DE2363254C3 - Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper - Google Patents
Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte TrägerkörperInfo
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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Description
In dem Patent 23 24 365 ist ein Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf
erhitzte Trägerkörper aus einem das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas vorgeschlagen worden,
bestehend aus einer mit den für die Zu- und Abfuhr der Reaktionsgase erforderlichen Düsen sowie den Halterungen
für die Trägerkörper versehenen platten- oder tellerförmigen Unterlagen und einer auf der Unterlage
gasdicht aufgesetzten Quarz- oder Glasglocke, wobei die Unterlage und die aufgesetzte Glocke im Innern
eines Druckgasgefäßes angeordnet sind, das während des Abscheidebetriebes abgeschlossen und mit inertem
Druckgas gefüllt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung dieses Gegenstandes. Sie sieht vor, daß
das Druckgasgefäß mit Einrichtungen zur Vorwärmung der Trägerkörper und/oder Kühlung der Glocke
versehen ist.
Dabei sind verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen möglich. Sie werden anhand der F i g. 1 und 2 näher
erläutert.
Eine plattenförmige Unterlage t aus Silber ist mit einer Anzahl von Bohrungen versehen in welchen die
Zuführungsdüsen 2 für das frische Reaktionsgas und eine Abzugsdüse 3 für das verbrauchte Reaktionsgas
sowie die — zugleich als Stromzuführungselektroden ausgebildeten Halterungen 4 für die in Gestalt von
Siliciumstäben 5 vorliegenden Trägerkörper gasdicht eingepaßt sind. Falls die Halterungen 4 als der
Versorgung der Trägerstäbe 5 mit dem zur Aufheizung derselben dienenden und von einer Betriebsstromquelle
6 gelieferten Heizstrom dienende Elektroden ausgebildet sind, muß noch für eine entsprechende gegenseitige
elektrische Isolation der Halterungen durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Abdichtungsmaterials zwischen der Elektrode und der Grundplatte 1
gesorgt werden.
Andererseits sind je zwei Träger an dem nicht in den Halterungen 4 befestigten Ende mit je einer Brücke 7
aus hitzebeständigem leitenden Material, insbesondere aus mit hochreinem Silicium überzogenem Graphit, zu
einem geschlossenen Stromkreis ergänzt Der mit den Trägerstäben 5 bestückte Reaktionsraum ist unten
durch die Unterlage 1 und oben durch die auf der Unterlage 1 aufgesetzte Glocke 8 begrenzt Zwecks
Erzielung einer gasdichten Verbindung zwischen der Unterlage 1 und der Glocke 8 befindet sich die
Anordnung in einem Autoklaven 9 mit abnehmbarem Deckel IO und einem druckfesten Beobachtungsfenster
11. Die Versorgung des Autoklaven 9 mit dem die gasdichte Verbindung zwischen Glocke 8 und Unterlage
1 bewirkenden Druckgas, insbesondere Stickstoff, erfolgt über ein Ventil 12.
Der Erfindung entspricht es nun, wenn die Anordnung mit einer Kühlvorrichtung gekoppelt ist, welche das in
einem Speicher befindliche Druckgas auf einer so niedrigen Temperatur hält, daß durch das in den
Autoklaven 9 eingebrachte Druckgas bereits eine wirksame Kühlung der Glocke 8 gegeben ist. In der
Regel verlangt nämlich die Glocke 8 im Betrieb eine Kühlung, wenn sie nicht heißer als 600° (bei
Verwendung von SiH4 als Reaktionsgas) bis 9000C (bei
Verwendung von SiCU oder S1HCI3 als Reaktionsgas)
werden soll. Da man im Interesse der Ersparnis und besseren Ausnutzung des Reaktionsgases, sowie angesichts
der hohen Kosten für ein der Abscheidung von Halbleitermaterial aus der Gasphase dienendes Reaktionsgefäß
sich die Träger ziemlich in der Nähe der Glockenwand befinden, ist eine Aufheizung der Glocke
immer gegeben.
Die Verwendung eines gekühlten Druckgases kann ersichtlich dieser Aufheizung der Glocke entgegenwirken.
