Устройство для получения полупроводниковогоматериала

О П И С А Н И Е 810086ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистицесэаРеспублик К ПАТЕЙТУ(51) М. Кл.С 30 В 25/6 С 01 В 33/02 Гввудврствввкы камвтвт СССР ав делам изобрвтвккв и аткрытвй(53) УДК 621315.592. 2 (088.8) Дата опубликования описания 28.02,81(72) Авторы изобретен странць и Гер ФРГ) рд Баровски Ул ПАТЕ;Щсл 5.и 4.,й",:71 3 1 эе Иностранная фирма71) Заявитель СТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА о точщ в пли. буссред Изобретение относится к устройствам дляполучения полупроводникового материала, вчастности кремния и может быть использовано в полупроводниковой технике,Известны устройства для получения полулроводникового материала осаждением его изгазовой фазы на нагретом носителе, включающие реакционную камеру, герметично установленную на опорной плите, размещенныев ней деркатели для крепления носителя исредства для подвода и отвода газов,Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором реакционная камера в виде колокола из кварца нли кварцевого стекла размещена в стальном баллоневысокого давления, Пространство между нимизаполнено.сжатым газом. В устройстве в любом случае должно быть в наличии смотровое окно, сквозь которое необходимо контро.пировать процессы осаждения и при необходимости измерять также и температуру 1,Однако установка смотрового окна вкварцевом колоколе относительно трудоемкаи дорога. Кроме того, так как окна пригнанык закруглениям колокола, они вызывают оп-,тические искажения, ибо не могут быть выполнены плоскопараллельными. Это являетсяособенно большим недостатком в том случае,когда через смотровое окно необходимо про. а изводить также и измерения, например температуры.Для устранения этого недостатка смотро.вое окно вделывают в пластину основания,однако желаемого эффекта достичь при этом 10 не удается, так как независимо от того, гдеустановлено смотровое окно, независимо оттемпературы окна и стенок реактора во времяосажденияоно становится в большей илименьшей степени мутным н/илн по крайней 15 мере отчасти непрозрачным. Точные измерения в этом случае всегда очень затрудненыи установленная температура может иметьпогрешность до + 50 С. Цель изобретения - обеспечение к процесса осаждения и повышение его кости,С этой целью предложено выполня те отверстие, в которое установлен ту контрольным окном, соединенным со50 55 ством контроля процесса осаждения, распо. ложенным снаружи камеры.Кроме того, средство для контроля процессом осаждения выполнено в виде регулируемого поворотного зеркала, соединенного с пирометром для измерения температуры полу. проводникового материала.Тубус, преимущественно, выполнен из кварца, керамики или специальной инструмен. тальной стали, а контрольное окно выполнено 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 (кремне- водорода) на смотровом окошке. Силаны,получающиеся в виде побочного продукта (масла и тд.), являются остаточными продуктами иэ применяемых соединений кремния, например 8 НСэ или ЯС 14, которые выпадают в осадок жидкими, т.е. не осаждаются на кремниевом стрежне и не удаляются в виде газообразных отходов. Они возникают пред. почтительно в местах, температура которых для реакции слишком холодна, например приблизительно при 200 С, В стальных реакторах, например, они в значительных количествах проходят вниз к стальной стенке и существенным образом затрудняют наблюдение за кремниевым стержнем. Летучие вещества так же, какреакционный свежий газ, газообразные отходы реакции и летучие промежуточные про. дукты, 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 это при температурах осаждения, которые при использовании кремния лежат между ,900 С и 1300 С, предпочтительно между 1020 С и 1200 С, в течение всего процесса.Способ является особенно эффективным при толстых стержнях от трех дюймов и больше, так как здесь это имеет значение, Однако уже для двухдюймовых стержней работа должна проводиться при более низких, т.е.критических температурах для того, чтобы подавить грубокристаллические структуры,На фиг, 1 представлено устройство, общийвид; на фиг, 2 - контрольное окно и окружающие его части реакционной камеры,Предлагаемое устройство включает реак.ционную камеру 1, выполненную из кварцав виде колокола. Камера 1 установлена врезервуаре 2 высокого давления на основании3, выполненном из серебряной пластины, ко.торая лежит на опорной плите 4, Камера 15 20 25 ЗО 35 4 О 45 1 в нижней части имеет фланец 5. Для улучшения герметизации камеры 1 в основании 3 предусмотрено уплотнительное кольцо 6. Внутри камеры размещены держатели 7 для крепления носителя 8, которые являются одно временно электродами для подвода электрического тока, В центре опорной плиты 4 имеются две коаксиачьно установленные трубки 9 и 10 для подвода и отвода газов соответственно,В опорной плите 4 выполнено 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 темпера. туры.