DE2432383C2

DE2432383C2 - Reaktionsgefäß zum Abscheiden von Halbleitermaterial auf erhitzte Trägerkörper

Info

Publication number: DE2432383C2
Application number: DE2432383A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(grad.) 8000 München Barowski; Ulrich Rucha
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-22
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DE2358279C3; DE2432383A1; DE2358279B2; DE2358279A1

Description

Gegenstand des Hauptpatens ist ein 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 Quarzoder Glasglocke, wobei die Unterlage auf die aufgesetzte Glocke im Innern eines Druckgasgefäßes angeordnet sind, das während des Abscheidebetriebes abgeschlossen und mit inertem Druckgas gefüllt ist, wobei die Unterlage aus einem Stahlkörper besteht, der an der dem Reaktionsraum zugewandten Oberfläche mit einer Silberlage bedeckt ist.

Die Silberschicht ist durch einen Walz- bzw. Schmiedeprozeß poren- und lunkerfrei gemacht und wird bevorzugt in schmelzflüssigem Zustand auf die Stahlplatte aufgetragen, die vorher mit den entsprechenden Druckbohrungen für die Aufnahme der mit Polytetrafluoräthylen abzudichtenden Elektroden und Düsen für das Reaktionsgas versehen wurde. Die Silberschicht besteht aus hochreinem Silber (Feinsilber). Hinsichtlich der Beschaffenheit der Elektroden bzw. den Halterungen sind in dem Hauptpatent 23 58 279 keine näheren Ausführungen gemacht.

Ferner ist in dem deutschen Patent 23 58 053 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 Metallte'len, 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 für das Reaktionsgas, 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 dargelegt, daß die einzelnen Elektroden aus Feinsilber mit je einem Einsatz aus hochreinem Graphit bestehen können.

Die vorliegende Zusatzanmeldung hat nun die Aufgabe, zusätzliche Maßnahmen anzugeben, welche die Herstellung einer Vorrichtung nach diesen Patenten erleichtern und für einen besseren gasdichten Abschluß der Anordnung -iowie auch für eine weitere Verringerung der durch die Abscheidungstemperatur bedingten Verunreinigungen des abgeschiedenen Siliciums bzw. sonstigen Halbleitermaterials sorgen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der an den Reaktionsraum angrenzende Teil jeder Halterung aus Feinsilber, der andere Teil aus einem elektrisch gutleitenden, minderwertigerem Metall besteht.

Für den Körper aus minderwertigerem Metall kommt vor allem Kupfer oder ein nicht <u dem gleichen Maß wie Feinsilber gereinigtes Silber oder eine gut leitende Kupferlegierung in Betracht. Das abdichtende Material besteht wieder bevorzugt aus Polytetrafluoräthylen, 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

So 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 Figuren näher beschrieben. Sie stellt einen eine Elektrode aufweisenden Teil einer metallischen Grundplatte dar, die entsprechend den Ausführungen der deutschen Patente 23 58 279 und 23 58 053 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 Versorgung mit dem Reaktionsgas und dem elektrischen Heizstrom sind in der vorliegenden Zusatzanmeldung nicht behandelt und auch in der Figur nicht dargestellt.

Per in der Figur dargestellte Ausschnitt einer metallischen Grundplatte eines Reaktionsgefäßes gemäß der Erfindung stellt — wie bereits bemerkt — lediglich die Umgebung einer einzigen Elektrode dar, so daß mindestens eine zweite Elektrode in gleicher Weise vorzusehen ist, um zwei stab- oder rohrförmige Träger gleicher Lange, die an ihren anderen Enden durch eine Brücke aus leitendem Material verbunden sind, haltern zu können.

Entsprechet den Ausführungen des Hauptpatents 23 58 279 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 des Patents 23 58 053 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, 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 Feinsilber 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 Trägerkörpers oder eines rohrförmigen Trägerkörpers versehen ist Der Trägerkörper ist mit 10 bezeichnet.

Der obere Elektrodenteil 3 und der untere Elektrodenteil 4 sind an ihren endständigen tellerförmigen Erweiterungen 7 und 6 so dicht miteinander verbunden, daß das im Inneren zirkulierende Kühlmittel 5, z. B. Wasser oder ein von einer Kältemaschine gelieferten Kühlgas, nicht austreten kann.

Beispielsweise können die beiden Elektrodenteile 3 und 4 aneinandergelötet sein, Falls die Auflagefläche?) der beiden Teller 6 und 7 genügend plangeschliffen sind, genügt ein Aneinanderpressen, um den erforderlichen dichten Verschluß — gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines dünnen Flachringes aus elastischem Abdichtungsmaterial — zu erreichen. Dies ist im 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 koaxial zueinander angeordneten Elektrodenteilen 3 und 4 angeordnet ist, und der gleichzeitig über ein aus Polytetrafluorethylen 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 Il radial nach innen und drückt den unteren Elektroden-Teil 4 am Teller 6 — :,jrzugsweise unter Zwischenfügung eines Dichtungsstücke'- 14 aus elastischem Material — gegen den Teller 6 des oberen Elektrodenteils 3.

Der untere Elektrodenteil 4 ist an geeigneter Stelle mit einr;m Anschlußstück 15 für das Stromversorgungskabel 17 versehen. Beispielsweise wird das Ende des Kabels 17 in das buchsenartig ausgespaltete und seinem Querschnitt angepaßte Anschlußstück 15 eingefügt und dessen Ende elastisch, z. B. mittels eintr Mutter 16, an die Peripherie des Leiters 17 des Kabels gedruckt.

Eine zweite in der Weise ausgestaltete und kontaktierte Elektrode (nicht dargestellt) ist ebenfalls in der gleichen Grundplatte 1 verankert und hält einen zweiten stabförmigen Träger 10, der an seinem anderen Ende über eine leitende Brücke 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. So kann z. B. der Teil 13 — anstatt selbst als Schraubenmutter ausgestaltet zu sein — mittels Halteschrauben an den Kern 1 der metallischen Grundplatte angeschraubt sein. Auch die Dichtungen können anders ausgestaltet sein, desgleichen der Anschluß der Elektrode an ein Versorgungskabel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Reaktipnsgefäß 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, wobei die Unterlage aus einem Stahlkörper besteht, der an der dem Reaktionsraum zugewandten Oberfläche mit einer Silberlage bedeckt ist, nach Patent2358279, dadurch gekennzeichnet, daß der an den Reaktionsraum angrenzende Teil jeder Halterung aus Feinsilber, der andere Teil aus einem elektrisch gutlettenden, minderwertigeren Metall besteht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Halterung einen durchgehenden Strömungskanal für ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Halterung aneinandergelötet oder angeschweißt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Halterung, gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines Ringes aus elastische, j Material, aneinandergepreßt sind.