DE2054828B2

DE2054828B2 - Device and method for vapor deposition on substrates

Info

Publication number: DE2054828B2
Application number: DE19702054828
Authority: DE
Inventors: Walter C. Benzing; Michael A. Mcnelly
Original assignee: Applied Materials Technologies Inc
Current assignee: Applied Materials Technologies Inc
Priority date: 1970-11-07
Filing date: 1970-11-07
Publication date: 1974-06-27
Also published as: DE2054828A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verdampfen von Substraten zur Bildung von epitaxialen, polykristallinen oder amorphen Schichten mittels gasförmiger Reaktanten mit einer Reaktionärs kammer zur Aufnahme der zu beschichtenden Substrate, -:?obei die Kammerwandung zumindest teilweise aus einem für die Wärmestrahlung durchlässigen Material besteht.The invention relates to a device for evaporating substrates to form epitaxial, polycrystalline or amorphous layers by means of gaseous reactants with a reactant chamber for receiving the substrates to be coated, -:? above the chamber wall at least partially consists of a material that is permeable to thermal radiation.

Es besteht das allgemeine Bestreben, die Aufdampfungsreaktion bei Bedampfungsanlage!! möglichst in einer Reaktionskammer mit kalten Wanden auszuführen. Wenn die Wände der Reaktionskammer wahrend der Beschichtung der Substrate im niüii erhitzten Zustand gehalten werden, findet auf dieseThere is a general tendency to use the vapor deposition reaction with steaming system !! if possible in a reaction chamber with cold walls to execute. If the walls of the reaction chamber heated up during the coating of the substrates State to be maintained takes place on this

as keine oder nur eine sehr geringe Ablagerung stan. Systeme mit kalten Wanden sind außerdem deshalb erwünscht, weil sie die Bedampfung mit Schichten wie z. B aus Siliziumdioxid od. dgl. mit hoher Reinheit gestatten. Das ist darauf zurückzuführen, daß erhitzte Reaktionskammerwande Fremdstoffe abgeben oder von Fremdstoffen durchdrungen werden können. Du solche Fremdstoffe die Reinheit der Beschichtung der Substrate nachteilig beeinflussen würden, werden Reaktionskammern mit kalten Wänden verwendet, um die Entstehung oder das Durchdringen derartiger Fremdstoffe zu verhindern.t there was no or very little deposit. Cold wall systems are also desirable because they like vapor deposition with layers z. B made of silicon dioxide or the like. Allow high purity. This is due to the fact that it is heated Reaction chamber walls release foreign substances or can be penetrated by foreign substances. You such foreign matter would adversely affect the purity of the coating on the substrates, become reaction chambers used with cold walls to prevent the generation or penetration of such foreign matter.

Es sind daher chemische Beschichtungsverfahren entwickelt worden, welche das Erhitzen der innerhalb einer Reaktionskammer befindlichen Substrate gestatten, ohne daß dabei gleichzeitig die Reaktions kammerwände aufgeheizt werden. Ein besonders erfolgreiches Verfahren dieser Art beruht auf der Hochfrequenz-Induktionserhitzung eines innerhalb der Reaktionskammer befindlichen leitenden Suszep tors, wobei die Wände der Reaktionskammer aus ei nem nicht leitfähigen oder isolierenden Werkstoff bestehen. So ist es beispielsweise bekannt, einen innerhalb einer Quarzreaktionskammer befindlichen Graphitsuszeptor durch Hochfrequenz zu erhitzen, um epitaxiale Siliziumschichten aufzudampfen. Aller dings wird durch einen Hochfrequenzgenerator, der in der Nähe des Reaktionsgefäßes angeordnet werden muß, ein verhältnismäßig hoher Aufwand verursacht. Auch stellen die für die Hochfrequenzspulen erforderlichen Hochspannungen Gefahrenpunkte für die Bedienungspersonen dar. Außerdem wirkt sich das von den Hoehfreqiien/spulen erzeugte Strahlungsfeld in vielen lullen auf benachbarte elektrische Geräte aus, deren Arbeitsweise auf diese Weise beeinträchtigt There are therefore chemical coating processes have been developed which equip the heating of the substrates located within a reaction chamber ge without the reaction chamber walls are heated at the same time. A particularly successful method of this type is based on high-frequency induction heating of a conductive susceptor located within the reaction chamber , the walls of the reaction chamber being made of a non-conductive or insulating material. For example, it is known to heat a graphite susceptor located inside a quartz reaction chamber by high frequency in order to vapor-deposit epitaxial silicon layers. All thing is caused by a high frequency generator, which must be arranged in the vicinity of the reaction vessel, a relatively high effort. The high voltages required for the high-frequency coils also represent danger points for the operators. In addition, the radiation field generated by the high-frequency coils affects neighboring electrical devices in many areas, impairing their operation in this way

(n-, werden kann. Auch muß infolge der Hochfrequenz aulhei/'.inü ein elektrisch leitfähig?!¹ Sus/eptoi /um !lallen Ί\'ν /u erliit/ci.Jcn \ nleHacep. \erwendet werden. (n-, can be. Due to the high frequency aulhei / '. inü an electrically conductive ?! ¹ Sus / eptoi / um! lallen Ί \' ν / u erliit / ci.Jcn \ nleHacep. \ must be used.

Me; .!i'.i''-ien bereit:· ivl·.:!unten VOirieluui¹.·· . η |-/\v.Me; .! i'.i '' - ien ready: · ivl ·.:! below VOirieluui ^1. ··. η | - / \ v.

-··, \ erfahren /.111 He'.larnptinv.: von S'.i!i>,;r,;:e;i der /\\~ ReiJe :-.leiie:'.uui Λΐΐ v.e;\!.:n die Sul'sirate din Ui i'.iireh W π m. ii ahliini: crv. .initi. wochn cli sieh Zoix η unt:!';ieliin;;l.M!.:er I- i\\ iirmuiiiu'i~v.cb·. η können, was die- ··, \ experienced /.111 He'.larnptinv .: from S'.i! I>,;r,;:e; i der / \\ ~ ReiJe: -. Leiie: '. Uui Λΐΐ ve; \ !.: n die Sul'sirate din Ui i'.iireh W π m. ii ahliini: crv. .initi. wochn cli see Zoix η unt:! ';ieliin;; lM!.: er I- i \\ iirmuiiiu'i ~ v.cb ·. η can what the

tpitaxialen Beschichtungseigenschaften dieser bekannten Vorrichtungen beeinträchtigt. Ein solches Verfahren (deutsche Offenlegungsschrift 1900116) bedient sich der direkt auftreffenden Infrarot-Strahlung zur Erwärmung des Substrats und der direkt auf-Ireffenden Ultraviolettstrahlung zur katalytischen Aktivierung des Beschichtungsvorganges. Es werden Blenden, Raster und Laserstrahlung verwendet, um bestimmte Beschichtungsmusier zu schaffen. Ferrer tind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Metallen aus flüchtigen Trifluorphosphinen oder Trifluorphosphinhydriden mit niedrigem Schmelz- und Sublimationspunkt bekannt (deutsche Offenlegungsschrift I 900 119), wobei beispielsweise selektive UV-Belichtung zur Steuerung der Metallab- «,cheidung eingesetzt wird. Dabei ist ein Quarztisch vorgesehen,'der die von einem Polybdänrohr ausgehende Wärmestrahlung völlig durchläßt, so daß diese direkt auf die Substrate und i\m Kontaktmetallschichten einwirken kann. Weiterhin ist das Aufbringen von metallischen Härteuberzugen durch Abscheiden von Metallschichten mit Bor bekannt (USA.-Patentschrift 3 355 318). wobei die /u überziehenden Oberflachen durch Infrarot-Strahlung direkt erhitzt werden.Tpitaxial coating properties of these known devices impaired. Such a method (German Offenlegungsschrift 1900116) uses the directly incident infrared radiation to heat the substrate and the directly incident ultraviolet radiation for the catalytic activation of the coating process. Apertures, grids, and laser radiation are used to create certain coating patterns. Ferrer tind a method and a device for the deposition of metals from volatile trifluorophosphines or trifluorophosphine hydrides with low melting and sublimation points known (German Offenlegungsschrift I 900 119), for example selective UV exposure is used to control the metal deposition. A quartz table is provided, which completely transmits the thermal radiation emanating from a Polybden tube, so that it can act directly on the substrates and in the contact metal layers. The application of metallic hardness coatings by depositing metal layers with boron is also known (US Pat. No. 3,355,318). wherein the / u covering surfaces are heated directly by infrared radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung fur die Bedampfung von Substraten mit epitaxialen, polykristallinen und amorphen Schichten /u schaffen, wobei diese Vorrichtung möglichst kompakt sein soll, und die Beschichtung möglichst gleichmäßig erfolgen soll.The invention is based on the object of providing a device for the vapor deposition of substrates with epitaxial, polycrystalline and amorphous layers / u create, this device should be as compact as possible, and the coating as uniform as possible should take place.

