DE3148620C2 - Vorrichtung zum Niederschlagen dünner Filme auf Siliciumplättchen - Google Patents

Description

(a) der Behälter (70) in eine obere, abhebbare und mit den Stirnplatten (77, 79) versehene Hälfte und eine untere, die Längsführungsschiei\e (97) aufweisende Hälfte unterteilt ist und zwei, sich in Längsrichtung erstreckende, parallele Seitenwände (72,74) aufweist, die auf dem Rohrboden (90) stehen,

(b) der Gaseinlaß aus mindestens einer waagerechten, unterhalb der unteren Hälfte des Behälters (70) angeordneten, durch die Rohrwände geführten Leitung besteht, die einen, sich über die Länge der Plättchenanordnung erstreckenden Schlitz aufweist,

(c) der Gaseinlaß unter Zwischenschaltung eines Strömungsreglers (61) mit Vorratsbehältern verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß zwei Leitungen mit langgestreckten Schlitzen (60,62) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung mit einer Leitung für gasförmigen Dotierstoff verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Niederschlagen dünner Filme auf Siliciumplättchen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist bekannt (US-PS 42 03 387). Bei dieser wie bei allen vergleichbaren bekannten Vorrichtungen wird das Gas an einem Ende des Quarzrohres eingeführt, und zwar in der Weise, daß ein Gasstrom die Siliciumplättchen umhüllt und somit das Behandlungsgas von allen Seiten zwischen die Plättchen eintreten kann. Um den Gasstrom möglichst schnell nach dem Einlaß zu stabilisieren und über die Länge des Quarzrohres gleichförmig zu gestalten, ist bei dieser bekannten Vorrichtung ein zylindrischer Behälter mit sich in Längsrichtung des Rohres erstreckenden Öffnungen vorgesehen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Gasstrom sich kurz hinter dem Einlaß des Quarzrohres stabilisiert und im Anschluß daran im wesentlichen gleichförmig bieibt. Insbesondere wird dafür Sorge getragen, daß zwischen dem Behälter und den Plättchen ein ausreichender Zwischenraum bleibt, so daß keinesfalls ein Teil des benachbarten Bereiches der Plättchen gegen radialen Gasstrom abgeschattet wird, d. h. der Abstand soll so groß gewählt sein, daß eine durch die Behälterwandungen verursachte Strömungsstörung sich auflösen kann, wodurch sowohl Bereiche mit relativ hoher Gasgeschwindigkeit als auch Bereiche mit nahezu stagnierendem Gas vermieden werden. Allgemein soll bei dieser bekannten Vorrichtung dafür gesorgt werden, daß eine Turbulenz vermieden wird, weil diese als schädlich angesehen wird.

Es ist ferner bekannt, das Gas nicht über den vollen Querschnitt des Reaktorraums eintreten zu lassen, sondern zunächst in einem parallel zur Reaktorachse verlaufenden Rohr einströmen zu lassen und dann aus Düsen oder Schlitzen jeweils zwischen zwei benachbarten Plättchen eintreten zu lassen.

ίο Bei der bekannten Technik läßt sich eine Ungleichförmigkeit des Niederschlags über die Länge des Reaktors oder Quarzrohres nicht vermeiden, insbesondere verarmt auch das Gas an Reaktionsteilnehmern über die Länge des Reaktors (»Solid State Technology« Dezember 1979, Seiten 61—65,62,63). Bei den bekannten Vorrichtungen wurde deshalb zusätzlich zu dem an der Reaktion teilnehmenden Gas bzw. den teilnehmenden Gasen ein Trägergas verwendet, und die Plättchen wurden auf unterschiedliche Temperaturen erhitzt, da die Reaktion und damit das Niederschlagen von der Plättchentemperatur abhängig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Niederschlagen dünner Filme auf solche Plättchen gleichförmiger zu gestalten, und zwar sowohl innerhalb des einzelnen Plättchens als auch über die verschiedenen gleichzeitig behandelten Plättchen hinweg, so daß sowohl die Verwendung eines Trägergases als auch die Verwendung unterschiedlicher Temperaturen der einzelnen Plättchen überflüssig werden.