Dauert der Abscheidungsprozeß längere Zeit, so
j5 kann man an die Verwendung eines den Autoklaven 9
durchströmenden gekühlten Druckgases denken, welches beim Verlassen des Autoklaven über eine
Drosselstelle geführt wird, so daß sich das Druckgas zur Erzielung des erforderlichen Anpreßdruckes der Glokke
8 an die Unterlagen 1 staut. Das Druckgas kann dann beispielsweise über eine gekühlte Rohrleitung dem
Autoklaven 9 zugeführt werden.
Es entspricht jedoch der Erfindung in besonderem Maße, wenn der Autoklav unmittelbar mit einem
Kühlsystem gekoppelt ist.
Eine solche Anordnung ist in F i g. 1 dargestellt. An der Außenwand des die Glocke 8 hier mit engem
Abstand konzentrisch umgebenden Autoklaven 9 sind in verschiedener Höhe der Glocke 8 zu dieser konzenfrisch
angeordnete Kühlringe oder kurze Kühlspulen 13, 14 und 15 vorgesehen, die im Betrieb der Anordnung
von einem entsprechend niedrig temperierten Kühlmittel durchströmt sind.
Bei einer Anordnung der Trägerstäbe entsprechend den Figuren wird erfahrungsgemäß die unmittelbar unterhalb den Brücken 7 gelegene Zone der Glockenwand am heißesten im Betrieb, so daß sich dort eine besondere intensive Kühlung empfiehlt.
Bei einer Anordnung der Trägerstäbe entsprechend den Figuren wird erfahrungsgemäß die unmittelbar unterhalb den Brücken 7 gelegene Zone der Glockenwand am heißesten im Betrieb, so daß sich dort eine besondere intensive Kühlung empfiehlt.
Die Anordnung der Kühlspulen 13, 14 und 15 kann
bo auch innerhalb des Autoklaven 9 liegen. Dies bedeutet
eine entsprechende Intensivierung der Kühlung aber auch zugleich eine Erhöhung des Aufwandes an
Abdichtungsmitteln.
Neben einer Kühlung der Glocke 8 im Betrieb spielt
hr, die Vorwärmung der Trägerkörper 5 in der Anfangsphase der Strombeheizung eine erhebliche Rolle, wenn
die Trägerstäbe 5 aus hochreinem Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, bestehen. Man wird zwar in
einem solchen Falle die Trägerstäbe 3 zunächst mit einer höheren Heizspannung, als sie dann während der
eigentlichen Abscheidung gebraucht wird, beaufschlage«.
Jedoch wird man zugleich die Träger mit einer Wärmestrahlungsquelle koppeln, die währerd der
eigentlichen Abscheidung nicht mehr benötigt wird.
Man wird also das erfindungsgemäße Reaktionsgefäß mit Mitteln zur Vorheizung der stabförmigen Trägerkörper
ausstatten, die zweckmäßig innerhalb des mit dem Druckgas zu beaufschlagenden Raum im Auioklaven
9 angeordnet sind. Dabei wird man eine möglichst geringe Entfernung zwischen einem Trägerstab 5 und
einem den Mitteln zur Vorwärmung, z. B. pro Trägerstab 5 je einen Heizstab anstreben, was allerdings
dadurch eine gewisse Einschränkung erfährt, als schon im Interesse der Reinhaltung des abzuscheidenden
Halbleitermateriab eine Mindestentfernung von 5 cm zwischen der Innenwand der Glocke 8 und den
Trägerstäben 5 nicht unterschritten werden sollte. Man wird also zweckmäßig, wenn die Zahl der Heizstäbe mit
der Zahl der Trägerstäbe 5 übereinstimmt, die Heizstäbe 16 von der Zentralachse der Anordnung aus
gesehen, unmittelbar hinter den Trägerstäben 5 anordnen. Eine entsprechende Anordnung wird anhand
der Fig.2 gezeigt Die Heizstäbe sind mit 16 bezeichnet. Sie sind an ihrem oberen Ende am Mantel
des Autoklaven 9 befestigt und sind konzentrisch zu der Glocke 8 angeordnet. Sie werden über isoliert durch den
Mantel des Autoklaven 9 geführte elektrische Leitungen mit dem erforderlichen Heizstrom versehen, der
während des eigentlichen Abscheidebetriebs ausgeschaltet wird. Der Betrieb der Vorheizstäbe 16 erfolgt
bei Anwesenheit des Druckgases im Autoklaven 9.
Außerdem sind bei der in Fig.2 und 3 gezeigten
Anordnung gemäß der Erfindung Kühlvorrichtungen 17 vorgesehen, die in Gestalt von — von einem Kühlmedium
durchströmten — U-Rohren mit eng aneinanderliegenden Schenkeln durch den Deckel 10 des Autoklaven
von oben in die Umgebung der zu kühlenden Glocke 8 geführt sind. Auch hier ist eine konzentrische Anordnung
wünschenswert Die Kühlstäbe 17 sind zweckmäßig zwischen den Heizstäben 16 angeordnet und
befinden sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu der zu kühlenden Wand der Glocke 8.
Ein« andere Ausgestaltung der Kühlvorrichtung besteht in einem die Glocke 8 konzentrisch umgebenden
spulenförmig gewundenem Kühlrohr, das entweder
am Deckel oder am Boden des Autoklaven 9 befestigt ist Die zur Vorwärmung dienenden Mittel, z. B.
Heizstäbe, sind dann zweckmäßig innerhalb dieser Kühlspule und außerhalb der Glocke 8 angeordnet. Auf
die Darstellung in einer Zeichnung wird abgesehen.
Die Versorgung des Kühlrohrs 17 bzw. der soeben erwähnten Kühlspule mit einem strömenden kühlenden
Medium ist auf verschiedene Weise möglich. Häufig genügt der Anschluß an die Wasserleitung. Eine
besondere intensive Kühlung wird durch Anwendung eines geschlossenen Kühlkreises unter Verwendung
eines durch Komprimierung und adiabatische Entspannung auf niedrige Temperatur gebrachten leicht
verdampfbaren Kühlmittels, wie NHj, CCI2F2 und
anderen in der Kühltechnik üblichen Mitteln erreicht. Hier läßt sich auch leicht eine Regelung erreichen, in
dem man einen Regelfühler an die heißeste Stelle der Außenwand der Glocke 8 anlegt (z. B. ein Thermoelement
oder ein Bolometer) und mit dessen Hilfe die Kältemaschine geregelt wird, an die das im Inneren des
Autoklaven 9 angeordnete, insbesondere aus einem Kupfer- oder Silberrohr bestehende Kühlsystem angeschiossen
ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper aus einem
das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas, bestehend aus einer mit den für die Zu- und Abfuhr
der Reaktionsgase erforderlichen Düsen, sowie den Halterungen für die Trägerkörper versehenen
platten- oder tellerförmigen Unterlage und einer auf der Unterlage gasdicht aufgesetzten Quarz- oder
Glasglocke, wobei die Unterlage und die aufgesetzte Glocke im Innern eines Druckgasgefäßes angeordnet
sind, das während des Abscheidebetriebes abgeschlossen und mit inertem Druckgas gefüllt ist,
nach Patent 23 24 365, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgasgefäß mit Einrichtungen zur Vorwärmung der Trägerkörper
und/oder Kühlung der Glocke versehen ist
2. Reaktionsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Vorwärmung
der Trägerkörper im Innern des Druckgasgefäßes in einem Abstand von der Glocke angeordnet
sind, der nicht größer ist als der eines im Druckgasgefäß vorgesehenen Kühlrohrsystems.
Priority Applications (4)
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BE145969A BE816962R (fr) | 1973-12-19 | 1974-06-27 | Enceinte de reaction pour le depot de matiere semi-conductrice sur des corps de suppport chauffes |
IT3035874A IT1046171B (it) | 1973-12-19 | 1974-12-10 | Recipiente di reazione per depositare materiale semiconduttore su corpi di supporto riscaldati |
PL17640474A PL98131B1 (pl) | 1973-12-19 | 1974-12-12 | Urzadzenie do wytwarzania elementarnego krzemu |
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DE19732363254 DE2363254C3 (de) | 1973-05-14 | 1973-12-19 | Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper |
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DE2363254A1 DE2363254A1 (de) | 1975-07-10 |
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Family
ID=25765141
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DE202012100839U1 (de) * | 2012-03-08 | 2012-06-22 | Silcontec Gmbh | Laborreaktor |
FR3029428B1 (fr) * | 2014-12-04 | 2016-12-30 | Univ Nantes | Dispositif pour la synthese et l'etude de composes sous temperatures et pressions controlees |
-
1973
- 1973-12-19 DE DE19732363254 patent/DE2363254C3/de not_active Expired
Also Published As
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |