DE2432383A1

DE2432383A1 - Reaktionsgefaess zum abscheiden von halbleitermaterial auf erhitzte traegerkoerper

Info

Publication number: DE2432383A1
Application number: DE2432383A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing Grad Baraowski; Ulrich Rucha
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1976-01-22
Also published as: DE2358279A1; DE2358279C3; DE2358279B2; DE2432383C2

Description

Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper Zusatz zum Patent VPA 73/1236 (Patentanm. P 23 58 279.89 i)ie vorliegende Erfindung bezieht sich aul ein Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial, insbesondere von Silicium, auf erhitzte stabförmige Trägerkörper aus einem entsprechendenD das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas9 bestehend aus einer mit den für die Zu- und Abfuhr des Reaktionsgases erforderlichen Dusen sowie den -- gleichzeitig zur Halterung und elektrischen Beheizung der aus halbleitendem oder leitendem Material bestehenden stabförmigen Trägerkörper dienenden = Elektroden versehenen plattenförmigen Unterlage aus Metall sowie einer auf die Unterlage gasdicht aufgesetzten und zusammen mit der Unterlage den Reaktionsraum begrenzenden Glocke aus Quarz oder Glas, bei der ferner die Elektroden isoliert gegeneinander und gasdicht durch die plattenförmige Unterlage hindurchgeführt sind und bei der schließlich die Elektroden sowie die übrigen metallischen Bestandteile der Unterlage an der an den Reaktionsraum grenzenden Oberfläche aus Silber bestehen und das insbesondere nach den Offenbarungen der Hauptanmeldung P 23 58 279.8 (VPA 73/1236) konstruiert ist.
In der DT-Patentanmeldung P 23 58 279.8 (VPA 73/1236) ist ei Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial, insbesondere von Silicium, auf erhitzte Trägerkörper aus einem entsprechenden, das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas offenbart, welches entsprechend den obigen Ausführungen als Unterlage eine Stahlplatte aufweist, die an der dem Reaktionsraum zugewandten Oberflächenseite mit einer Silberschicht abgedeckt ist. Die Silberschicht ist durch einen Walz- bzw.
Schmiedeprozeß poren- und lunkerfrei gemacht n wird bevor zugt in schmelzflüssigem Zustand auf die Stahlplatte aufgetragen, die vorher mir den entsprechenden Durchbohrungen für die Aufnahme der mit Polytetrafluoräthylen abzudichtenden Elektroden und Düsen f'r das Reaktionsgas versehen wurde. Die Silberschicht besteht aus hochreinem Silber (Feinsilber).
Hinsichtlich der Beschaffenheit der Elektroden sind in der Anmeldung P 23 58 279.8 keine näheren Ausführungen gemacht.
Ferner ist in der deutschen Patentanmeldung P 23 58 053.2 (VPA 73/1235) ein Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial, insbesondere von Silicium, auf erhitzte Trägerkörper aus einem entsprechenden, das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas beschrieben, welches aus einer mit den für die Zu- und Abfuhr des Reaktionsgases erforderlichen Düsen sowie den Halterungen für die Trägerkörper versehenen plattenförmigen Unterlage aus Metall, insbesondere Silber, und einer auf die Unterlage gasdicht aufgesetzten, insbesondere aus Quarz bestehenden Glocke besteht und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Unterlage aus zwei zentrisch zueinander angeordneten Metallteilen, insbesondere Silberteilen, unter Zwischenfügung einer insbesondere aus Polyfluoräthylen bestehenden Dichtung zusammengesetzt und daß der eine der beiden Metallteile ausschließlich mit den Halterungen für die Trägerkörper, der andere ausschließlich mit den Düsen für die Zu- und Abfuhr des Reaktionsgases versehen ist. Dabei ist der zentrale Teil der Grundplatte zumeist der Träger der Zufuhr- und Abfuhrdüsen LNir das Reaktionsgas 9 der äußere Teil hingegen Halterung der zugleich als Elektroden für die elektrische Beheizung der Trägerstäbe dienenden Halterungen, die gegeneinander isoliert und gasdicht durch den sie tragenden Teil der metallischen Grundplatte hindurchgeführt und eingepaßt sind. In der Beschreibung zu dieser Anmeldung ist dargelegte daß die einzelnen Elektroden aus Feinsilber mit je einem Einsatz aus hochreinem Graphit bestehen können.