Grundsätzlich wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ganz bewußt eine Turbulenz des Reaktionsgases bzw. der Reaktionsgase eingeführt wird, um den Niederschlag über die einzelnen Plättchen gesehen gleichmäßig zu gestalten, und in diesem Zusammenhang wird der Gaseinlaß nicht mehr an einem Ende des Rohres oder Reaktors angeordnet, sondern man läßt den Gasstrom über einen relativ großen Teil der Längsmitte in Form eines Gasvorhangs zwischen die Plättchen eintreten.

In Ausführung dieses grundsätzlichen Lösungsansatzes wird die gestellte Aufgabe deshalb durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Auf diese Weise kann der Gaszustrom an beiden Enden des Quarzrohres oder Reaktorgefäßes unterschiedlich eingestellt werden, bis ein gleichmäßiger Niederschlag über die ganze Länge erreicht worden ist. Die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwünschte Turbulenz im Reaktionsgas, durch die das Gas über die gesamte Fläche der Plättchen verteilt wird, um den Filmniederschlag zu vergleichmäßigen, kann noch dadurch gefördert werden, daß der Behälter mit den sich in Längsrichtung des Rohres erstreckenden Öffnungen in der Nähe der Außenseite des Plättchenträgers angeordnet wird — also nicht in größerem Abstand wie beim Stand der Technik. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich gegenüber den bekannten Vorrichtungen noch der Vorteil, daß weniger Reaktionsgas benötigt wird, weil dieses in die Nähe der Plättchen geleitet wird, wo es sofort zur Reaktion kommt und als Film niedergeschlagen wird.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

b5 F i g. 1 eine schematische, teilweise als Blockdiagramm ausgeführte Aufsicht einer Vorrichtung zum Filmniederschlag;
F i g. 2 einen Teil-Längsschnitt durch die Vorrichtung

nach F i g. 1 und

F i g. 3 einen Querschnitt entsprechend 3-3 in F i g. 2.

Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen

Wie zunächst aus F i g. 1 ersichtlich, umfaßt die dargestellte Vorrichtung ein langgestrecktes Quarzrohr 10, eine Vakuumpumpe 12, die mit dem Rohr !0 an seinem Austrittsende 14 verbunden ist, ein Heizelement 16, welches das Rohr 10 umgibt und elektrisch mit einem Temperaturregler 18 zum Erhitzen der Siliziumplättchen verbunden ist, eine Längsführungsschiene mit Einkerbungen zum Haltern der Plättchen innerhalb des Quarzrohres (Fig.2 ui:d 3) sowie ein Strömungssystem für das Reaktions-Gas, das Vorratsbehälter umfaßt, ferner Strömungsregler, Ventile und Leitungen zum Einführen des Gases in das Innere des Quarzrohres.

Das evakuierte, zylindrisch geformte Quarzrohr, das einen Einlaß 13 aufweist, der mit einer schwenkbaren Tür 20 verbunden ist, sowie einen Auslaß 14, der mit der Vakuumpumpe 12 durch eine Leitung 22 aus nichtrostendem Stahl verbunden ist. Während des Filmniederschlags wird die Vakuumpumpe 12 praktisch mit voller Drehzahl betrieben, um den Druck innerhalb des Rohrs erheblich unter dem Atmosphärendruck zu halten. Das Heizelement 16, das in Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist, ist in Form einer Rohrschlange um das Rohr 10 herumgelegt und richtet Wärmestrahlung durch das strahlungsdurchlässige Quarzrohr 10, um die darin befindlichen Plättchen zu erhitzen.

Bei der dargestellten Vorrichtung wird — im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen — das Reaktions-Gas bzw. werden die Gase auf der Innenseite des Quarzrohres zugeführt, und es bzw. sie werden gezwungen, parallel zu den Plättchen zu strömen. Wenn bei dem Betrieb nur ein Reaktions-Gas verwendet wird, strömt gemäß F i g. 1 das Gas von einem Vorratsbehälter 30 aus durch Rohrleitungen 36 aus nichtrostendem Stahl, ein Strömungsregel-Venti! 38 und ein Ventil 40, wo es auf zwei Strömungswege verteilt wird, d. h. zu Rohrleitungen 42 und 44. Dann wird das Gas von den entgegengesetzten Enden des Rohrs 10 aus in eine innerhalb des Rohrs 10 angeordnete Leitung 46 aus Quarz geleitet. Wird ein zweites Reaktions-Gas benötigt, das in einem Vorratsbehälter 32 enthalten ist, wird es durch eine Rohrleitung 50, ein Strömungsregelventil 52 und ein Ventil 54 geleitet, wo es auf zwei Strömungswege verteilt wird, d. h. Rohrleitungen 55 und 57. Das zweite Reaktions-Gas wird dann von entgegengesetzten Enden des Rohrs 10 aus einer Leitung 56 aus Quarz zugeführt. Die Leitungen 46 und 56 innerhalb des Rohrs 10 dienen als Mittel zum Einleiten der Reaktions-Gase in das Innere des Rohrs 10 und dazu, das Gas allgemein parallel zu den durch Abstände getrennten Plättchen der Plättchenanordnung zu leiten. Wie in F i g. 1 gezeigt, weisen die Leitungen 46, 56 langgestreckte Schlitze 60 bzw. 62 von konstanter Breite zum Einleiten des Gases in einer Richtung auf, die allgemein parallel zu den Plättchen innerhalb der Plättchenanordnung verläuft. Ein dritter Vorratsbehälter 34 ist durch eine zugehörige Rohrleitung aus nichtrostendem Stahl mit der Speiseleitung 50 verbunden und mit einem eigenen Strömungsregelventil 64 versehen. Der Behälter 34 enthält einen gasförmigen Dotierungsstoff, der erforderlichenfalls vor dem Einleiten in das Rohr 10 mit dem zweiten Reaktions-Gas gemischt wird. Jedes der Strömungsregelventile 38,52 und 64 ist elektrisch an einen programmierbaren Strömungsregler 61 angeschlossen, der es ermöglicht, vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeiten zu wählen und für sämtliche Gase zu regein. Somit ist es möglich, das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten des ersten und des zweiten Gases sowie die Menge des Jem zweiten Reaktions-Gas beigemischten gasförmigen Dotierungsmittels vorzuwählen und zu regeln. Bei jedem der Regelventile 38,52 und 64 handelt es sich um einen konventionellen thermischen Massenstromregier, bei dem die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit dadurch gewählt wird, daß die Bezugsspannung für einen Operationsverstärker variiert wird, der ein mechanisches Ventil steuert Die Bezugsspannungen werden mit Hilfe eines programmierbaren Strömungsreglers 61 gewählt. Nachdem die Gasströmungsgeschwindigkeiten bei dem programmierbaren Strömungsregler 61 gewählt worden sind, halten die Regelventile die betreffenden Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb eines Bereichs in der Umgebung der zugehörigen vorgewählten Werte.

In F i g. 2 und 3 ist die Halterung der Siliziumpiättchen in dem evakuierten Quarzrohr dargestellt. Die Plättchenhalterung besteht aus einem zylindrisch geformten Behälter 70, der eine Anzahl von sich in der Längsrichtung erstreckenden öffnungen aufweist, die um die zylindrische Fläche herum verteilt sind, sowie parallelen Seitenwänden 72 und 74, die sich von der zylindrischen Fläche des Behälters 70 weg tangential nach außen erstrecken. Die Ränder 73,75 der Wände 72, 74 stehen allgemein in Berührung mit dem Boden des Rohrs 10, wenn der Behälter 70 innerhalb des Rohrs 10 angeordnet ist (F i g. 3). Bei der Darstellung in F i g. 2 ist ein Teil der Seitenwand 74 weggeschnitten, um die Leitung 56 innerhalb des Rohrs 10 erkennbar zu machen.

