрязнение в процессе высверливания или выжигания.

В соответствии с патентом профильные полупроводниковые материалы получают либо введением в расплав вместе с затравкой детали, имеющей форму изделия, либо введение в затравку стержней, имеющих форму отверстия заданного изделия, Наиболее близким к предложенному техническим решением является способ, 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 толщина стенок труб изменяется.. Целью изобретения является обес— печение 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 О, 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 где d — - наружный диа1

9 метр трубы.

Кольцевая переохлажденная область диаметра 0,4-0,9 диаметра тигля в приповерхностных слоях расплава создается восходящим конвективным потоком в центре тигля и подогревом пе20

55 риферийной части расплава непосредственно от нагревателя. Восходящие конвективные потоки создаются в расплаве при отношении удельных тепловых потоков, подводимых к боковой и донной 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 — 4d ся по формуле п а с1 где n — 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 выше 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 i 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 у 2 Б Б 8 см 160 мм 395 см =

К > ЪВЬ

7 см 220 мм 575 см

Составитель В.Безбородова

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор P . Êèñåëåâ à

Заказ 908/3 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 687654 4 где g, g — удельные тепловые пото- 1,8 мм/мин. Толщина трубы — 4+1 мм, ки к боковым стенкам тип проводимости — P, удельное сопро тигля и его донной час- тивление — 30 Ом"см. ти соответственно; По разработанному способу изготов1, 1 — длина токоведущих ламе- 5 лены и испытаны трубы диаметром 70лей и боковых стенок и 110 мм, В опытном порядке получены дна тигля трубы диаметром 180 и 215 мм.

S, S — поперечное сечение токо- Длина каждой трубы ограничивалась ведущих ламелей у боко- рабочим ходом существующих установок вых стенок и дна тигля; 10 вытягивания и составляла 700-800 мм.

Sо, S — площади боковой и донной частей нагревателя. Изготовленные трубы испытывались

Скорость вращения трубы составля- при производстве полупроводниковых ет 48 об/мин; скорость вращения тиг- приборов в процессах диффузии и окисля — 4 об/мин, скорость вытягивания 15 ления. Предполагается применение изменялась по линейной программе: труб в качестве химических реактоначальная — 4,0 мм/мин и конечная ров и др °