SU823474A1 - Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials - Google Patents
Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials Download PDFInfo
- Publication number
- SU823474A1 SU823474A1 SU772544642A SU2544642A SU823474A1 SU 823474 A1 SU823474 A1 SU 823474A1 SU 772544642 A SU772544642 A SU 772544642A SU 2544642 A SU2544642 A SU 2544642A SU 823474 A1 SU823474 A1 SU 823474A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- pipe
- working chamber
- heat
- chamber
- semiconductor materials
- Prior art date
Links
Description
Изобретение относитс к технологи ческому вакуумному оборудованию дл изготовлени кристаллов электронных приборов. Известно устройство дл выращивани полупроводниковых кристаллов, выполненное в форме цилиндрической камеры с непосредственным ее обогревом С1 . Однако, вследствие неравномерного обогрева по цилиндрическому корпусу и отсутстви нагревательных элемен .тов со стороны торцов, эти устройства не пригодны дл выращивани р да тонкопленочных многослойных монокрис таллических полупроводниковых материалов .. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс -устройство дл термообработки и жидкостной-эпитаксии полупроводниковых материалов выполненное из двук цилиндрических тепловых труб, поверхности которых образуют рабочую камеру дл размещени обрабатываемого материала, В нем нет элементов прогрева кассет с торцов, конструкци выполнена не- разъемной 2J. Недостатками данного устройства вл етс больша инерционность, неравномерность , распределени температурного градиента по оси, что приводит к полезному использованию толь- ко небольшой части обогреваемого объема от всей печи, неудобство обслуживани , большие затраты времени на подготовительные и заключительные операции, загрузку и выгрузку , низка производительность и плохое качество выращивани материалов. Цель изобретени - увеличение полезного объема камеры и удобство обслуживани при загрузке и выгрузке. Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл термообработки и жидкостной эпитакеии полупроводниковых материалов, включающему рабоЛ1ую камеру дл размещени обрабатываемого материала, снабженную нагревател АШ в виде соосно установленных двух тепловых труб, поверхности которых образуют рабочую камеру, одна теплова труба выполнена П-образной формы и снабжена механизмом осевого . перемещени , а втора труба выполнена кольцевой формы с горизонтальным уступом и установлена внутриполости первой трубы. При этом кажда трубаThis invention relates to process vacuum equipment for making crystals of electronic devices. A device for growing semiconductor crystals, made in the form of a cylindrical chamber with its direct heating C1, is known. However, due to uneven heating over the cylindrical body and the absence of heating elements from the ends, these devices are not suitable for growing a variety of thin-film multilayer monocrystalline semiconductor materials ... The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for heat treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials made of two cylindrical heat pipes, the surfaces of which form a working chamber for accommodating the material being processed. There are no cassette heating elements from the ends, the design is made integral 2J. The disadvantages of this device are the large inertia, unevenness, distribution of the temperature gradient along the axis, which leads to the beneficial use of only a small part of the heated volume from the entire furnace, inconvenience of maintenance, time consuming for preparatory and final operations, loading and unloading, low productivity and poor quality material cultivation. The purpose of the invention is to increase the effective volume of the chamber and ease of maintenance during loading and unloading. This goal is achieved by the fact that in a device for heat treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials, including a working chamber for accommodating the material being processed, equipped with an ASh heater in the form of two heat pipes coaxially installed, the surfaces of which form a working chamber, one heat pipe is U-shaped and equipped with an axial mechanism. displacement, and the second pipe is made of an annular shape with a horizontal step and is installed inside the cavity of the first pipe. In addition, each pipe
снабжена дополнительным нагревателем а кольцева труба в центре имеет валы, соединенные с приводами вращени .equipped with an additional heater and the annular tube in the center has shafts connected to rotational drives.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 развертка рабочей камеры, разрез; на фи-г. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - поперечный разрез устройства по оси Б.FIG. 1 shows the proposed device, a general view; in fig. 2 scan of the working chamber, section; on fi-g. 3 shows section A-A in FIG. 2; in fig. 4 is a cross-section of the device along the axis B.