Hinter der Leitung 56 ist in der Seitenansicht von F i g. 2 die Leitung 46 (nicht dargestellt) angeordnet. Bei der bevorzugten Ausbildung des Behälters 70 werden die sich in der Längsrichtung erstreckenden öffnungen bei dem zylindrischen Behälter 70 durch in Abständen voneinander angeordnete Stangen 76 im oberen Teil und Stangen 78 im unteren Teil begrenzt. Die Stangen 76 und 78 sind mit Stirnplatten 77, 79 und einer mittleien Stützplatte (nicht dargestellt) verbunden, die sämtlich eine halbrunde Form haben und allgemein parallel zu den Plättchen orientiert sind. Auf ähnliche Weise sind die Stangen 78 mit Stirnplatten 81, 83 und einer Zwischentragplatte (nicht gezeigt) verbunden. Somit setzt sich der Behälter 70 aus zwei Hälften zusammen. Die obere Hälfte, welche die an den Stirnplatten 77,79 befestigten Stangen 76 umfaßt, ist von der unteren Hälfte abhebbar, welche die an den Stirnplatten 81,83 befestigten Stangen 78 umfaßt, so daß die Plättchen im Inneren angeordnet werden können. Wie in F i g. 3 gezeigt, erstrecken sich die parallelen Seitenwände 72, 74 von der Außenfläche des Behälters 70 weg allgemein tangential nach außen, und ihre äußersten Ränder 73, 75 sind mit Stangen 86, 88 verbunden, die in Berührung mit dem Boden 90 des Rohrs 10 stehen. Der Behälter 70 ist vorzugsweise aus Quarz hergestellt, der die Fähigkeit hat,

to hohen Temperaturen standzuhalten, und der einen relativ niedrigen Koeffizienten der Wärmeausdehnung besitzt, doch könnte ein beliebiges Material, das diese Eigenschaften hat, ebenso gut die gleiche Aufgabe erfüller.

Zwar handelt es sich bei der oben beschriebenen Konstruktion um eine Ausführungsform des Behälters 70, doch kann man alternativ die Plättchenhalterung aus einem zylindrischen Behälter aufbauen, in den zwischen

Teilen der Außenwand des Behälters in der Längsrichtung verlaufende öffnungen eingeschnitten sind.

Der Bereich, der durch den Boden 90 des Rohrs 10, den unteren Teil des Behälters 70 und die Seitenwände 72,74 begrenzt wird, bildet einen Raum unter den parallel und in gegenseitigen Abständen angeordneten Plättchen, die innerhalb des Behälters 70 gehaltert sind. Wie in F i g. 3 gezeigt, wird ein Siliziumplättchen 92 aufrecht stehend und in rechtwinkliger Orientierung zur Längsachse des Behälters 70 dadurch gehalten, daß es sich in einer Einkerbung 96 einer Längsführungsschiene 97 befindet. Ferner ist in F i g. 3 der Querschnitt von Leitungen 46, 56 mit den zugehörigen Schlitzen 60, 62 dargestellt, welche das Gas senkrecht nach oben in einen Gasvorhang innerhalb des abgegrenzten Bereichs unterhalb der Plättchen leiten. Wesentlich ist, daß das in diesem Bereich eingeleitete Gas so gerichtet wird, daß es parallel zu den Plättchen und durch die Räume zwischen den Plättchen zur anderen Seite der Plättchenanordnung strömt

Die Plättchen werden zuerst in den Behälter 70 dadurch eingebracht, daß man die obere Hälfte entfernt und die Plättchen in die Einkerbungen der Führungsschiene 97 einsetzt. Die so unterstützten Plättchen sind in dem Behälter 70 parallel zueinander und durch Abstände voneinander getrennt angeordnet, wie es in F i g. 2 dargestellt ist Der obere Teil des Behälters 70 wird wieder aufgesetzt und der Behälter 70 wird durch die geöffnete Tür 20 in das Rohr 10 eingeführt. Der Behälter 70 mit den darin gehalterten, durch Abstände getrennten Plättchen ruht auf dem Boden 90 des Rohrs 10, und die mit den Seitenwänden 72, 74 verbundenen Stangen 86,88 stehen in Berührung mit dem Rohrboden 90. Der Behälter 70 wird genügend weit in das Rohr 10 eingeführt, so daß er sich unmittelbar oberhalb der Schlitze 60,62 der Leitungen 46,56 befindet. Die Tür 20 wird geschlossen, und eine Abdichtung zwischen ihr und dem Rohr 10 wird durch eine Gummidichtung (nicht gezeigt) hergestellt. Das Quarzrohr 10 wird dann durch die Vakuumpumpe 12 evakuiert. Die Temperatur für die Siliziumplättchen wird mit Hilfe des Temperaturreglers 18 gewählt der mit dem Heizelement 16 verbunden ist Mit dem Regler 18 wird ein »flaches« Temperaturprofil gewählt, so daß alle Plättchen bei der Plättchenanordnung im wesentlichen auf die gleiche Temperatur erhitzt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktions-Gases wird mit Hilfe des programmierbaren Strömungsreglers 61 gewählt und wenn zwei Reaktions-Gase benötigt werden, werden die gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten beider Gase gewählt.

Wenn Siliziumdioxid auf den Siliziumplättchen als dielektrische Isolationsschicht niedergeschlagen werden soll, ist das erste Reaktions-Gas aus dem Behälter 30 Silan (S1H4), und das zweite aus dem Behälter 32 ist Sauerstoff (O₂). Der Strömungsregler 61, der mit den Regelventilen 38, 52 verbunden ist, wird so programmiert, daß das vorbestimmte Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Silan und Sauerstoff eingehalten wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Ventile 50,54 so eingestellt, daß das Gas mit allgemein gleichen Geschwindigkeiten in beiden Enden der Leitungen 46,56 einströmt Der Strom wird somit zu jedem der betreffenden Wege gelenkt z. B. zu den Rohren 42 und 44 für das Silan und den Rohren 55 und 57 für den Sauerstoff. Das Silan strömt durch die Rohre 42, 44 in entgegengesetzten Richtungen durch die Leitung 46, bis es den Schlitz 60 der Leitung 46 erreicht, woraufhin es in das Rohr 10 als ein allgemein senkrecht orientierter Gasvorhang eingeleitet wird. Der Sauerstoff wird durch das Ventil 54 veranlaßt, längs zweier Wege zu strömen, und er tritt in die Leitung 56 aus entgegengesetzten Richtungen ein, bis er senkrecht nach oben und parallel zu den Siliziumplättchen durch den Schlitz 62 eingeführt wird. Die Breite der Schlitze 60,62 kann bei den meisten Anwendungsfällen allgemein zwischen 0,127 mm und 0,508 mm liegen. Da die Breitenmaße der Schlitze die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase und damit die Filmniederschlagsgeschwindigkeit beeinflussen, würde man natürlich nach dem Wählen der Breitenmaße Versuche durchführen, um die richtigen Einstellungen für die Regelventile 38,52 zu bestimmen. Um die Anfangswerte für die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase, den Druck innerhalb des Rohrs 10, die Temperatur der Siliziumplättchen und der Einstellungen der Ventile 40, 54 festzulegen, werden Versuchsläufe durchgeführt, um zu Werten zu gelangen, welche die optimale Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Filmablagerung Hefern.

