Способ получения полых кремниевых труб

(51) 4 С 30 В 15/34, 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ОСУДАРСТЕНН 11 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХКРЕМНИЕВЫХ ТРУБ вытягиванием их израсплава на вращаемую затравку в форме кольца при боковом и донном нагреве тигля с расплавом, о т л и - . ч а ю щ и й с я 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что затравку враща- й 15 5 4 дЕют со скоростью равной--где Й - наружный диаметр трубы.С:лИзобретение 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 полыетела 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 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 облас" ти расплава с диаметром 0,4-0,9 от диаметра тигля, при этом затравку вращают со скоростью, равной15 5 - 4 йгде й - наружный диаУметр трубы.Кольцевая переохлажденная область диаметра 0,4-0,9 диаметра тигля в приповерхностных слоях расплава создается восходящим конвективным потоком в центре тигля и подогревом пе 5 10 15 риферийной части расплава непосредственно от нагревателя, Восходящие конвективные потоки создаются в расплаве при отношении удельных тепловыхпотоков, подводимых к боковой и донной частям тигля, равном 0,4-0,6.Кроме того, на столбик расплавав мениске действуют три силы: собственный вес, силаповерхностного натяжения и центробежная сила,Изменяя скорость вращения трубыможно изменять центробежную силуи тем самым регулировать Форму менискаСкорость вращения трубы должна быть оптимальной и рассчитывает 15 5 - 4 с 1ся по формуле иа с 1 где и - скорость вращения трубы,об/мин, Й - наружный диаметр трубыв метрах,При малых скоростях вращениянаблюдается постоянное утолщениестенки трубы до величины внутреннего диаметра кольца переохлажденнойобласти, а при увеличении скоростивьппе оптимальной стенка трубы утоньшается и может привести к разрывумениска.П р и м е р. Кремниевые поликристаллические трубы диаметром 100 ммвыращивают в вакууме при остаточномдавлении 1 1 О 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 свнутренним диаметром 230мм, толщиной 10 мм и высотой 90 мм, Фрезеровка нагревателя осуществляласьна 24 ламели. Диаметр отверстия вдонной части нагревателя составлял50 мм. Недофрезеровка ламелей в верхней части составляла 22 мм, фрезеровка донной части ламелей - 70 м.Нагревательный элемент экранировали четырьмя боковыми цилиндрическими экранами и четырьмя доннымиэкранами в виде кругов, расположенных на нижнем штоке, Отношение удельных тепловых потоков рассчитываютпо формулер 1 Б Б 8 см 160 мм 395 см =К8 Г 8 Ь- 0,57,20 25 30 35 40 45 50 55 7 см 220 мм 575 см3 687654 4 где е , 8 - удельные тепловые пото,8 мм/мин, Толщина трубы - 4+1 мм,ки к боковым стенкам тип проводимости - Р, удельное сопро тигля и его донной час- тивление - 30 Ом"см.ти соответственно; По разработанному способу изготов 1, 1 - длина токоведущих ламе лены и испытаны трубы диаметром 70 лей и боковых стенок и 110 мм, В опытном порядке полученыдна тигля трубы диаметром 180 и 215 мм.8, Б - поперечное сечение токо- Длина каждой трубы ограничиваласьведущих ламелей у боко- рабочим ходом существующих установокг.вых стенок и дна тигля; 10 вытягивания и составляла 700-800 мм.Яо, 8 - площади боковой и донной частей нагревателя. Изготовленные трубы испытывалисьСкорость 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 дрСоставитель В,Безбородова Техред А.Кравчук Корректор И.МускаРедактор Р.КиселеваЗаказ 908/3 Тираж 370 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4