DE2328303A1

DE2328303A1 - Vorrichtung zum herstellen von staeben oder rohren aus silicium o.dgl

Info

Publication number: DE2328303A1
Application number: DE19732328303
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Rer Nat Dietze; Andreas Kasper; Ulrich Rucha
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2328303B2; DE2328303C3

Description

R WünrV,_eT, ?, - 4. JUN 1973

!Berlin iind "München ^wit+plsbf nhp^nlri¹"¹· P

Vorrichtung zum Herstellen von Stäben oder Rohren aus Silicium oder dergl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung""zum Herstellen von Stäben und Rohren aus Silicium od.er^dergl, durch Abscheiden des betreffenden Halbleitermaterial'aV/der Mantelfläche eines erhitzten langgestreckten Trägers, insbesondere aus Silicium oder Graphit, bestehend aus einem eine Grundplatte aus Metall aufweisenden Reaktionsgefäß mit mindestens einer zur Halterung eines Endes des langgestreckten Trägers und zur Beheizung des Trägers dienenden.Elektrode versehen ist, die elektrisch isoliert und dicht durch die Grundplatte hindurchgeführt ist.

Das Reäktionsgefäß bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ' besteht in der Regel aus einer metallischen Grundplatte und einer gasdicht auf die Grundplatte aufgesetzten Glocke aus Quarz oder Glas. Die Grundplatte ist mit einer Zuführung für das frische Reaktionsgas und mit einem Abzug für das verbrauchte Gas versehen. Außerdem sind durch die Grundplatte zwei Elektroden gasdicht und voneinander elektrisch isoliert hindurchgeführt. Jede dieser beiden Elektroden weist an ihrer freien Oberfläche eine Passfläche, z.B. eine Vertiefung auf, an welcher ein Träger mit seinem Ende fest aufsetzbar ist. Gewöhnlich verwendet man zwei in ihrer Geometrie übereinstimmende Träger, welche parallel zu einander orientiert , insbeondere in vertikaler Lage an je einer der beiden Elektroden befestigt und an ihren oberen Enden durch eine Brücke aus inertem leitenden Material, insbesondere aus Silicium oder Graphit, mit einander verbunden sind. Außerhalb des Reaktionsgefäßes ist die Elektrode mit einer zur Erzeugung des erforderlichen Heizstromes dienenden, Vorrichtung leitend verbunden.

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VPA 9/14 0/305*3 Stg

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V/erden stabförmige Träger verwendet, so ist die dem U\w^:.^^r-r\ -"^g Reaktionsraumes zugewandte Paßfläche der Elektrode in π or Tiegel eine konische Vertiefung deren Abmessungen dem -Cuersor.ni 11 des zumeist verjüngten Endes des stabförmigen Trägers nn;-epaßt sind. 'Im'Falle der Verwendung eines rohrförmigen Trägers wird tlie Paßfläche durch eine zylindrische oder ringförmige Bohrung an der dem Reaktionsraum zugewandten Klektrodenoberfläche gegeben.

Neben den bereits genannten Punktionen hat die Elektrode noch die Funktion der Wärmeableitung. Es soll nämlich verhindert v/erden, daß die Elektrode zu heiß -. wird, weil sonst eine Reaktion mit dem Trägermaterial und evtl. auch dem abgeschiedenen Material stattfinden würde. Die bekannten Anordnungen dieser Art weisen Elektroden auf, die sich bestenfalls hur geringfügig über die Grundplatte hinaus in der Reaktionsraum erstrecken, so daß der größte Teil ihrer Oberfläche von dem abdichtenden Isoliermaterial sowie von dem Trägerkörper abgedeckt ist. Diese Elektroden wirken als Stau des Wärmeflusses. Falls eine geänderte Paßflache benötigt wird, muß die ganze Elektrode ausgebaut werden. Schließlich ist es äußerst aufwendig, zu verhindern, daß eine solche Elektrode durch auf ihr abgeschiedenes Material nicht nachteilig verändert wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung,hier eine Abhilfe zu schaffen.

Erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Herstellen von Stäben oder rohren aus Silicium dadurch gekennzeichnet, daß ein erster aus Metall, insbesondere aus Silber bestehender, Elektrodenteil unter Zwischenfügung einer abdichtenden Schicht aus inertem, isolierendem Material, insbesondere aus Tetrafluorpolyäthylen, in der Grundplatte befestigt ist und einen in den Reaktionsraum ragenden Vorsprung aufweist, auf den ein zweiter, aus Metall oder Kohlenstoffbestehender Elektrodenteil auswechselbar aufsitzt, der an seiner freien Oberfläche die zur Aufnahme und Halterung des Trägers bestimmte Paßfläche a^tf-we-ist./Vr/ /~ /_t

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Will man die Paßfläche ändern, so braucht man ersichtlich hier nur den zweiten Elektrodenteil auswechseln. Dieser wird auf den ersten Elektroden Teil aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt. Infolge dieser Struktur, ragt die den Abseheidun^sträger halternde und kontaktierende Elektrode merklich in den Reaktionsraum hinein, wodurch eine ^verbesserung der Wärmeableitung erzielt wird. Es ist dabei ohne Schwierigkeiten erreichbar, daß der ersteiElektrodenteil keinem Abscheideprozeß ausge-. setzt ist, da der zweite Elektrodenteil ohne Weiteres so ausgestaltet werden kann, daß das Reaktionsgas überhaupt von dem ersten Elektrodenteil abgeschirmt wird. Insbesondere läßt sich auch der erste Elektrodenteil hohl ausgestalten und der Hohlraum mit einem flüssigen Kühlmittel füllen, das an ein zirkulierendes Kühlsystem angeschlossen ist. Der Hohlraum ragt dann zweckmäßig bis nahe an die" Grenze zum zweiten Elektrodenteil, also bis in den Vorsprung des ersten Elektrodenteils.

Der erste Elektrodenteil besteht ebenso wie die Grundplatte zweckmäßig aus einem Metall wie Silber oder aus versilbertem ^utahl, der zweite Elektrodenteil aus demselben Metall-wie der erste Elektrodenteil/ oder in Abweichung hierzu, aus Spekträlkohle oder hochreinem Graphit. Besteht der zweite Elektrodenteil aus Metall, so kann die Paßfläche mit Kohlenstoff ausge- ^: kleidet sein, insbesondere dann, wenn der Abscheidungsträger selbst aus Kohlenstoff, z.B. Graphit besteht. Die auskleidende Kohlenstoffschicht kann ggf. als Einsetzköpcr ausgebildet sein, so daß ohne Wechsel des übrigen Teils des zweiten Elektrodenteils 8 bzw. verschiedene Durchmesser des Trägers 10 bzw. 11 angewendet werden können. '"".....

Ferner kann bei Verwendung eines rohrförmigen Abseheidungsträgers der zweite Elektrodenteil mit einer Durchbohrung versehen , sein, welcher den Eintritt des Reaktionsgases aus dem Resktions- ■ raum in das Innere des Abscheidungsträgers gestattet. Zweck dieser Maßnahme ist ggf. eine Abscheidung auch an der Innenwand zu ermöglichen bzw. den Träger von innen heraus zu kühlen.

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Die Erfindung wird anhandfd-er==· näher beschrieben. Hie steil*' die metallische Grundplatte eines Reaktionsgefäßes einer />nnrdnnung gemäß der Erfindung dar, wobei zwei verschiedene Ausbildungen der Elektroden dargestellt sind. Im allgemeinen wird man jedoch in Abweichung von dieser Darstellung für sämtliche Elektroden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein und dieselbe Ausgestaltung der Elektrode wählen. Von einer Darstellung der die Grundplatte abdeckenden Quarzglocke sowie der Zuführung und Abfuhr für das Reaktionsgas wurde, da es sich hier um allgemein bekannte Konstruktionen handelt, abgesehen.

Die aus Silber bestehende Grundplatte ist an zwei Stellen mit je einer Durchbohrung versehen, durch welche je ein erster Elektro denteil gasdicht Jiindurchgeführt und eingepaßt ist. Der eine Elektrodenteil 2y%eist einen ke^elstumpfförmigen Vorsprung 6 in Richtung auf den Reaktionsraum auf, während der Vorsprung 7 des anderen ersten Elektrodenteils 4 f^'ylinderf örmig ist. Beide erste Elektrodenteile 2 und 4 weisen einenringförmigen Wulst 3a auf, dessen Oberseite eben mit der Oberfläche der Grundplatte 1 abschneidet. Er dient als Widerlager bei der Befestigung-des EiKkiXHiiE ersten Elektrodenteils mit einer an der Unterseite der Grundplatte 1 vorzusehenden Verschraubung ( nicht dargestellt.) Der Zwischenraum zwischen dem ersten Elektrodenteil 2^ bzw._4 ist mit einer lage 3 aus Polytetrafluorathylen abgedichtet.

Die Vorsprünge 6 bzw. 7 ragen über die obere Fläche der metallischen Grundplatte 1 merklich , und zwar mindestens soweit hervor, "daß einesichere Halterung des zweiten Elektrodenteils und des Trägers gewährleistet ist. Die beiden ersten Elektrodenteile 2fi('7 und4 sind hohl und führen in ihrem Hohlraum 5 ein an ein K-XnI-rohrsystem angeschlossenes flüssiges Kühlmittel, welches bis in

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die Vorspränge 6 gjsia und 7 gelangt und für eine gute Kühlung der

Πη/,ι) U/.J. > Verbindungsfläche zu dem zweiten Elektrodenteil 8 bzw. 9 sorgt.

Der zweite Elektrodenteil 8 bzw. 9 weist zwei Paßflächen 8a und 8 b bzw. 9a und 9 b auf. Die erste dieser Paßflächen ist dem Verlauf der Oberfläche des Vorsprungs 6 bzw. 7 aes ersten Elek-

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trodenteils angepaßt und steht mit diesem unmittelbar in Herührung. Y or teilhaft ist es z.B., wenn txsxiisxäE Ji diese beiden Paßflächen mit in einander passenden Schraubgewinden versehen sind, Die zweite Paßfläche des zweiten Elektrodenteils, 8b

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bzw. 9 b dient zur Aufnahme des Trägers 10 bzw. 11. "'

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Der Träger_1O ist dabei ein massiver Halbleiterstab, der Träger Treih aus Graphit bestehendes Rohr, wie er zur Herstellung von Siliciumrohren üblich ist. Die zweite Paßfläche int in beiden Beispielen als Vertiefung ausgebildet, deren Umfang· der Peripherie des betreffenden Abscheidungsträgers an dessen Ende angepaßt ist. Stattdessen könnte die zweite Paßfläche auch an der äußeren Peripherie des zweiten Elektrodenteils 2>/T'^/>/ bzw. 9 ,/'z.B. in Gestalt eines konischen oder zylindrischen Flächenteils vorgesehen sein, auf welchen ein rohrförmiger Träge: 11 aufgestülpt und ggf. von einer ges'imsartig vorpringenden Auflage an seinem unteren Ende gestützt wird. Anderseits kann der Vorspringende Teil des ersten Elektrodenteils seinerseits $ eine zentrale Vertiefung aufweisen, sfcxExäzHH' in welcher dann ein ^vorsprung des Elektrodenteils 8 bzw. 9 eingreift.

Der wesentliche Vorteil bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindun ist darin zusehen, durch die Anwendung der auswechselbaren Slektrodentei Ie die Anpassung an verschiedene Durchmsser der Ab-

scheidungsträger erleichtert wird, und daß der mit der Grundplatte fes.tverbundene erste Elektrodenteil von dem Abseheidungstrager und dessen Einflüssen weiter entfernt ist.

1 Figur

J Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung zum Herstellen von Stäben und Rohren aus Silicium oder dergl. durch Abscheiden des betreffenden Halbleitermaterials aus der Gast>hase an derMantelfläche eines e'rhitzten langgestreckten Trägers,' insbesondesrea aus Silicium oder Graphit, bestehend aus einem eine Grundplatte aus Metall aufweisenden Reaktionsgefäß mit mindestens einer zur Halterung eines Endes des langgestreckten Trägers und zur Beheizung des Trägers dienenden Elektrode versehen ist, die elektrisch isoliert und dicht durch die Grundplatte hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster aus Metall, äatee■r, bestehender Slektrodenteil (2, 4) unter Zwischenfügung einer abdichtenden Schicht (5) aus inertem, isolierenden Material, insbesonde§B^sTetrafluorpolyäthylen, in der Grundplatte (1) befestigt ist und einen in den Reaktionsraum ragenden "Vorsprung (6, 7) aufweist, auf den einjzweiter, aus Metall oder Kohlenstoff bestehender Elektrodenteil (8, 9) auswechselbar aufsitzt, der an seiner freien Oberfläche die zur Aufnahme und Halterung des Trägers (10, 11) bestimmte Paßfläche (8b, 9b) besitzt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Elektrodenteile, insbesondere der erste Elektrodenteil· ( 2, 4) aus Silber besteht.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Elektrodenteil (2, 4) hohl ausgestaltet und der Hohlraum an ein ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel lieferndes Kühlsystem angeschlossen ist.

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