Die Gase, die mit einer Anfangsgeschwindigkeit aus den Schlitzen zugeführt werden, werden in Berührung mit den Stangen 78 unterhalb der Plättchen geleitet. Wenn die Gase die Stangen 78 berühren, wird der Strom zu einer Anzahl von Gasströmen umgelenkt, und in dem Strom wird Turbulenz erzeugt. Die Gase umströmen die Stangen 78, welche die Gase über die Breite der Plättchen verteilen. Dabei reagieren das Silan und der Sauerstoff zu Siliziumdioxid, das auf den Plättchen als ein dünner Film abgelagert wird. Wegen der weiträumigen Verteilung des Stroms über die Breite der Plättchen, die durch die Stangen 78 verursacht wird, wird Gleichmäßigkeit bezüglich der Geschwindigkeit der Ablagerung über die Oberfläche der Plättchen erzielt. Wie besser aus F i g. 3 ersichtlich, werden die Gase, welche die Stangen 78 passiert haben, gezwungen, zwischen benachbarten Plättchen oder im Fall der an den Enden der Anordnung liegenden Plättchen zwischen den stirnseitigen Plättchen und den Stirnwänden 77, 81 und 79, 83 des Behälters 70 hindurchzuströmen. Ein waagerechtes Strömen innerhalb des Behälters 70 wird durch die Stirnwände und die Plättchen verhindert Es sollte auch ersichtlich sein, daß deshalb, weil Gas in die Leitungen 46, 56 aus entgegengesetzten Richtungen eintritt die örtliche Strömungsgeschwindigkeit zwischen benachbarten Plättchen im wesentlichen gleichgroß gehalten wird. Die Ventile 40, 54 werden benutzt, um unterschiedliche Strömungsweglängen von den Gasbehältern zu den entgegengesetzten Enden der Leitungen 46, 56 auszugleichen, und sie können verstellt werden, um eine »Feinabstimmung« des Volumens des in die entgegengesetzten Enden der Leitungen eintretenden Gases durchzuführen, um hierdurch die örtlichen Strömungsgeschwindigkeiten zwischen den Plättchen zu optimieren.

Man kann die Gase auch nur über ein Ende der Leitungen 46, 56 zuführen, während die anderen Enden verschlossen sind Bei dieser alternativen Arbeitsweise kann man bei den Leitungen 46, 56 sich verjüngende Schlitze vorsehen, so daß die Breitenabmessungen der resultierenden Gasvorhänge mit dem Abstand längs der Schlitze variieren, um einen Ausgleich für die Änderung der Austrittsgeschwindigkeit der Gas entsprechend der längs der sich verjüngenden Schlitze zurückgelegten Strecke zu schaffen. Eine weitere Alternative besteht darin, daß man eine Anzahl von öffnungen entlang den Leitungen 46,56 und in solchen Abständen vorsieht daß sie auf die Lücken zwischen benachbarten Plättchen

ausgerichtet sind. Bei beiden alternativen Ausführungsformen würden die Abmessungen der sich verjüngenden Schlitze bzw. der Öffnungen die mit Hilfe der Regelventile 38,52 gewählten Gasströmungsgeschwindigkeiten bestimmen, um die gewünschte Filmnieder-Schlagsgeschwindigkeit zu erreichen.