Diese Aufgabe laßt sich erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung lösen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine außerhalb dei Reaktionskammer angebrachte Wärmestrahlungsquelle mit einem im Innern der Reaktionskammer angebrachten Suszeptor, auf dem die zu beschichtenden Substrate aufgelegt sind, und der aus für die Wärmestrahlung undurchlässigem Material besteht, derart zusammenwirkt, daß der Suszeptor die Wärmestrahlung absorbiert und dadurch aufgeheizt wird, wobei er gleichförmig verteilte Wärmeenergie an die Substrate abgibt und ihre Temperatur während des ganzen Beschichtungsvorganges im wesentlichen konstant hält.This object can be achieved according to the invention by a device which is characterized in that is that one placed outside the reaction chamber Heat radiation source with a susceptor mounted inside the reaction chamber on which the substrates to be coated are placed, and the one made of impermeable to thermal radiation Material exists, cooperates in such a way that the susceptor absorbs the thermal radiation and thereby is heated, giving off uniformly distributed heat energy to the substrates and their temperature remains essentially constant during the entire coating process.

Ein besonderer Vorteil dieser Vorrichtung ist gegeben durch die in den Substraten erzielte, konstant bleibende Temperatur und die gleichmäßig verteilte Wärmeabgabe an die Substrate auf Grund des mit der Wärmestrahlungsquelle zusammenwirkenden Susteptors aus für die Wärmestrahlung undurchlässigem Material, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn der Suszeptor eine größere Masse aufweist.A particular advantage of this device is given by the constant achieved in the substrates constant temperature and the evenly distributed heat dissipation to the substrates due to the with the Thermal radiation source cooperating susteptors made of opaque for thermal radiation Material, it being particularly advantageous if the susceptor has a greater mass.

Das Verfahren zur Bedampfung von Substraten mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei welchem ein gasförmiger Reaktant in eine Reaktionskammer mit zumindest teilweise für die Wärmestrahlung durchlässiger Wandung eingeleitet wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Rcaklionskammer befindlicher, fur die Wärmestrahlung undurchlässiger Suszeptor, auf den die zu beschichtenden Substrate gelcu! werden, durch außerhalb dei Rcak-'ionskammer angebrachte Wärmost rahlungsquelien erwärmt wild und die W i-iineoinTi.-ie ',ciici sells in üU;i el im aiii tier Iohu Mod mi! m \m senilic
••■tanter Temperatur im; ..he Sijl-stratc währen
"chichiungsvorgamies ϋΐιμίι-; Die ;J<·ichrn.
wärmung läßt sich eriuidiiii<;sL.ei,iai'. diuki
writer verbessern, daß der Vis/e; n'>i nni deThe method for the vapor deposition of substrates by means of the device according to the invention, in which a gaseous reactant is introduced into a reaction chamber with a wall which is at least partially permeable to thermal radiation, is characterized in that a susceptor, located in the reaction chamber and impermeable to thermal radiation, has which the substrates to be coated gelcu! are heated wildly by heat rahlungsquelien attached outside the Rcak-'ionskammer and the Wi-iineoinTi.-ie ', ciici sells in üU; i el in aiii tier Iohu Mod mi! m \ m senilic
•• ■ tanter temperature in; ..he Sijl-stratc while
"chichiungsvorgamies ϋΐιμίι-; Die; J <· ichrn.
warming can be eriuidiiii <; sL.ei, iai '. diuki
writer improve that the vis / e; n '> i nni de

ichI u onu on ;de; de ! ■
Λ IJV -! ■
Λ IJV - ß i Hiß i Hi • I-1 ■• I-1 ■ vfivfi hoc Iihoc ii

ruhenden Substraten gegenüber der Wärmestrahiungsquelle bewegt wird. Dadurch läßt sich eine besonders gleichmäßige Beschichtung der Substrate erzielen. stationary substrates is moved with respect to the heat radiation source. This makes a special achieve uniform coating of the substrates.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren werden eine oder mehrere zu beschichtende Unterlagen in eine Reaktionszone eingebracht, die durch eine geschlossene Reaktionskammer gebildet wird, deren Wände aus einem für die Reaktion besonders ausgewähltenAccording to the proposed method, one or more documents to be coated are in a Introduced reaction zone, which is formed by a closed reaction chamber, the walls of which from one specially selected for the reaction

ίο Werkstoff bestehen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführung wird ein Suszeptor zum Halten der Unterlagen in der Reaktionskammcr verwendet. Ein gasförmiges chemisches Gemisch, das aus einem oder mehreren geeigneten Reaktanten besteht, wird in dieίο consist of material. According to a preferred one Execution, a susceptor is used to hold the documents in the reaction chamber. A gaseous one chemical mixture consisting of one or more suitable reactants is added to the

Reaktionskammer eingeführt und in Berufung mit den erhitzten Unterlagen gebracht. Die Unterlagen werden vermittels einer Wärmestrahlungsquelle, die nicht auf Hochfrequenzbasis beruht, erhitzt, ohne daß dabei gleichzeitig die Wände der ReaktionskammerReaction chamber introduced and brought up with the heated documents. The documents are heated by means of a heat radiation source that is not based on high frequency, without at the same time the walls of the reaction chamber

2Q erhitzt werden, so daß die Unterlagen mir dem Reaktionsprodukt beschichtet werden, wahrend die Wände unbeschichtet bleiben2Q are heated so that the documents with the reaction product coated while the walls remain uncoated

Die Nachteile bekannter Systeme mit Hochfrequenzinduktionsheizung werden erfindungsgemäßThe disadvantages of known systems with high frequency induction heating are according to the invention

durch das kompaktere System unter Verwendung von Strahlungswärme beseitigt, bei dem Warme von einer außerhalb der Reaktionskammer befindlichen Wärmestrahlungsquelle erzeugt wird. Die Frequenzen der Warmestrahlungsenergie, sowie der Werkstoff, auseliminated by the more compact system using radiant heat, in which heat from one heat radiation source located outside the reaction chamber is generated. The frequencies of the Thermal radiation energy, as well as the material

dem die Wände des Reaktionsgefäßes hergestellt sind, werden so gewählt, daß Wärmestrahlungsenergie bei einer Wellenlänge erzeugt wird, welche die Wände der Reaktionskammer ohne Absorption in diesen durchdringt, so daß die Wände kühl bleiben und sichwhich the walls of the reaction vessel are made, are chosen so that radiant heat energy is generated at a wavelength which the walls the reaction chamber penetrates without absorption in this, so that the walls remain cool and up

im wesentlichen nicht aufheizen.essentially does not heat up.

Sobald die zu beschichtenden Unterlagen durch die von dem Suszeptor absorbierte Energie ausreichend erhitzt sind, wird ein gasförmiges Reaktantengemisch in die Reaktionskammer eingeführt und in BerührungAs soon as the documents to be coated by the energy absorbed by the susceptor is sufficiently heated, becomes a gaseous mixture of reactants inserted into the reaction chamber and in contact

mit den Unterlagen gebracht, um in bekannter Weise eine chemische Bedampfung auszuführen. Dazu läßt sich jeder üblicherweise bei chemischen Bedampfungsverfahren verwendete gasförmige chemische Reaktant verwenden.brought with the documents to perform a chemical vapor deposition in a known manner. To do this, lets any gaseous chemical commonly used in chemical vapor deposition processes Use reactant.

Eine mit dem vorgeschlagenen System vorzugsweise verwendete verbesserte Wärmequelle besteht aus einer Hochleistungslampe hoher Temperatur, deren Glühfaden beispielsweise eine Temperatur im Bereich von 2760⁰C bis 3315° C aufweist. Die dabei verwendete Lampe ist von einer Ausführung, welche im kurzen Wellenlängenbereich von vorzugsweise ein /im oder darunter maximale Warmestrahlungsenergie erzeugt. Strahlung dieser kurzen Wellenlängen durchdringt Werkstoffe, die als Wände der Reaktionskam-An improved heat source is preferably used with the proposed system consists of a high-performance high temperature lamp in which the filament has, for example a temperature in the range of 2760 ⁰ C to 3315 ° C. The lamp used in this case is of a design which generates maximum heat radiation energy in the short wavelength range of preferably one / in or below this. Radiation of these short wavelengths penetrates materials that act as the walls of the reaction chambers.

mer geeignet sind wie vorzugsweise Quarz. Quarzwände haben ausgezeichnete Durchlässigkeitseigenschaften bei der genannten Wellenlänge, so daß nur wenig oder überhaupt keine Strahlung \on den Wänden absorbiert wird und die Vorteile des Reaktionssysteins mit kalten Wunden erhallen bleiben.More suitable, such as preferably quartz. Quartz walls have excellent transmission properties at the wavelength mentioned, so that only little or no radiation is absorbed by the walls and the advantages of the reaction system stay resounding with cold sores.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung /Ui ,Ausführung des Verfahrens ist !•''■kennzeichne; durch Line /iirn Li/engen und Abgeben \on Warne-■'.;:! ;iiii!:seiieiL'.ie kurzer Wellenlänge dienende '■' iiiThe device proposed according to the invention / Ui, execution of the procedure is! • '' ■ mark; by Line / iirn Li / narrow and give \ on Warning- ■ '.;:! ; iiii!: seiieiL '. serving the short wavelength' ■ 'iii

f·; ;ι^_':·ίι aliiuniis-|ue!k- und eine in de. Nähe dei" Wu; rrte-Mr.ihluiiiisqueile uiiizeoidneie ;ii:·.: y.ur Aufnahme einer /U bcM.litiT.ii nd·. η l':ite'"higc dienende R'.'iik-f ·; ; ι ^ _ ': ίι aliiuniis- | ue! k- and one in de. Sew the "Wu; rrte-Mr.ihluiiiisqueile uiiizeoidneie; ii: · .: y.ur inclusion a / U bcM.litiT.ii nd ·. η l ': ite' "higc serving R '.' iik-

zugeordnete Wandabschnitt der Reaktionskammer aus einem für die Wärmeenergie bei der von der Wärmequelle erzeugten Wellenlänge durchlässigen Werkstoff besteht und die Wärmeenergie durch diesen Wandabschnitt im wesentlichen ohne Absorption durchgelassen wird. Innerhalb der Reaktionskammer kann ein die Unterlagen haltender und für die Strahlung undurchlässiger Suszeptor verwendet werden, der die Wärmestrahlungsenergie absorbiert, durch diese erhitzt wird und seinerseits die Unterlagen erhitzt. Die Wärmequelle kann aus einer oder einer Vielzahl von Hochleistungslampen bestehen, die Strahlungsenergie einer kurzen Wellenlänge erzeugen, welche durch die Reaktionskammerwände durchgelassen werden, ohne diese zu erhitzen.Associated wall section of the reaction chamber from one for the thermal energy from the heat source generated wavelength permeable material and the thermal energy through this Wall section is passed through essentially without absorption. Inside the reaction chamber a susceptor that holds the documents and is impermeable to radiation can be used, which absorbs the heat radiation energy, is heated by it and in turn heats the documents. The heat source can consist of one or a variety of high-power lamps, the Generate radiant energy of a short wavelength, which passes through the reaction chamber walls be allowed through without heating them.

Die einzelnen Merkmale der Erfindung werden im nachfolgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellter» Ausführungsbeispiele näher erläutert.The individual features of the invention are described below with reference to the » Embodiments explained in more detail.

F i g. 1 ist ein allgemein schematischer Längsschnitt durch eine c-ste Ausführungsform der vorgeschlagenen Vorrichtung;F i g. 1 is a generally schematic longitudinal section through a c-th embodiment of the proposed Contraption;

F i g. 2 ist ein senkrechter Aufrißquerschnitt in der EbencderLinie2-2derFig. 1 durch die Vorrichtung:F i g. 2 is a vertical elevation cross-section on the plane of line 2-2 of FIG. 1 by the device:

F i g. 3 ist ein senkrechter Querschnitt entsprechend der Fig. 2 durch eine andere Ausführungsform der Vorrichtung;F i g. 3 is a vertical cross-section corresponding to FIG. 2 through another embodiment of FIG Contraption;

F i g. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung;F i g. Figure 4 is a vertical section through another embodiment of the device;

Fig 5 ist eine isometrische Darstellung eines Teils der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung;Figure 5 is an isometric view of a part the device shown in Figure 4;

Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch eine wieder·'!™ andere Ausführungsfonn der Vorrichtung, 6 is a vertical section through yet another embodiment of the device,

Fi g. 7 ist ein senkrechter Schnitt in der Ebene der Linie 7-7 der Fig. 6.Fi g. 7 is a vertical section on the plane of FIG Line 7-7 of FIG. 6.

Alle hier beschriebenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur chemischen Bedampfung beruhen auf dem gleichen Prinzip, nämlich der Verwendung einer Reaktionskammer mit kalten Wänden, in der sich eine zu beschichtende Unterlage vorzugsweise auf einem undurchlässigen oder opaken Suszeptor befindet, der die absorptionsfrei durch die Wände der Reaktionskammer durchgelassene Wärmestrahlung absorbiert. Die Wärmestrahlungsquelle besteht aus einer Hochleistungslampe oder einer Bank derartiger Lampen, welche Wärmeenergie bei einer Wjejyienlänge erzeugen, die von den Wänden der Reaktionskarnmer durchgelassen wird.All embodiments of the device according to the invention for chemical vapor deposition described here are based on the same principle, namely the use of a reaction chamber with cold Walls, in which there is a substrate to be coated, preferably on an impermeable or opaque Susceptor is located, which absorbs the heat radiation transmitted through the walls of the reaction chamber absorbed. The source of heat radiation consists of a high-performance lamp or a bench such lamps which generate thermal energy at a length emitted by the walls of the reaction chambers is let through.

Der chemische Bedampfungsvorgang innerhalb der Reaktionskammer entspricht im wesentlichen den bereits bekannten Verfahren. Daher wird hier auf die Beschichtung mit einem epitaxialen oder anderen Belag nur ganz kurz eingegangen. An Hand eines zur Einführung dienenden Beispiels soll jedoch gezeigt werden, daß sich das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung besonders gut zur Herstellung unterschiedlicher epitaxialer Beläge auf Unterlagen wie z.B. Siliziumplättchen eignen. Entsprechend der Erfindung wird eine chemische Reaktion und/oder eine thermische Pyrolyse zur Aufbringung von epitaxialen. polykristallinen oder amorphen Schichten z. B. aus Silizium. Siliziumnitrid und Siliziumdioxid wie auch von Metallschichten wie z. B. aus Molybdän, Titan, Zirkon und Aluminium entsprechend einer der nachfolgend angegebenen Gleichungen verwendet.The chemical vapor deposition process within the reaction chamber essentially corresponds to that already known procedures. Therefore, the coating with an epitaxial or other covering is used here received only very briefly. However, an introductory example will be used to illustrate this be that the method and the device according to the invention are particularly good for the production of different epitaxial coatings on substrates such as silicon wafers. According to the invention is a chemical reaction and / or a thermal pyrolysis for the application of epitaxial. polycrystalline or amorphous layers e.g. B. made of silicon. Silicon nitride and silicon dioxide as well as from Metal layers such as B. of molybdenum, titanium, zirconium and aluminum according to one of the following given equations are used.

Der epitaxiale Aufbau von Silizium vermittels der Pyrolyse von Silan oder Siliziumtetrachlorid bei Temperaturen innerhalb des Bereiches von 9Ot)'' bis 1200⁰C findet wie folgt statt:The epitaxial build-up of silicon by means of the pyrolysis of silane or silicon tetrachloride at temperatures within the range from 90t) '' to 1200 ⁰ C takes place as follows:

Wärmewarmth

SiH₄ SiH ₄

SiCl₄ + 2H₂ SiCl ₄ + 2H ₂

Si + 2H,Si + 2H,

Si + 4HClSi + 4HCl

Die Ablagerung von Siliziumnitrid kann bei Tempcraturen im Bereich von 600° bis 1100° C entsprechend der folgenden Reaktion erfolgen:The deposition of silicon nitride can occur at temperatures be carried out in the range from 600 ° to 1100 ° C according to the following reaction:

3SiH₄ + 4NH, » Si₃N₄ + 12H₂ 3SiH ₄ + 4NH, »Si ₃ N ₄ + 12H ₂

3SiCl₄ + 4NH,3SiCl ₄ + 4NH,

Si₃N₄+ 12 NClSi ₃ N ₄ + 12 NCl

ίο Die Ablagerung von Siliziumdioxid ausgehend von Siilan oder Siliziumtetrachlorid kann entsprechend der nachstehenden Reaktion bei Temperaturen zwischen 800° und 1100⁰C erfolgen:ίο The deposition of silicon dioxide starting from silicon tetrachloride or Siilan the following reaction may accordingly take place at temperatures between 800 ° and 1100 ⁰ C:

SiH₄ + H₂ + 2CO₂ » SiO₂ + 3H₂ + 2COSiH ₄ + H ₂ + 2CO ₂ >> SiO ₂ + 3H ₂ + 2CO

SiCl₄ + 2H₂ + 2CO₂ * SiO₂ + 4HCl + 2COSiCl ₄ + 2H ₂ + 2CO ₂ * SiO ₂ + 4HCl + 2CO

Bei etwas niedrigeren Temperaturen kann die Ablagerung von Siliziumdioxid ausgehend von der Silanoxidation im Bereich von 300° bis 500° C in der folgenden Weise durchgeführt werden:At slightly lower temperatures, the deposition of silicon dioxide can start from the silane oxidation in the range from 300 ° to 500 ° C in the following way:

SiH₄ + O₂ » SiO₂ + 2H₂ SiH ₄ + O ₂ »SiO ₂ + 2H ₂

Gleichfalls läßt sich die Metallablagerung bei Temperaturen im Bereich von 900° bis 1200° C entspre- »5 chend der nachstehenden, als Beispiel angegebenen Reaktionsgleichung ausfuhren:Likewise, the metal can be deposited at temperatures in the range from 900 ° to 1200 ° C. »Carry out the following reaction equation given as an example:

2MoCU + 5H,2MoCU + 5H,

2Mo + 10 HCl2 Mo + 10 HCl

Entsprechend bekannten Verfahren lassen sich auch zur Herstellung von Beschichtungen aus anderen Metallen oder aus Nichtmetallen dienende entsprechende Reaktionen verwenden. Die vorstehend angegebenen Reaktionsgleichungen sind daher nur als Beispiele für Verfahren anzusehen, für die ein Bedampfungssystem mit kalten Wänden besonders vorteilhaft ist, wobei sich jedoch viele weitere Verwendungsmöglichkeiten für ein solches System ergeben, wie für den Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ohne weiteres ersichtlich sein dürfte.Correspondingly known methods can also be used to produce coatings from others Use metals or non-metallic reactions. The ones given above Reaction equations are therefore only to be regarded as examples of processes for which a vaporization system with cold walls is particularly beneficial, but there are many other uses for such a system as detailed below for those skilled in the art Description should be readily apparent.

Eine Vorrichtung, die in der nachstehend beschriebenen Weise ausgebildet war, wurde mit großem Erfolg zur Herstellung von dielektrischen Belägen aus Siliziumnitrid und Siliziumdioxid verwendet, wobei sich Schichten mit einer gleichförmigen Schichtdicke von 15^c zwischen den einzelnen Unterlagen eines Bedampfungsvorganges erhalten ließen. Vollkommen einwandfreie Ergebnisse lassen sich von vornherein gewährleisten, da sich die Arbeitstemperaturen innerhalb enger Grenzen steuern und infolge der neuartigen Wärmequelle auf gleichbleibenden Werten halten lassen.An apparatus constructed in the manner described below has met with great success used for the production of dielectric coverings from silicon nitride and silicon dioxide, whereby layers with a uniform layer thickness of 15 ^ c between the individual documents of a Let evaporation process obtained. Completely flawless results can be achieved right from the start ensure that the working temperatures are controlled within narrow limits and as a result of the new Let the heat source keep constant values.

Die in den Fi g. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform der Vorrichtung zeigt den Aufbau des Reaktionsgefäßes in allgemein schematischer Art. Das Reaktionsgefaß ist dazu bestimmt, innerhalb eines (nicht dargestellten) Behälters angeordnet zu werden, der das Gefäß völlig umschließt und die erforderlichen Durchlaßvorrichtungen, elektrischen Anschlüsse und anderen Vorrichtungen enthält. Der Übersichtlichkeit halber sind in den Zeichnungen jeweils nur diejenigen Teile des Reaktionsgefäßes dargestellt, die zur Darstellung der Erfindungsidee erforderlich sind. Dabei ist in jedem Fall davon auszugehen, daß die dargestellten Reaktionsgefäßteile in geeigneter Weise innerhalb eines Behalters angeordnet sind.The in the Fi g. 1 and 2 shown first embodiment of the device shows the structure of the reaction vessel in a generally schematic manner The reaction vessel is intended to be placed inside a container (not shown), which completely encloses the vessel and the necessary Contains passage devices, electrical connections and other devices. The clarity For the sake of illustration, only those parts of the reaction vessel are shown in the drawings which are necessary for illustration the inventive idea are required. It is to be assumed in each case that the shown Reaction vessel parts are suitably arranged within a container.

Das in den Fig. 1 und 2 allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Reaktionsgefaß besieht aus ei- The reaction vessel, generally designated by the reference numeral 1 in FIGS. 1 and 2, consists of a

nem langgestreckten und allgemein mit 2 bezeichneten Gehäuse, das, wie aus Fi g. 2 ersichtlich, aus sich gegenüberliegenden Seitenwänden 3 und 4 und einer abnehmbaren oberen Verschlußplatte 6 besteht, die an den oberen Rändern der Seitenwände 3 und 4 verschiebbar gelagert oder auf andere Weise von diesen abnehmbar ist, um den Zutritt zu dem Innenhohlraum 7 des Gehäuses zu gestatten. Die entgegengesetzten Enden des Gehäuses, welche mit 8 bzw. 9 bezeichnet sind, sind in irgendeiner Weise wie z. B. durch Endwände od. dgl. verschlossen, so daß der Innenhohlraum 7 des Gehäuses vollständig abgeschlossen ist. An dem einen Gehäuseende muß jedoch eine Zugangsmöglichkeit zu dem Innenhohlraum vorhanden sein, so daß die zu beschichtenden Unterlagen vor der Bedampfung eingelegt und nach der Bedampfung wiederum entnommen werden können. Zu diesem Zweck können in der Endwand 9 des Gehäuses und in der Reaktionskammer geeignete (nicht dargestellte) Türen vorgesehen sein, welche den Zugang zur Reaktionskammer gestatten.nem elongated and generally designated 2 Housing that, as shown in FIG. 2 can be seen from opposing side walls 3 and 4 and one removable upper closure plate 6 consists of the slidably mounted on the upper edges of the side walls 3 and 4 or in some other way by these is removable to allow access to the inner cavity 7 of the housing. The opposite Ends of the housing, which are denoted by 8 and 9, are in any way such. B. by End walls or the like closed so that the inner cavity 7 of the housing is completely completed. At one end of the housing, however, there must be a means of access to the inner cavity, so that the documents to be coated before Steaming inserted and can be removed again after steaming. To this For this purpose, suitable (not shown) in the end wall 9 of the housing and in the reaction chamber Doors may be provided which allow access to the reaction chamber.

Vorzugsweise sind die Innenflächen 11 der Begrenzungswände des Gehäuses wie auch der oberen Verschlußplatte aus einem geschliffenen und polierten reflektierenden Werkstoff wie z.B. poliertem Aluminiumblech hergestellt. Infolge der polierten Oberflächen wird die von der Wärmequelle erzeugte Wärmeenergie am besten ausgenutzt.The inner surfaces 11 are preferably the boundary walls of the housing as well as the upper ones Closure plate made of a ground and polished reflective material such as polished aluminum sheet manufactured. As a result of the polished surfaces, the heat energy generated by the heat source becomes best exploited.

Die Wärmequelle ist allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet, erstreckt sich quer über die ganze Breite des Gehäuses, wie Fi g. 2 zeigt, und ist an geeigneten Abschnitten der Gehäuseseitenwände befestigt. Die Wärmequelle besteht aus wenigstens einer Hochleistungslampe, die Wärmestrahlungsenergie einer kurzen Wellenlänge erzeugt und abstrahlt, wobei das Maximum der Energieabgabe angenähert bei 1 /<m oder darunter liegt.The heat source is indicated generally by the reference numeral 12, extends across the whole Width of the housing, as shown in FIG. Figure 2 shows and is attached to appropriate portions of the housing side walls. The heat source consists of at least one high-performance lamp, the heat radiation energy a short wavelength generated and emitted, the maximum of the energy output being approximated is 1 / <m or less.

Bei der hier befrachteten Ausführungsform besteht die Wärmequelle aus einer Bank von Lampen, die jeweils mit 13 bezeichnet und paarweise nebeneinander in Schraubfassungen 14 zweier nebeneinander liegender Lampenhalleblöcke 16 angeordnet sind. Die elektrischen Anschlüsse für die Lampen sind nicht dargestellt, da sie von herkömmlicher Ausführung sind. Das obere offene Ende jeder Lampenfassung 14 ist mit einer vergrößerten halbkugeligen Ausnehmung 17 versehen, die hochglanzpoliert ist und als reflektierende Oberfläche dient.In the case of the embodiment loaded here the heat source from a bank of lamps, each denoted by 13 and in pairs next to each other are arranged in screw sockets 14 of two adjacent lamp hall blocks 16. The electric Connections for the lamps are not shown because they are of conventional design. That The upper open end of each lamp socket 14 is provided with an enlarged hemispherical recess 17 provided that is highly polished and as reflective Surface serves.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise verwendeten und in den Zeichnungen dargestellten Lampen sind Hochleistungs-Wolframfadenlampen mit transparenten Quarzkolben. Diese Lampen enthalten ein Halogengas, vorzugsweise Jod und sind beispielsweise in den Vereinigten Staaten von der Firma Aerometrics Division of Aerojet-General Corporation im Handel erhältlich. Entsprechende Lampen werden auch von der Firma General Electric Corporation in den Vereinigten Staaten hergestellt.Those preferably used in the device according to the invention and shown in the drawings Lamps are high-performance tungsten filament lamps with transparent quartz bulbs. These Lamps contain a halogen gas, preferably iodine, and are available in, for example, the United States from from Aerometrics Division of Aerojet-General Corporation. Appropriate Lamps are also manufactured by General Electric Corporation in the United States.

Die für die Ausführung der Fi g. I und 2 verwendete Lampe ist für Aufrechtbetrieb ausgelegt. Bei einer weiter unten beschriebenen Ausführungsform kann jedoch auch eine Lampe anderer Formgebung Verwendung finden.The for the execution of Fi g. I and 2 used The lamp is designed for upright operation. In an embodiment described below however, a lamp of a different shape can also be used.

Inf titie der hohen Betriebstemperaturen derartiger Lampen von beispielsweise ZlM) bis 3315 C sind in Verbindung mit den) Gehäuse und den l.ampenhaltrblöcken Vorrichtungen /um Kuhlen der (uhai^e wände und des Bereich;, um die Lampcnfassmgcn herum vorgesehen, um eine Überhitzung der Vorrichtung zu verhindern. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, besieht die Kühlvorrichtung für die Wände aus einer Vielzahl paralleler Kühlmittelkanäle 20, durch welche Wasser oder ein anderes Kühlmittel umgewälzt wird. Entsprechende Kühlmittelkanäle 18 sind in der oberen Verschlußplatte des Gehäuses angeordnet. Die Kanäle sind in bekannter Weise betriebsmäßig mit einer Kühlmittelquelle und den entsprechenden Aggregaten verbunden.Inf titie of the high operating temperatures of such lamps from, for example, ZIM) to 3315 C, devices are provided in connection with the housing and the lamp holder blocks to cool the walls and the area around the lamp holders to prevent overheating 2, the cooling device for the walls consists of a plurality of parallel coolant channels 20 through which water or another coolant is circulated. Corresponding coolant channels 18 are arranged in the upper closure plate of the housing Channels are operationally connected in a known manner to a coolant source and the corresponding units.

Wie Fig. 2 zeigt, sind außerdem vorzugsweise Kühlmittelkanäle 19 zwischen benachbarten Reihen von Hochleistungslampen in der Lampenbank vorgesehen und ebenfalls mit dem Kühlmittelkreislauf verbunden. As shown in FIG. 2, there are also preferably coolant channels 19 between adjacent rows of high-performance lamps provided in the lamp bank and also connected to the coolant circuit.

Die Kühlvorrichtung umfaßt außerdem vorzugsweise auch eine Luftumwälzvorrichtung, die in der hier dargestellten Ausführungsform aus zwei nebeneinander angeordneten Speicherkammern 21 und 22 für Kühlluft besteht, die jeweils an der Basis mit den Lampenhalteblöcken 16 in Verbindung stehen. Die Speicherkammern sind unmittelbar mit den Fassungen 14 für die Lampen und mit weiteren, senkrecht und seitlich verlaufenden Kanälen 23 verbunden, welehe ebenfalls in Längsrichtung der Lampenhalteblöcke verlaufen. Somit wird Kühlluft um die Lampen herum und durch den Innenhohlraum 7 des Gehäuses umgewälzt und durch eine in Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Abzug stehende Auslaßöffnung 25 abgezogen.The cooling device also preferably includes an air circulating device which is in the The embodiment shown here comprising two storage chambers 21 and 22 arranged next to one another for cooling air, each of which is in communication with the lamp holding blocks 16 at the base. the Storage chambers are directly with the sockets 14 for the lamps and with others, perpendicular and laterally extending channels 23 connected, welehe also run in the longitudinal direction of the lamp holding blocks. This creates cooling air around the lamps circulated around and through the inner cavity 7 of the housing and through a in connection with a (not shown) deduction standing outlet opening 25 withdrawn.

Innerhalb des Innenhohlraums des Gehäuses befindet sich ein Gebilde, welches die Reaktionszone der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet, in der epitaxiale oder andere Beschichtungen auf die darin befindlichen Unterlagen oder Substrate aufgebracht werden. Die Reaktionszone ist allgemein mit 31 bezeichnet und besteht aus einer Reaktionskammer, die durch ein langgestrecktes und allgemein abgeschlossenes rohrförmiges Gebilde begrenzt wird, das aus einem Werkstoff besteht, der für die von der Wärmequelle 12 abgegebene Wärmeenergie kurzer Wellenlänge durchlässig ist. Bei einer bevorzugten Ausführung bestehen die Wände der Reaklionskammer aus Quarz, das für Strahlungsenergie im kurzen Wellenlängenbereich durchlässig ist. Das rohrförmige Gebilde hat einen allgemein rechteckförmigen Querschnitt, und seine Abmessungen werden den jeweiligen Produktionsanforderungen entsprechend gewählt. Das Rohr kann beispielsweise im Querschnitt die Abmessungen 51 X 152 mm aufweisen, wobei die Rohrlänge dem Bedarf entsprechend gewählt wird. Die Reaktionszone 31 und das Gehäuse 2 können auch zu einer einzigen Einheit zusammengefaßt werden. Ein derartig kombiniertes Reaktionsrohr weisl vorzugsweise ein Quarzfenster auf. das für Strahlungsenergie kurzer Wellenlänge durchlässig und ir einem Gehäuse aus einem hochglanzpolierten reflek tierenden Werkstoff angeordnet ist.Inside the inner cavity of the housing there is a structure, which is the reaction zone of the device according to the invention forms in the epitaxial or other coatings on the therein The documents or substrates that are located are applied. The reaction zone is indicated generally at 31 and consists of a reaction chamber which is enclosed by an elongated and generally closed tubular structure is limited, which consists of a material that is used by the heat source 12 emitted thermal energy of short wavelength is permeable. In a preferred embodiment the walls of the reaction chamber are made of quartz, which is used for radiation energy in the short wavelength range is permeable. The tubular structure has a generally rectangular cross-section, and its dimensions are selected according to the respective production requirements. The tube can, for example, have the dimensions 51 X 152 mm in cross section, with the Pipe length is chosen according to the needs. The reaction zone 31 and the housing 2 can can also be combined into a single unit. Such a combined reaction tube is white preferably a quartz window. which is transparent to radiation energy of short wavelength and ir a housing made of a highly polished reflective material is arranged.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das eine Ende des Rcaktions rohrs bei 24 mit einem Abzug 26 verbunden, der sei nerseits wiederum mit einem Absaugsystem verbun den ist. so daß verbrauchte Reaktionsgase aus den Reaktionsgefäß ahgesaugt werden können. An den entgegengesetzten Ende des Reaktionsgefäßes wer i\cr\ die für das Bcdampfungsvcrfnhren verwendete! gasförmigen Reaktantcn in die Reaktionskamme (Until eine Vormhuing eingeführt, die in der hier be lr;u Meten Ausfulwiingiform aus. zwei RohrleitungcAs FIG. 1 shows, one end of the reaction tube is connected at 24 to a trigger 26 which, in turn, is verbun with a suction system. so that used reaction gases can be sucked out of the reaction vessel. Who i \ cr \ the formula used at the opposite end of the reaction vessel for the Bcdampfungsvcrfnhren! gaseous reactants in the reaction chamber (until a Vormhuing introduced, which in the here be lr; u Meten Ausfulwiingiform from. two pipelinesc

409 526/33409 526/33

YL und 33 besteht, die durch einen Endwandabschnitt J4 der Endwand 8 des Reaktionsgefäßes durchgeführt sind und bis zu einer Mischkammer 36 verlaufen, die kOii einer Stauplatte 37 und dem Endwandabschnitt 34 gebildet wird. Die gasförmigen Reaktanten treten aus dem Rohr 32 durch mehrere Öffnungen 38 in der Nähe der Stauplatte aus, während das Ende 39 des anderen Rohrs 32 zur Mischkammer hin offen ist. Nachdem die Reaktanten in der Mischkammer gut miteinander vermischt worden sind, treten sie unterhalb der Stauplatte durch einen Durchlaßschlitz 41 hindurch, der zwischen der Slauplatte und der Bodenwand der Reaktionskammer ausgebildet ist, wie F i g. 1 zeigt. Die zum Einführen der gasformigen Reaktanten in die Reaktionskanimer dienende Anordnung läßt sich selbstverständlich an die jeweiligen Produktionsbedingungen anpassen. YL and 33, which are passed through an end wall section J4 of the end wall 8 of the reaction vessel and extend to a mixing chamber 36 which is formed by a baffle plate 37 and the end wall section 34. The gaseous reactants exit the tube 32 through a plurality of openings 38 in the vicinity of the baffle, while the end 39 of the other tube 32 is open to the mixing chamber. After the reactants have been well mixed with one another in the mixing chamber, they pass beneath the baffle plate through a passage slot 41 which is formed between the baffle plate and the bottom wall of the reaction chamber, as shown in FIG. 1 shows. The arrangement used for introducing the gaseous reactants into the reaction canister can of course be adapted to the particular production conditions.

Die Reaktionskammer der bevorzugten Ausführungsform enthält einen langgestreckten plattenförmigen Suszeptor 42, der eine Reihe von Plättchen 43 aus Silizium oder einem anderen Material trägt, die in gegenseitigen Abständen auf diesem angeordnet sind. Die Größe des Suszeptors ist abhängig von der Größe der Reaktionskammer und wird an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt. Reaklionsgefäße, die in der laufenden Herstellung verwendet werden, können auch mehr als eine Reaktionsstation aufweisen, so daß eine Plättchenladung in der einen Reaktionskammer behandelt weiden kann, während die andere Reaktionskammer beschickt bzw. entleert wird.The reaction chamber of the preferred embodiment contains an elongated plate-shaped one Susceptor 42, which carries a series of platelets 43 made of silicon or some other material, the are arranged at mutual distances on this. The size of the susceptor depends on the Size of the reaction chamber and is adapted to the respective requirements. Reaction vessels placed in used in ongoing production can also have more than one reaction station, so that a platelet charge can be treated in one reaction chamber while the other reaction chamber is charged or emptied.

Der Suszeptor 42 wird vorzugsweise in einer oberhalb der Bodenwand der Reaktionskammer liegenden Höhe gehalten, und zu diesem Zweck wird ein Trägergestell geeigneter Ausführung vorgesehen, das beispielsweise dem in Fi g. 2 dargestellten H-förmig ausgebildeten Tragergestell 44 entsprechen kann. Das Gestell ist vorzugsweise durchlässig für die von der Wärmequelle abgegebene Strahlungsenergie und besteht daher beispielsweise aus Quarz. Der Werkstoff, aus dem der Sus^eptoi hergestellt ist. muß gegenüber der von der Wärmequelle abgegebenen Strahlungsenergie undurchlässig, d.h. opak sein. Zu diesem Zweck lassen sich unterschiedliche Werkstoffe verwenden. Vorzugsweise wird der Suszeptor aus Graphit hergestellt, der Wärmestrahlungsenergie der genannten kurzen Wellenlänge rasch absorbiert. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Suszeptor elektrisch leitfähig oder wärmeleitfähig ist. Durch die Verwendung eines Suszeptors wird eine gleichförmige Erhitzung der auf diesem liegenden Plättchen gewährleistet.The susceptor 42 is preferably located in a position above the bottom wall of the reaction chamber Maintained height, and for this purpose a support frame is used suitable design provided, for example, the in Fi g. 2 shown H-shaped Support frame 44 can correspond. The frame is preferably permeable to the Radiant energy emitted from the heat source and therefore consists, for example, of quartz. The material from which the Sus ^ eptoi is made. must opposite be impermeable, i.e. opaque, to the radiant energy emitted by the heat source. To this Different materials can be used for this purpose. The susceptor is preferably made of graphite produced, which rapidly absorbs radiant heat energy of said short wavelength. However, it is it is not necessary for the susceptor to be electrically conductive or thermally conductive. By using a susceptor ensures uniform heating of the platelets lying on it.

Bei bestimmten Ausfuhrungen der Vorrichtung können die Plättchen auch unmittelbar ohne Verwendung eines Suszeptors in der Reaklionskammer erhitzt werden, indem sie unmittelbar auf die Bodenw and der Kammer gelegt werden. Ein derartiges Vorgehen ist jedoch infolge der opaken Beschaffenheit der Plättchen weniger empfehlenswert, obwohl auch in diesem Fall befriedigende Ergebnisse erhalten werden. In jedem Fall ist die Verwendung eines Suszeptors vorzuziehen. In certain versions of the device, the platelets can also be used directly a susceptor heated in the reaction chamber by placing them directly on the floor wall Chamber to be placed. However, such an approach is due to the opaque nature of the platelets less recommendable, although in this case too satisfactory results are obtained. In each In this case, the use of a susceptor is preferable.

Die Reaktionskammer 31 kann innerhalb des Gehäuses auf beliebige Weise gelagert sein. Bei der dargestellten schematischen Ausführung sind entsprechend der Fi g. 2 entlang der Länge des Reaktionsgefäßes mehrere vorstehende Träger 46 ausgebildet, auf denen die Reaktionskammer aufsitzt. Diese Träger können ebenfalls aus Quarz bestehen, damit sie die Ausbreitung der Wärmeenergie nicht behindern. The reaction chamber 31 can be mounted in any desired manner within the housing. In the illustrated schematic embodiment, the Fi g. 2, a plurality of protruding supports 46 are formed along the length of the reaction vessel, on which the reaction chamber rests. These supports can also be made of quartz so that they do not hinder the propagation of thermal energy.

Die in F i g. 3 dargestellte weitere Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, wobei jedoch die in Fig. 3 allgemein mit dem Bezugszeichen 51 bezeichnete Wärmequelle anders ausgebildet ist. In diesem Fall besteht die Wärmequelle aus wenigstens einer Hochleislungslampe 52 und vorzugsweise einer ganzen Bank derartiger Lampen, welche in der bereits beschriebenen Weise Wärmestrahlungsenergie crzeugen. Die Lampen 52 unterscheiden sich jedoch von den oben beschriebenen Lampen 13 darin, daß jede Lampe eine langgestreckte und rohrförmige Formgebung aufweist, durch sich gegenüberliegende Seitenwände durchgeführt und von sich gegenüberliegenden Federhalterungen 53 und 54 gehalten wird, die jeweils eine Fassung 56 aufweisen, in die das Ende der Lampe eingesetzt ist. Zwei Federn 57 und 58 sind bei 59 bzw. 61 an fest mit der Gehäusewand verbundenen Bügeln verankert. Die elektrischen Anschlüsse für die Lampen 52 sind nicht dargestellt, da sie von herkömmlicher Ausführung sind.The in F i g. 3 further embodiment shown corresponds essentially to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but the in Fig. 3 generally designated by the reference numeral 51 heat source is designed differently. In this In this case, the heat source consists of at least one high-output lamp 52 and preferably a whole Bank of such lamps which generate radiant heat energy in the manner already described. The lamps 52 differ from the lamps 13 described above, however, in that each Lamp has an elongated and tubular shape, due to opposing side walls performed and held by opposing spring retainers 53 and 54, respectively have a socket 56 into which the end of the lamp is inserted. Two springs 57 and 58 are at 59 and 61 anchored to brackets firmly connected to the housing wall. The electrical connections for the lamps 52 are not shown as they are of conventional design.

Eine Reihe derartiger Lampen 52 sind über die ganze Lange des Gehäuses allgemein parallel zueinander quer zu der Gehäuselängsachse und in gegenseitigen Abständen angeordnet.A number of such lamps 52 are generally parallel to one another throughout the length of the housing arranged transversely to the longitudinal axis of the housing and at mutual distances.

Auch hier sind wiederum ein Kühlwasserkreislauf und eine Luftumwälzvorrichtung vorgesehen. Die Kühlwasserkanäle 18 und 20 sind im wesentlichen in gleicher Weise wie in Fig. 2 dargestellt angeordnet.Here, too, a cooling water circuit and an air circulation device are again provided. the Cooling water channels 18 and 20 are arranged essentially in the same way as shown in FIG.

Auf Grund der unterschiedlichen Konstruktion der Lampen 52 muß jedoch die Kühlluftanordnung anders ausgeführt sein. Zu diesem Zweck verläuft entlang der Basis des Gehäuses eine vergrößerte Speicherkammer 62. und eine Reihe von Luftdurchlassen 63 sind durch die Bodenwand 64 des Gehäuses durchgeführt, welche aus einer polierten Metallplatte besteht, so daß die Kühlluft nach oben austreten und die Lampen umspülen kann, um dann von dem Innenhohlraum des Gehäuses in der bereits beschriebenenOWeise zum Abzug zu gelangen.Due to the different construction of the lamps 52, however, the cooling air arrangement must be different be executed. To this end, an enlarged storage chamber runs along the base of the housing 62nd and a series of air passages 63 are passed through the bottom wall 64 of the housing, which consists of a polished metal plate, so that the cooling air exit upwards and wash around the lamps can then to move from the interior cavity of the housing in the manner already described To get deduction.

Lampen des bei 52 dargestellten Typs werden in den Vereinigten Staaten von der Firma General Electric hergestellt, haben entsprechend des Lcuchtstofflampcnkataloges dieser Firma die Bezeichnung TP-110 und werden unter dem Warenzeichen »Ouartzlinc« vertrieben.Lamps of the type shown at 52 are manufactured in the United States by General Electric manufactured according to the fluorescent lamp catalog this company the name TP-110 and are under the trademark »Ouartzlinc« expelled.

In den Fi g. 4 und 5 ist wiederum eine andere Ausführungsform des mit Strahlung arbeitenden Reaktionsgefäßes dargestellt, dessen Aufbau sich wesentlieh von den bereits beschriebenen Ausfuhrungen unterscheidet, mit dem jedoch eine epitaxiale Beschichtung oder eine andere ähnliche Beschichtung in gleicher Weise wie bereits beschrieben ausgeführt werden kann. Wie Fig. 4 zeigt, weist das Reaktionsgefäß einen Träger 66 auf. dei innerhalb eines (nichi dargestellten) geschlossenen Gehäuses angeordnei werden kann Die allgemein mit 67 bezeichnete War mcquelle besteht bei dieser Ausführung aus einem z\ lindrischen Lampcnhaiteblock 68 mit einem Innen hohlraum 69, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist Die obere Oberfläche des Lampenhalteblocks weis eine Reihe halbkugeliger Ausnehmungen 71 auf. ii denen sich Hochleislungslampen 70 der bereits i Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Ausführun befinden.In the Fi g. 4 and 5 is yet another embodiment of the reaction vessel working with radiation is shown, the structure of which is essential differs from the designs already described, but with an epitaxial coating or another similar coating carried out in the same way as already described can be. As shown in FIG. 4, the reaction vessel a carrier 66. dei arranged within a closed housing (not shown) can be The war generally designated 67 In this version, mcquelle consists of a z \ Lindrische Lampcnhaiteblock 68 with an inner cavity 69, as best shown in FIG. 5 can be seen The upper surface of the lamp holding block has a series of hemispherical recesses 71. ii which high-performance lamps 70 of the embodiment already described in connection with FIG. 1 are located.

Die jeweils verwendete Anzahl von Lampen 7 hängt von dem Produktionsvolumen ab, für welche das Reaktionsgefäß verwendet wird. Auch hier steheThe number of lamps 7 used in each case depends on the production volume for which the reaction vessel is used. Am also here

wiederum entsprechende Fassungsöffnungen mit den halbkugeligen Ausnehmungen in Verbindung und dienen ganz allgemein in der in Fig. 1 dargestellten Weise zur Aufnahme der Lampen. Die obere Oberfläche 72 des Lampenhalteblocks wie auch die Oberflächen der Ausnehmungen 71 sind hochglanzpoliert und daher stark wärmereflektierend.in turn, corresponding mount openings with the hemispherical recesses in connection and are used quite generally in that shown in FIG Way to accommodate the lamps. The top surface 72 of the lamp holding block as well as the surfaces of the recesses 71 are highly polished and therefore highly heat-reflective.

Der Lampenhalteblock wird oberhalb der Trägerplatte 66 auf beliebige Weise gehalten. Zu diesem Stweck sind Rohrleitungen 73 und 74 in gegenseitigen Abständen mit der Basis des Lampenhalteblocks verbunden, durch die Trägerplatte 66 durchgeführt und ■tarr mit der Trägerplatte verbunden, so daß der Lamf>enhalteblock in der in Fig. 4 dargestellten Weise Oberhalb der Trägerplatte gehalten wird. Die Rohrlci tungen 73 und 74 dienen zur Zufuhr bzw. zum Abführen von Kühlwasser und stehen mit innerhalb des Halleblocks ausgebildeten Umwälzkanälen 75 in Verbindung. Außerdem kann in Verbindung mit den Lampenfassungen auch eine (nicht dargestellte) Kühlluftvorrichtung der bereits beschriebenen Ausführung vorgesehen sein.The lamp holder block is above the support plate 66 held in any way. For this purpose, pipes 73 and 74 are in mutual Distances connected to the base of the lamp holding block, passed through the support plate 66 and ■ rigidly connected to the carrier plate so that the lamp holder block is held in the manner shown in Fig. 4 above the carrier plate. The Rohrlci lines 73 and 74 are used for supply and discharge of cooling water and are in communication with circulation channels 75 formed within the hall block. In addition, in connection with the lamp sockets, a (not shown) Cooling air device of the embodiment already described may be provided.

Bei dieser Ausführungsform wird die Reaktionskammer durch eine äußere Glasglocke 76 von herkömmlicher Formgebung und Beschaffenheit begrenzt, die auf der Trägerplatte 66 aufsitzt und die Wärmequelle und die übrigen Teile des Reaktionsgefäßes vollständig umgibt. Der innere Teil der Reaklionskammer wird durch eine Quarzummantelung 77 gebildet, die eine hohlzylindrische Formgebung in der Art eines amerikanischen Pfannkuchens (»doughnut«) hat, wobei ein innerer Abschnitt 78 der Ummantelung in die Bohrung oder den Innenhohlraum 69 des lampenhalteblocks einsetzbar ist, wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich wird. Somit trennt die Ummantelung die Lampen, den Lampenhalteblock und die diesem zugeordneten Vorrichtungen völlig von dem Innenhohlraum der Reaklionskanimer, die einerseits von der Ummantelung und andererseits von der äußeren Glasglocke 76 gebildet wird.In this embodiment, the reaction chamber is defined by an outer bell jar 76 of conventional type Shape and texture limited, which rests on the support plate 66 and the Heat source and the remaining parts of the reaction vessel completely surrounds. The inner part of the reaction chamber is formed by a quartz casing 77 which has a hollow cylindrical shape in the Kind of an American pancake ("donut"), with an inner section 78 of the casing insertable into the bore or interior cavity 69 of the lamp holder block, as best from Fig. 4 becomes apparent. Thus, the shroud separates the lamps, the lamp holding block and the devices associated therewith entirely from the inner cavity of the reaction canisters, on the one hand is formed by the jacket and on the other hand by the outer bell jar 76.

Auch bei dieser Ausführungsform wird ein opaker Suszeptor aus Graphit od. dgl. verwendet und hat die Form einer kreisförmigen Ringplatte 81. die in geeigneter Weise an einer Hohlwelle 82 befestigt ist, welche entsprechend der Darstellung der Fig. 4 durch die Trägerplatte 66 des Reaktionsgefäßes nach oben durchgeführt ist. Die Welle 82 kann vermittels eines (nicht dargestellten) Getriebe- oder Motorantriebs mit verhältnismäßig niedriger Drehzahl (z.B. 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute) in Drehung versetzt werden, so daß der Suszeptor und mehrere auf diesem gelagerte Plättchen 83 in einer Ebene oberhalb der Wärmequelle gedreht werden, die in diesem Fall aus der dargestellten Lampenbank besteht. Der Zweck dieser Bewegung in bezug auf die Wärmequelle besteht darin, eine gleichförmige Erhitzung des Suszeptors und der auf diesem liegenden Plättchen zu gewährleisten. Durch Abheben der Glasglocke wird der Suszeptor frei zugänglich.In this embodiment too, an opaque susceptor made of graphite or the like is used and has the In the form of a circular ring plate 81. which is fastened in a suitable manner to a hollow shaft 82, which 4 through the carrier plate 66 of the reaction vessel upwards, as shown in FIG is carried out. The shaft 82 can be by means of a gear or motor drive (not shown) rotated at a relatively low speed (e.g. 10 to 15 revolutions per minute) be, so that the susceptor and several plates 83 stored on this in a plane above the Heat source are rotated, which in this case consists of the lamp bank shown. The purpose this movement with respect to the heat source is to uniformly heat the susceptor and to ensure the platelets lying on this. By lifting the bell jar, the Susceptor freely accessible.

Die Hohlwelle 82 dient außerdem als Kanal zum Einführen gasförmiger Rcaktanten in die Reaktionskammer, so daß eine chemische Bedampfungsreaktion der Plättchen 83 erfolgen kann. Die verbrauchten Reaktionsgase gelangen von der Reaktionskammer durch eine in der Trägerplatte 66 befindliche Entlüftungsöffnung 84 zu einem (nicht dargestellten) Abzug.The hollow shaft 82 also serves as a channel for introducing gaseous Rcaktanten into the reaction chamber, so that a chemical vapor deposition reaction the plate 83 can be done. The used reaction gases come from the reaction chamber through a vent opening 84 located in the carrier plate 66 to a (not shown) Deduction.

In den Fi g. 6 und 7 ist wiederum eine andere Ausführungsform des Reaktionsgefäßes zur Verwendung mit Strahlungswärme dargestellt. In diesem Fall ist eine Trägerplatte 91 vorgesehen, die auf geeignete Weise innerhalb eines nicht dargestellten Gehäuses ίο gelagert ist. Eine Welle 92 steht nach oben durch die Trägerplatte 91 hindurch vor und kann durch eine (nicht dargestellte) Vorrichtung in Drehung versetzt werden.In the Fi g. 6 and 7 is yet another embodiment of the reaction vessel for use with radiant heat. In this case it is a support plate 91 is provided, which is suitably within a housing, not shown ίο is stored. A shaft 92 stands up through the Carrier plate 91 through and can be set in rotation by a (not shown) device will.

Das obere Ende der Welle 92 trägt einen allgemein zylindrisch ausgebildeten opaken Suszeptor aus Graphit od. dgl., welcher mit 93 bezeichnet ist. Wie F i g. 7 zeigt, weist der äußere Umfang des Suszeptors eine Reihe von Ausnehmungen 94 auf, in welche zu beschichtende Plättchen 96 in allgemein senkrechter Ausrichtung eingesetzt werden können. Die Innenwand 97 jeder Ausnehmung (siehe Fig. 7) ist gegenüber der Senkrechten nach innen geneigt, damit die Plättchen während der Drehung des Suszeptors nicht aus diesem herausfallen. Der Suszeptor dreht sich verhältnismäßig langsam mit einer Drehzahl von angenähert 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute. Durch die Drehung wird erreicht, daß der Suszeptor durch die Wärmequelle gleichförmig erhitzt wird.The upper end of the shaft 92 supports a generally cylindrically shaped opaque graphite susceptor or the like, which is designated by 93. Like F i g. 7 shows, the outer periphery of the susceptor has a Row of recesses 94 in which to be coated platelets 96 in a generally perpendicular Alignment can be used. The inner wall 97 of each recess (see Fig. 7) is opposite inclined inward of the vertical so that the platelets do not during the rotation of the susceptor fall out of this. The susceptor rotates relatively slowly at a speed of approximately 10 to 15 revolutions per minute. The rotation ensures that the susceptor through the Heat source is heated uniformly.

Wenngleich der Suszeptor in der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform aus einem festen Block besteht, kann er auch aus mehreren getrennten Segmenten ausgebildet sein, die zu einer Suszeptor einheit zusammengesetzt sind.Although the susceptor in the FIG. 6 and 7 shown embodiment from a solid Block consists, it can also be formed from several separate segments that unit into a susceptor are composed.

Bei dieser Ausführungsform wird die Reaktionskammer von einer Quarzgiasglocke 98 herkömmlicher Beschaffenheit und Formgebung gebildet, welche den Suszeptor umgibt und entsprechend der Fig. b auf der Trägerplatte 91 aufsitzt. Durch Anheben der Glasglocke wird der Suszeptor zugänglich. Die allgemein mit 99 bezeichnete Wärmequelle besteht hier aus einem ringförmig ausgebildeten Lampenhalteblock 101, in dem eine Reihe von Hochleistungslampen 102 in der dargestellten Weise ir mehreren senkrecht übereinander liegenden Reiher angeordnet sind. Die halbkugeligen Fassungen, aus denen die Lampen vorstehen, sowie der Innenumfanv des Lampenhalteblocks 101 sind aus dem bereits beschriebenen Grund hochglanzpoliert.In this embodiment, the reaction chamber is formed by a Quarzgiasglocke 98 conventional in nature and design, which surrounds the susceptor and corresponding to Fig. B is seated on the support plate 91. The susceptor becomes accessible by lifting the bell jar. The heat source, generally designated 99, here consists of a ring-shaped lamp holding block 101 in which a row of high-power lamps 102 are arranged in a plurality of rows lying vertically one above the other in the manner shown. The hemispherical sockets from which the lamps protrude and the inner circumference of the lamp holding block 101 are highly polished for the reason already described.

Wie die Darstellung zeigt, umgibt die Lampenbanl den Suszeptor und ist von diesem durch die Reak lionskammer getrennt, welche durch die Quarzglas glocke 98 gebildet wird. Der Lampenblock 101 weis eine Kühlvorrichtung in der Form einer den Blocl umgebenden Kühlspirale 103 auf. in welche Kühlflüs sigkeit wie 7. B. Wasser an dem einen Ende 104 ein treten und an dem anderen Ende der Spirale bei 1Oi austreten kann. Es ist auch möglich, Kühlluft durc den Lampenhalteblock durchzuführen.As the illustration shows, the lamp strip surrounds the susceptor and is separated from it by the reaction chamber, which bell 98 is formed by the quartz glass. The lamp block 101 has a cooling device in the form of a cooling spiral 103 surrounding the block. in which cooling liquid such as 7. B. water can enter at one end 104 and exit at the other end of the spiral at 10i. It is also possible to pass cooling air through the lamp holding block.

Die gasförmigen Reaktanten werden durch eine δο geeigneten Einlaß 107 in der Platte 91 zugeführt, un die verbrauchten Reaktionsgase verlassen die Reak tionskammer durch einen Auslaß 108, von dem si zu einem geeigneten Abzugsystem gelangen.The gaseous reactants are fed through a suitable inlet 107 in the plate 91, un the consumed reaction gases leave the reac tion chamber through an outlet 108, from which si get to a suitable exhaust system.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for vapor deposition of substrates for the formation of epitaxial, polycrystalline or amorphous layers by means of gaseous reactants, with a reactor chamber to accommodate of the substrates to be coated, the chamber wall at least partially consisting of a for the thermal radiation permeable material, characterized in that a heat radiation source attached outside the reaction chamber with one inside the reaction chamber attached susceptor (42, 93) on which the to be coated Substrates (43) are placed, and which consists of material impermeable to thermal radiation, cooperates in such a way that the Suszeplor (42, 93) absorbs the thermal radiation and thereby is heated, giving off uniformly distributed heat energy to the substrates (43) and its temperature during the entire coating process holds essentially constant.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the susceptor with a device (82,92) for moving the same in relation is provided on the heat radiation source (67.99), and thereby a uniform heating of the Susceptor and the substrates resting on it is achieved.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that devices for cooling (18, 19, 20) of the heat radiation source are provided.

4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the heat radiation source consists of at least one high-power lamp which emits heat radiation with a wavelength of 1 μπι or less.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlungsquelle aus wenigstens einer Hochleistungs-Wolf ramfaden-Lampe mit Quarzkolben besteht, die eine Wärmestrahlung mit einer Wellenlänge von 1 μΐη oder darunter abgibt.5. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the heat radiation source consists of at least one high-performance Wolf ramfaden lamp with quartz bulb, which emits thermal radiation with a wavelength of 1 μm or less.

6. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the Wärmestrah treatment source consists of a number of high-performance tungsten filament lamps with quartz bulbs, each of which emit heat radiation with a wavelength of 1 μΐη or below.

7. A method for the vapor deposition of substrates by means of the device according to claim 1, wherein a gaseous reactant is introduced into a reaction chamber with a wall which is at least partially permeable to thermal radiation, characterized in that a susceptor located in the reaction chamber and impermeable to thermal radiation (42, 68. 93). on which the substrates (43) to be coated are placed, heated by heat radiation sources attached outside the reaction chamber and the thermal energy scim: r.sciis in! .ilcichinJi'-gcr form and with essentially linMjn :. Temperature of the substrates w ;; hrer <l lic!>
layering process abuibi.

8. Procedure according to Ans-piueh 7. aiuinJi> i

indicates that the susceptor (68,93) during of the coating process relative to the Wäxmestrahlungsquelle is moved to a uniform To achieve heating of the susceptor and the substrates (43) located thereon.