Die vorliegende Zusatzanmeldung hat nun die Aufgabe, zusatz je Maßnahmen anzugeben, welche die Herstellung einer Vorrichtung nach diesen Anmeldungen, insbesondere aber nach der Hauptpatentanmeldung P 73 58 279.8 erleichtern und für einen besseren gasdichten Abschluß der Anordnung sowie auch für eine weitere Verringerung der durch die Abscheidungstemperatur bedingten Verunreinigungen des abgeschiedenen Silicium bzw. sonstigen Halbleitermaterials sorgen Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die einzelnen Elektro den aus je einem Körper aus Feinsilber und mindestens je einem Körper aus einem minderwertigeren aber elektrisch gut leiten dem Metall derart zusammengesetzt sind, daß nur der aus Reinsilber bestehende Elektrodenteil an den Reaktionsraum angrenzt.
Für den Körper aus minderwertigerem Metall kommt vor allem Kupfer oder ein nicht in dem gleichen Maß wie Feinsilber gereiw nigtes Silber oder eine gut leitende Kupferlegierung in Betracht. Das abdichtende Material besteht wieder bevorzugt aus Polytetrafluoräthylen (Teflon), das sich bekanntlich durch seine günstigen mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften auszeichnet. Die beiden Bestandteile der einzelnen Elektroden können entweder mit einem Silberlot oder lediglich durch Anpressen aneinander unter Entstehung guter elektrischer Kontakte zusammengefügt sein. Bevorzugt ist die Anordnung so ausgestaltet, daß die einzelnen Elektroden - wenigstens der aus Feinsilber bestehende Teil - leicht ausgewechselt werden kann. Schließlich ist es vorgesehen, daß das Innere beider die einzelne Elektrode aufbauenden massiven Körper als Strömungskanal für ein Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, ausgestaltet ist.
Die Erfindung wird anhand der Figur näher beschrieben. Sie stellt einen um eine Elektrode aufweisenden Teil einer metallischen Grundplatte dar, die entsprechend den Ausführungen der deutschen Patentanmeldungen P 73 58 279.8 und P 23 58 053.2 zu einem vollständigen mit stab- oder rohrförmigen Trägerkörpern zu beschickenden Reaktionsgefäß zu ergänzen ist. Die Quarz- oder Glasglocke sowie Einzelheiten der Ausgestaltung der Trägerkörper und Versornung mit dem Reaktionsgas und dem elektrischen Heizstrom sind in der vorliegenden Zusatzanmeldung nicht behandelt und auch in der Figur nicht dargestellt.
Der in der Figur dargestellte Ausschnitt einer metallischen Grundplatte eines Reaktionsgefäßes gemäß der Erfindung stellt = wie bereits bemerkt = Lediglich die Ungebung einer einzigen Elektrode dar, so daß mindestens eine zweite Elektrode in gleicher Weise vorzusehen ist zum zwei stab- oder rohrförmige Träger gleicher Länge, die an ihren anderen Enden durch eine Brücke aus leitendem Material verbunden sind, haltern zu können.
Entsprechend den Ausführungen der Hauptanmeldung P 23 58 279.8 besteht die Grundplatte aus gewalztem Stahl auf welcher eine dicke Schicht aus verdichtetem Feinsilber aufgebracht ist. Der Stahlkern 1 der Grundplatte ist eine mit den entsprechenden Durchbohrungen für die Aufnahme der Elektroden versehene Kreisscheibe oder ° entsprechend den Ausführungen der Anmeldung P 23 58 053.2 eine kreisringförmige Stahlplatte. Der Kern 1 der Grundplatte ist, wie soeben bemerkt mit der dicken Silberschicht 2 an der dem Reaktionsraum zugewandten Oberseite und an den Ausnehmungen bedeckt Entsprechend der lehre der Erfindung besteht die einzelne Elektrode aus einem oberen Teil 3 aus verdichtetem Feinsilber und einem unteren Teil 4 aus Kupfer. Beide Teile sind hohl, und im Einsatz mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel 5 gefüllt 9 insbesondere durchströmt Der aus Kupfer bestehende untere Teil 4 der Elektrode ist rohrförmig und erweitert sich oben zu einem Teller 6 mit ebener Auflagefläche, auf welcher der ebenfalls tellerförmig erweiterte untere Rand 7 des oberen Elektrodenteils in der aus der Figur ersichtlichen Weise aufgesetzt ist Der obere Elektrodenteil 3 ist aus einem Klotz aus verdichtetem Peinsilber gedreht und ebenfalls einschließlich seines konischen Aufsatzes 8 hohl Der konische Aufsatz 8 dient zur Halterung eines Zwischenstückes 9 aus hochreinem Graphit, das seinerseits mit einer Vertiefung zur Aufnahme des unteren Endes eines aus hochreinem Silicium bestehenden stabförmigen Träger ftörpers oder eines rohrförmigen Trägerkörpers versehen ist. Der Trägerkörper ist mit 10 bezeichnet Der obere Elektrodenteil 3 und der untere Elektrodenteil 4 sind an ihren endstandigen tellerförmigen Erweiterungen 7 und 6 so dicht miteinander verbunden, daß das im Inneren zirkulierende Kühlmittel 5, z.B. Wasser oder ein von einer Kältemaschine geliefertes Kühlgas, nicht austreten kann.
Beispielsweise können die beiden Elektrodenteile 3 und 4 aneinander gelötet sein. Falls die Auflageflächen der beiden Teller 6 und 7 genügend plangeschliffen sind, genügt ein Aneinanderpressen, um den erforderlichen dichten Verschluß -gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines dünnen Flachringes ans elastischem Abdichtungsmaterial - zu erreichen. Des ist m Beispiel gemäß der Figur nicht dargestellt Zu diesem Zweck ist der Stahlkern 1 der metallischen Grundplatte des Reaktionsgefäßes mit einem zylindrischen Hohlstutzen 12 versehen, der nach unten ragt und konzentrisch zu den beiden konaxial zueinander angeordneten Elektrodenteilen 3 und 4 angeordnet ist, und der gleichzeitig über ein aus Polyfluortetraäthyler bestehendes Distanzier- und Abdichtungsstück 18 die Lage der Elektrode in der metallischen Grundplatte 1, 2 fixiert. Wie aus der Figur ersichtlich ist der zylindrische Metallstutzen 12 an seiner Außenseite mit einem Schraubgewinde versehen, auf dem eine Schraubmutter 13 aufgeschraubt ist. Der untere Rand der Schraubmutter 13 greift unterhalb des Stutzens 12 radial nach innen und drückt den unteren Elektroden teil 4 am Teller 6 - vorzugsweise unter Zwischenfügung eines Dichtungsstückes 14 aus elastischem Material gegen den Teller 6 des oberen-.- Elektrodenteils 3.
Der untere Elektrodenteil 4 ist am geeigneter Stelle mit einem Anschlußstück 15 für das Stromversorgungskabel 17 versehen.
Beispielsweise wird das Ende des Kabels 17 in das buchsenartig ausgesaltete und seinem Querschnittangepaßte Anschlußstück 15 eingefügt und dessen Ende elastisch z.B. mittels einer Mutter 16 an die Peripherie des Leiters 17 des Kabels gedrückt.
Eine zweite in gleicher Weise ausgestaltete und kontaktierte Elektrode (nicht dargestellt) ist ebenfalls in der gleichen Grundplatte 1 verankert und halt einen zweiten stabförmigen Träger 10, der an seinem anderen Ende über eine leitende Bücke mit dem ersten Träger 10 verbunden Ist Auf diese Weise wird der Stromkreis geschlossen. (Nicht dargestellt) Die beschriebene Ausgestaltung läßt sich abwandeln. So können vor allem andere Mittel zur Halterung der Elektroden und deren Teile vorgesehen sein, ohne daß hierdurch das Wesen der Erfindung abgeändert wird. So kann z.B. der Teil 13 - anstatt selbst als Schraubenmutter ausgestaltet zu sein ° mittels Halteschrauben an den Kern 1 der metallischen Grundplatte geschraubt sein Auch die Dichtungen können anders ausgestaltet sein, desgleichen der Anschluß der Elektrode an ein Versorgungskabel.
1 Figur 4 Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial, insbesondere von Sillcium, auf erhitzte stabförmige Trägerkörper aus einem entsprechenden, das Reaktionsgefäß durchströmenden Reaktionsgas, bestehend aus einer mit den für die Zu- und Abfuhr des Reaktionsgases erforderlichen Düsen sowie den - gleichzeitig zur Halterung und elektrischen Beheizung der aus halbleitendem oder leitendem Material sestshenden stabförmigen Trägerkörper dienenden - Elektrode versehenen plattenförmigen Unterlage aus Metall sowie einer auf die Unterlage gasdicht aufgesetzten und zUSammen mit der Unterlage den Reaktionsraum begrenzenden Glocke aus Quarz oder Glas, bei der ferner die Elektroden isoliert gegeneinander und gasdicht durch die plattenförmige Unterlage hindurchgeführt sind und bei der schließlich die Elektroden sowie die übrigen metallischen Bestandteile der Unterlage an der an dem Reaktionsraum grenzenden Oberfläche aus Silber bestehen, insbesondere nach Patentanmeldung P 23 58 279.8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die einzelnen Elektroden aus mindestens je einem Körper aus Feinsilber und mindestens je einem Körper aus einem minderwertigeren aber elektrisch gut leitenden Metall derart zusammengesetzt sind, daß nur der aus Feinsilber bestehende Elektrodenteil an den Reaktionsraum angrenzt.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die beiden Elektrodenteile einen durchgehenden Strömungskanal für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium bilden.
30) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c c h g ek e n n Z e 1 e h n e t, t, daß die je eine Elektrode bildenden Metallkörper aneinander gelötet oder angeschweißt sind.
4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r e h g e k e n n z e i c h n e t, daß die je eine Elektrode bildenden Metallkörper gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines Ringes aus elastischem Material aneinandergepreßt sind L e e r s e i t e