Während die Gase chemisch reagieren, um den Seliziumdioxidfilm auf den Plättchen niederzuschlagen, strömen die Gase, die nicht reagiert haben, und die Abgase der chemischen Reaktion allgemein senkrecht nach oben zwischen den Plättchen hindurch zum oberen Teil des Behälters 70, wobei sie in Berührung mit den Stangen 76 kommen. Die Stangen 76 erzeugen eine zusätzliche Turbulenz nahe dem oberen Teil der Plättchen und bewirken allgemein eine Unterbrechung des Gasstroms, wodurch sie einen gewissen Rückstrom verursachen, der eine sogar noch stärkere Verteilung des Gases über die Plättchen hinweg bewirkt. Nachdem die Gase die Plättchen passiert haben und zwischen den Öffnungen zwischen den Stangen 76 hindurchgeströmt sind, treten die keiner Reaktion ausgesetzten Gase und die Abgase aus dem Behälter 70 aus und in den Bereich zwischen dem Behälter 70 und dem oberen Teil des Rohrs 10 ein. Die keiner Reaktion unterzogenen Gase und die Abgase werden aus dem Rohr durch die Vakuumpumpe 12 in einer allgemein waagerechten Strömungsrichtung oberhalb des Behälters 70 in Richtung auf den Auslaß 14 des Rohrs 10 abgezogen.

In einem typischen Fall wird der Druck innerhalb des Rohrs 10 auf annähernd 0,45 bis 0,5 mmHg gehalten, und die Plättchen werden auf etwa 400 bis 500⁰C erhitzt. Silan wird in das Rohr mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 50 Kubikzentimeter je Minute und Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 125 Kubikzentimeter je Minute eingeleitet. Die Schlitze 60, 62 haben bei diesem Beispiel eine konstante Breite von 0,254 mm. Bei diesen Werten des Drucks, der Temperatur und der Gasströmungsgeschwindigkeiten liefert das obige Verfahren eine Siliziumdioxidfilm-Niederschlagsgeschwindigkeit von 40 nm je Minute bei einer Gleichmäßigkeit der Filmdicke innerhalb jedes Plättchens und von Plättchen zu Plättchen von ± 2%.

In dem Fall, daß es erwünscht ist, bei dem oben beschriebenen Verfahren als Dotierungsmittel ein Gas zuzuführen, z. B. um dem Siliziumdioxidfilm eine Wider-Standsfähigkeit gegen eine Rißbildung zu verleihen, oder um es strömungsfähiger zu machen, wird das gasförmige Dotierungsmittel, z. B. Phosphorwasserstoff (PH3), mit dem zweiten reaktionsfähigen Gas, d. h. dem Sauerstoff, vor dem Einführen des zweiten reaktionsfähigen Gases in das Rohr 10 gemischt Der programmierbare Strömungsregler 61 sieueri das Regelventil 64 so, daß das PH₃ mit dem Sauerstoff entsprechend einem vorbestimmten Gewichtsverhältnis gemischt wird, nachdem die betreffenden optimalen Strömungsgeschwindigkeiten von Sauerstoff und PH₃ vorher empirisch ermittelt worden sind.

Bei einem anderen Beispiel führt das Einleiten von Dichlorsiian (SiH₂Cl₂) und Lachgas (N₂O) unter Aufrechterhaltung der Temperatur der Plättchen in dem Bereich von 850 bis 950⁰C zur Ablagerung von Siliziumdioxid als anfängliche isolierende Oxidschicht auf den Plättchen. Auch wenn Silan allein eingeleitet wird, während die Plättchen im Bereich von annähernd 800° C gehalten werden, wird ein dünner Film aus Polysilizium niedergeschlagen, dessen primäre Anwendungsmöglichkeiten in der Verwendung als Zwischenschicht und als dielektrische Isolationsschicht bestehen. Siliziumnitrid und dotiertes Polysilizium sind weitere Beispiele für Filme, die aufgebracht werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Niederschlagen dünner Filme auf Siliciumplättchen mit einem Quarzrohr mit Gaseinlaß und -auslaß an einem Ende, an dem eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, mit einer Längsführungsschiene mit Einkerbungen zum Haltern der Plättchen in der Weise, daß diese im Abstand und parallel zueinander, rechtwinkelig zur Rohrachse orientiert sind, sowie einem zylindrischen Behälter mit sich in Längsrichtung des Rohres erstreckenden Öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß