DE2358053B2

DE2358053B2 - Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper

Info

Publication number: DE2358053B2
Application number: DE19732358053
Authority: DE
Inventors: Gerhard Barowski; Wolfgang Dipl.-Chem. Dr. Dietze; Ulrich Rucha; Herbert Dipl.-Chem. Dr. 8011 Vaterstetten Sandmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-21
Filing date: 1973-11-21
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2358053C3; DE2358053A1

Description

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Die Erfindung betiifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörrier aus einem Reaktionsgas, bestehend aus einer plattenförmigen Unterlage, die aus zwei zentrisch zueinander angeordneten Teilen unter Zwischenführung einer Dichtung zusammengesetzt ist, deren einer mit den Halterungen für die Trägerkörper, deren anderer mit den Düsen für die Zu- und Abfuhr des Reaktionsgases versehen ist, und aus einer auf die Unterlage gasdicht w aufgesetzten Glocke.

Eine solche Vorrichtung ist in der DE-PS Il 87 098 beschrieben. Eine weitere Ausgestaltung bildet den Gegenstand des Patents 23 24 365. Dabei befindet sich das Reaktionsgefäß im Inneren eines mit inertem Druckgas, z. B. Stickstoff, gefüllten Autoklaven während des Abscheidebetriebs. Das Druckgas hat die Aufgabe, die Glocke gegen die Unterlage zu drücken und auf diese Weise eine gasdichte Verbindung zwischen Unterlage und Glocke zu bewerkstelligen. Zum anderen t>o hat es die Aufgabe eine Explosion der Glocke, die angesichts der chemischen Natur der verwendeten Reaktionsgase im Bereich des Möglichen liegt, zu verhindern.

Aus der DE-OS 19 17 016 ist eine Vorrichtung zum *"> Abscheiden einer Schicht von Halbleitermaterial bekannt, die im wesentlichen aus einer Quarzglocke als Reaktionsgefäß, die auf der Unterseile mit zwei Einlaßrohren und auf der Oberseite mit einer Austrittsöffnung versehen ist, besteht In der Quarzglocke ist ein mit einem Fuß versehener, z, B, aus Graphit bestehender Trägerkörper angeordnet, der auf der Unterseite der Quarzglocke mittels eines Ringes und mittels Schrauben befestigt ist Im Fuß des Trägerkörpers und im Ring sind Dichtringe eingelassen, die das Innere der Quarzglocke gegen die Atmosphäre abdichten.

Die Erfindung betrifft nun eine vorteilh?ite Ausbildung der Unterlage, die sich insbesondere bei großen Reaktionsgefäßen empfiehlt, die im Betrieb zugleich mit einer Vielzahl von stab- oder rohrförmigen Trägern bestückt sind. Sie sieht erfindungsgemäß vor, daß der innere der beiden die Unterlage bildenden Teile in einer zentralen Ausnehmung des äußeren Teils eingepaßt und dort gegen ein in der Ausnehmung des äußeren Teils vorgesehenes, durch ein Gesims oder eine Abschrägung gegebenes Widerlager durch Wirkung von Zugkräften gedrückt ist

Eine solche Unterteilung der Grundplatte des Reaktionsgefäßes ist vor allem dann zweckmäßig, wenn der Abscheidungsprozeß zu dicken Halbleiterstäben, insbesondere Siliciumstäben, führen soll und/oder wenn das Reaktionsgefäß zugleich mit einer Vielzahl von stab- oder rohrförmigen Trägern bestückt werden soll.

An die Qualität der Grundplatte sind nämlich ganz erhebliche Anforderungen zu stellen, vor allem, wenn die Apparatur entsprechend dem Patent 23 24 365 ausgestaltet sein soll. Nicht nur, daß dann eine exakt ebene Unterlage an den Berührungsstellen mit der aufgesetzten Glocke notwendig ist, um den gasdichten Abschluß des Reaktionsgefäßes gegenüber dem Druckgas zu sichern, spielen auch die Materialkosten vor allem dann eine erhebliche Rolle, wenn die Unterlage aus Massivsilber bestehen soll. Es ist also zweckmäßig, wenn man Teile der metallischen Unterlage auswechseln kann, nicht zuletzt auch im Interesse einer Erleichterung der Reinigung.

Es liegt im.Rahmen der Erfindung, daß die die Unterlage bildenden Teiie aus Metall, insbesondere Silber, bestehen und daß die abdichtende Schicht aus einem inerten Kunststoff, insbesondere Polytetrafluorethylen, besteht. Die Zugkräfte zum Andruck der beiden Unterlagenteile können durch Tellerfedern oder eine sonstige Spannvorrichtung erzeugt werden, die sich außerhalb des von der Unterlage und der Glocke umschlossenen Reaktionsraumes befindet.

Eine vorteilhafte Ausführungsform wird im folgenden anhand der F i g. < und 2 beschrieben. Dabei stellt

F i g. 1 einen Meridianschnitt und

F i g. 2 eine Aufsicht derselben Anordnung aus der Höhe H-II dar.

Der innere, insbesondere aus massivem Feinsilber bestehende Teil 1 der als metallische Grundplatte ausgebildeten Unterlage des Reaktionsgefäßes gemäß der Erfindung ist beispielsweise kreisrund ausgestaltet und befindet sich in einer entsprechenden Ausnehmung 2 des ebenfalls aus Silber bestehenden äußeren Teils 3, der als Kreisring ausgestaltet ist. Die einander zugekehrten Oberflächenteile beider Metallteile 1 und 3 sind derart profiliert, daß der Rand des inneren Teiles 1 auf einem gesimsartigen Vorsprung 3a des äußeren Metallteils 3 längs seines Gesamtumfangs unter Zwischenfügung einer Teflqnlage 11 mit homogener Stärke aufliegt.

Damit die Quarzglocke 4 mit der Oberseite des äußeren Teiles 3 der metallischen Grundplatte eine gasdichte Verbindung bilden kann, ist zweckmäßig die

Oberseite dieses Teiles 3 sowie der Rand der Glocke 4 exakt eben geschliffen. Sie sind außerdem so grou bemessen, daß genügend Platar für eine Anzahl 2n (n = \, 2, ,.,) von gleichdimensionierten stab- oder rohrförmigen Trägerkörpern 6 verbleibt Im Beispielsfalle sind 6 Trägerpaare in Form von 6 Stäben aus hochreinem Silicium vorgesehen, die durch den an ihren erhitzten Mantelflächer, stattfindenden Prozeß der Abscheidung von hochreinem Silicium aus einem entsprechenden, z. B. aus einem Gemisch von SiHCb und/oder SiCU mit H2 bestehenden Reaktionsgas zu dicken Siliciumstäben heranwachsen.

Jeder derTrtgerkörper 6 ist mit seinem unteren Ende von je einer Elektrode, 5 gehaltert, die während des Abscheidebetriebes von einer nicht dargestellten is Betriebsstromquelle mit dem zu ihrer Aufheizung notwendigen Heizstrom versorgt wird. Die Elektroden 5 müssen demnach wiederum gegeneinander isoliert sein, was durch je eine Polytetrafluoräthylenschicht zwischen der betreffenden Elektrode 5 und dem äußeren Metallteil 3 bewirkt ist. Die Polytetrafluoräthylenschichten bewirken zugleich einen gasdichten Abschluß. Die die Trägerkörper 6 nähernden Elektroden, z. B. Elektroden aus Feinsilber mit je einem Einsatz aus hochreinem Graphit, sind paarweise zusammengefaßt längs der Peripherie eines konzentrisch zu der Achse der metallischen Grundplatte gelegenen Kreises angeordnet In ihnen werden die stab- oder rohrförmigen Träger 6 in vertikaler Position gehalten. Die gleichlangen Träger 7 sind paarweise an ihren oberen Enden jo durch je eine Brücke aus leitendem inertem Material, insbesondere aus hochreinem Graphit, zu je einer Stromschleife zusammengefaßt, die über entsprechende Schaltorgane mit den Polen der oben erwähnten Betriebsstromquelle in Serien- und/oder Parallelschaltung verbunden sind.