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 коло. кола 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 оезервуаре 2 высокого давления, который может, например бытьстальным. Этот резервуар 2 высокого давления оснащен местом впуска 16 для инертного газа, в частности азота. Ъ 4 анометр 17 позволяет контролировать давление газа в резервуаре 2 высокого давления, которое известным образом установлено на высокое значение т.е. на несколько ат. мосфер. В резервуаре имеется смотровое окно 18.Устройство работает следующим образом.Несущие тела 7 носителя 8 вставляют в их оба держателя (в плоскости чертежа распо. ложен держатель 7) и соединяют 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. По. том в реакционный сосуд впускают водород и включают электрический ток, вызывающий нагрев носителей 8. Как только они нагреваются до температуры осаждения, в реакцион.ный сосуд может быть впущен собственно реакционный газ, например смесь Н, и 8 НОз810086 так как после этого имеет место осаждение на горячую поверхность нагретых носителей, 8. Для контроля эа режимом работы резервуар 2 высокого давления оснащен устойчивым к воздействию давления смотровым окном 18 н манометром 17. Средства, требующиеся для контроля за потоком газа-носителя, а также за нагревом несущих каркасов, являются общеупотребительными, Следует отметить, что рекомендуется впускать свежий реакционный газ в реакционное пространство нод такимгвысоким давлением, чтобы имелась возможность для образования интенсивного потока вплоть до верхней части реакционного пространства.Тубус (фиг. 2) 12 несет контрольное окно 13 и с помощью тефлонового уплотнения 11 вакуум плотно установлен в опорную плиту 4. Кварцевый тубус 12 на своем нижнем конце имеет плоскоотшлифованный фланец 19. Под уплотнением 20 при помощи бол. тового приспособления 21 укреплен стальной цилиндр, к которому присоединено трубо.образное устройство 22, несущее(показано схематически) регулируемое поворотное эеркало 14. Траектория лучей проходит нз глаза наблюдателя 15 через поворотное зеркало 14 сквозь стальной тубус 23, кварцевый тубус 12, контрольное оКно 16 к подлежащему контролю полупроводниковому стержню.Для контролирования процесса осаждения и/или измерения температуры на продолжении оси тубуса снаружи корпуса реактора расположено регулируемое поворотное зеркало 14, которое установлено с возможностью наблюдения полупроводникового стержня при вы. полнеиных 0-образными носителях, и предпочтительно крещщевые перемычки, соединяющие друг с другом оба кремниевых стержня. Если осуществляют измерение температуры то на место глаза наблюдателя 15 помещают известный (на чертеже не показан) чувстви. тельный элемент температуры, предпочтительно пирометр излучения. Определение численного значения:температуры и установка номинальных значений остальных параметров осаждения осуществляется известным способом. бОчевидно, что такое устройство в несколь-ко изменейном виде пригодно также для осаждения других полупроводниковых мате.риалов и для нанесения полупроводниковых слоев на полупроводниковые шайбы. В этом случае на серебряной пластине находится под.ложка, например сусцептор, который нагрева.ют посредством электромагнитного поля ин.дуктивной катушки, охватывающейснаружи О колокол, и, который на своей верхней плоской стороне несет положенные на него полу.проводниковые шайбы. При известных условиях носители могут быль также телами по.у проводниковых шайб. Формула изобретения 1. Устройство для получения полупроводникового материала осаждением его из газовой фазы на нагретом носителе, включаю.щее реакционную камеру, герметично установленную на опорной плите, размещенныев ней держатели для крепления носителя исредства для подвода и отвода газов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обес, печения контроля процесса осаждения и повышенияего точности, в плите выполнено отверстие,в которое установлен тубус с контрольнымокном, соединенным со средством контроляпроцесса осаждения, расположенным снаружи реакционной камеры.2, Устройство по п. 1, о т л к ч а ю.щ е е с я тем, что средство для контроляпроцессом осаждения выполнено в виде регу.лируемого поворотного зеркала, соединенногос пирометром для измерения температурыполупроводникового .материала,3, Устройство но п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что тубус выполнен из квар.40 ца, керамики или специальной, инструментальной стали, а контрольное окно выполненоиз кварца и в виде плоскопараллельного дис.ка герметично вплавлено в тубус.Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Акцептованная заявка ФРГ йф 2324365,кл, В 01 У 1732, 08.09,77 (прототип).