Zwischen dem inneren Metallteil 1 der metallischen Grundplatte und dem äußeren Metallteil 3 ist eine Polytetrafluoräthylendichtung 8 vorgesehen. Der innere Teil f der Grundplatte des Reaktionsgefäßes ist mit drei oder mehreren in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks bzw, Vielecks angeordneten ZufÖhrungsdüsen 9 verseben, die in entsprechenden Durchbohrungen dieses Metallteils eingepaßt und abgedichtet befestigt sind. Diese Düsen bestehen ebenfalls aus inertem Metall, insbesondere Silber, und stehen über entsprechende Rohrleitungen mit einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Erzeugung des benötigten Reaktionsgases in Verbindung. Zentrisch zu den Düsen 9 ist eine — ebenfalls aus Silber bestehende — Abfuhrdüse 10 für das verbrauchte Reaktionsgas angeordnet und gasdicht durch eine entsprechende Bohrung des inneren Metallteils 1 der metallischen Grundplatte des Reaktionsgefäßes geführt

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der innere Teil 1 der metallischen Grundplatte mit dem äußeren Teil 3 auswechselbar verbunden. Dies ist auf verschiedene Weise erreichbar. In dem in Fig. 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel befindet sich an der Unterseite des äußeren Teils 3 der metallischen Grundplatte ein Spannring 11, an welchem der innere Teil 1 mittels äquiangular angeordneter Schrauben 12 angezogen und in seine Bettung im äußeren Metallteil 3 gasdicht gepreßt isL Die Schrauben 12 greifen in an der Unterseite des inneren Metallteils 5 vorgesehene Sachlicher 13 mit Schraubengewinde ein, so daß zwischen ihnen und den Gasen im Reaktionsraum des Reaktioiisgefäßes keinerlei Verbindung besteht.

Soll das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß nach dein Patent 23 24 365 ausgestaltet werden, so wird die aus den zwei Metallteilen 1 und 2 bestehende metallische Grundplatte in der dort gezeigten Weise mit der Wand des Autoklaven verbunden. Insbesondere ist dabei vorgesehen, daß der äußere Metallteil 3 an seinem Rand mit dem Rand einer öffnung in der Wand des während des Abscheidebetriebes mit inertem Druckgas anzufüllenden Autoklaven gasdicht verbunden ist. Der innere Metallteil 1 erfordert nicht in jedem Falte eine unmittelbare Befestigung an der Autoklavenwand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Tragerkörper aus einem Reaktionsgas, bestehend aus einer plattenförmigen Unterlage, die aus zwei zentrisch zueinander angeordneten Teilen unter Zwischenführung einer Dichtung zusammengesetzt ist, deren einer mit den Halterungen für die Trägerkörper, deren anderer mit den Düsen für die Zu- und Abfuhr des ι ο Reaktionsgases versehen ist, und aus einer auf die Unterlage gasdicht aufgesetzten Glocke, dadurch gekennzeichnet, daß der innere der beiden die Unterlage bildenden Teile in einer zentralen Ausnehmung des äußeren Teils eingepaßt und dort gegen ein in der Ausnehmung des äußeren Teils vorgesehenes, durch ein Gesims oder eine Abschrägung gegebenes Widerlager durch Wirkung von Zugkräften gedrückt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterlage bildenden Teile aus metal!, insbesondere Silber, bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abdichtende Schicht aus einem inerten Kunststoff, insbesondere Polytetrafluoräthylen, besteht

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Metallteil an seinem Rand mit dem Rand einer Öffnung in der Wand eines Autoklaven gasdicht verbunden ist

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch g kennzeichnet, daß die Gaszuführungsdüsen an der Oberseite des inneren der beiden die metallische Unterlage zusammensetzenden Metallteile die Eckpunkte eines g'sichseitigen Vielecks, insbesondere Dreiecks, und die Abfuhrdüse das Zentrum dieses Vielecks einnehmen.