Устройство содержит тепловую труб 1 кольцевой формы, с осевым цилиндрическим отверстием и уступом 2 по торцу, тепловую трубу 3, имеющую Побразную форму и образующую с тепловой трубой 1 рабочую камеру 4; нагреватель 5, расположенный у близлежащи торцов обеих труб; дополнительный нагреватель б; теплоизолирующее устройство 7 тепловой трубы 3; теплоизолирующее устройство 8 тепловой трубы 1; внутренний вал, 9 с приводом 10; трубчатый внешний вал 11 с приводом 12; основание 13 с вод ными каналами охлаждени 14,, каналами откачки газа 15 и продувки 16; термостатирующие щели 17 и 18; механизм подъема 19; кабели электропитани 20; технологическую кассету, включающую основание 21, с подложками 22, подвижную часть 23 с гнездом эпитаксиальных растворов 24, крышку 25; поводок 26. The device comprises a heat pipe 1 of annular shape, with an axial cylindrical hole and a ledge 2 along the end, a heat pipe 3 having a Shaped shape and forming with the heat pipe 1 a working chamber 4; a heater 5 located at the adjacent ends of both pipes; additional heater b; a heat insulating device 7 of the heat pipe 3; heat insulating device 8 heat pipe 1; internal shaft, 9 with 10 drive; tubular outer shaft 11 with a drive 12; a base 13 with water cooling channels 14, gas exhaust channels 15 and purge 16; thermostatic slots 17 and 18; lifting mechanism 19; power cables 20; technological cassette, including the base 21, with substrates 22, the movable part 23 with the socket epitaxial solutions 24, the cover 25; leash 26.
Тепловые трубы 1 и 3 изготовлены герметичными и заполнены жидкостьютеплоносителем , например натрием. В закрытом состо нии камеры 4 нижние фланць тепловых труб 1 и 3 имеют тепловой контакт с нагревателем 5. Под действием тепла нагревател 5 жидкость в тепловых трубах 1 и 3 испар етс . Пар поднимаетс вверх и конденсируетс на внутренних поверхност х стен,нагрева их до заданной температуры , а затем конденсат стекает вниз, где испар етс вновь. Допол-. нительный нагреватель нагревает верхнюю стенку тепловой трубы 3 до температуры , близкой к заданной дл рабочей камеры 4. Этим обеспечиваетс увеличение скорости и повышение стабильности нагрева верхней и .внешней стенок рабочей камеры 4. Тепло от стен рабочей камеры .4 передаетс на многогнездную кассету, выполненную по форме камеры и закрепленную .основанием на уступе 2 тепловой трубы 1.Heat pipes 1 and 3 are made airtight and filled with a liquid carrier such as sodium. In the closed state of chamber 4, the lower flanges of heat pipes 1 and 3 have thermal contact with heater 5. Under the action of heat of heater 5, the liquid in heat pipes 1 and 3 evaporates. The steam rises up and condenses on the internal surfaces of the walls, heating them to a predetermined temperature, and then the condensate flows downwards, where it evaporates again. Additional A heated heater heats the upper wall of the heat pipe 3 to a temperature close to that set for the working chamber 4. This provides an increase in speed and increased stability of the heating of the upper and outer walls of the working chamber 4. Heat from the walls of the working chamber .4 is transferred to a multi-socket cassette the shape of the chamber and fixed. base on the ledge 2 of the heat pipe 1.
Перемычки подвижных частей кас- . сеты снабжены поводками 26 с носадочными гнездами дл .соединени с приводными валами 9 и 11 и расположены в термостатирующей щели 18. Посредством приводов 10 и 12 осуществл етс поворот приводных валов 9,11.и вместе с ними подвижных частей кассеты. Так осуществл етс поочередный .перенос к гнездам основаки кассеты эпитаксиальных.растворов Нс1ход щихс в гнегдах подвижных частей кассеты. После заполнени гнезд кассеты осуществл етс эпитакси очередного сло полупрбводниковой монокристаллической структуры. Теплова труба 3 с нагревателем 6 защищена термоизолирующим устройством 7, герметично соединенным с ее фланцем. Теплова труба 1 с нагревателем 5 .защищена теплоизолирующим устройством 8, герметично соединенным с ее фланцем. По периметру соединени фланцев тепловых труб 1 и 3, образуес термостатирующа щель 17, в которой предварительно, нагреваетс проточный газ, подаваемый через канал продувки 16. Из рабочей камеры 4 газ откачиваетс через термостатирую щую щель 18 и канал откачки газа 15, Форсирование времени охлаждени камеры осуществл етс холодной проточной водой, пропускаемой по каналам 14 основани 13. Подача электроэнергии к дополнительному нагревателю б осуществл етс через кабель 20. К нагревателю 5 такой же кабель подвден снизу.Jumpers moving parts cas-. The sets are equipped with drivers 26 with nasal sockets for connection with drive shafts 9 and 11 and are located in a thermostating slot 18. Drives 10 and 12 rotate drive shafts 9, 11 and together with them moving parts of the cassette. Thus, alternate transfer is made to the sockets of the base of the cassette of epitaxial Hc1 solutions in the moving parts of the cassette. After filling the cassette sockets, the epitaxy of the next layer of a semi-semiconductor single-crystal structure is carried out. Heat pipe 3 with a heater 6 is protected by a thermal insulating device 7, hermetically connected to its flange. Heat pipe 1 with a heater 5. Protected by a heat insulating device 8, hermetically connected to its flange. Along the perimeter of the connection of the flanges of heat pipes 1 and 3, a thermostatic gap 17 is formed, in which the flow gas supplied through the purge channel 16 is preheated. From the working chamber 4 the gas is pumped out through the thermostatic gap 18 and the gas exhaust channel 15, Forcing the chamber cooling time It is carried out with cold running water flowing through the channels 14 of the base 13. Electric power is supplied to the auxiliary heater b through the cable 20. The same cable is connected to the heater 5 from the bottom.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Механизм подъема 19 поднимает на Зсмцанную высоту тепловую трубу 3 с дополнительным нагревателем 6 и термоизолирующим устройством 7. Технологическую кассету (фиг. 2-4) с откристаллизованными . в предыдущем цикле работы полупроводниковыми материалами на подложке 22 удал ют с уступа 2. тепловой трубы 1, а на ее место механизмом загрузки устанавливают очередную кассету с подложками 22 и растворами в гнездах 24, приготовленными -дл выращивани полупроводниковых материалов. После этого механизм 19 опускает в крайнее нижнее положение тепловую трубу 3 с нагревателем 6 и термоизолирующим устройством 7 и прижимает ее фланец к основанию 13 обеспечива герметизацию рабочей камеры 4. После чего рабочую камеру откачивают, продувают инертным газом и нагревают до заданной температуры. Дл выращивани Ga As, например, требуетс нагрев камеры до . Затем растворы начинают охлаждать с определенной заданной скоростЬгЮ,The lifting mechanism 19 lifts the heat pipe 3 with an additional height of 6 cm with an additional heater 6 and a thermal insulation device 7. A technological cassette (Fig. 2-4) with crystallized. In the previous cycle of operation, semiconductor materials on the substrate 22 are removed from the ledge 2. of the heat pipe 1, and in place of the loading mechanism they install another cassette with the substrates 22 and solutions in the sockets 24 prepared for growing semiconductor materials. After that, the mechanism 19 lowers the heat pipe 3 with the heater 6 and the thermal insulation device 7 to the lowest position and presses its flange to the base 13 to seal the working chamber 4. After that, the working chamber is pumped out, blown with an inert gas and heated to the specified temperature. For growing Ga As, for example, the chamber needs to be heated to. Then the solutions begin to cool at a certain predetermined rate,
Возникшее-в растворе пересыщение обеспечивает кристаллизацию сло заданного состава на подложке 22. Посредством приводов 10 и 12 осуществл етс поворот приводных валов 9 и 11 вместе с ними подвижных частей кассеты, содержащих гнезда с расворами . Таким путем осуществл етс поочередное контактирование подложки 22 с растворгши, содержащимис в гнездах 24 и выра1фнвание полупроводниковых слоев требуемого состава. Цикл работы печи повтор етс .The resulting supersaturation in solution ensures the crystallization of a layer of a given composition on the substrate 22. Through drives 10 and 12, the drive rolls 9 and 11 are rotated together with them moving parts of the cassette containing slots with openings. In this way, the substrate 22 is alternately contacted with the solution contained in the sockets 24 and the semiconductor layers of the desired composition are expanded. The kiln cycle is repeated.
. Обогрев кассеты со стороны торцов , от внутренней стенки наружной тепловой трубы и внешней стенки бнутренней тепловой трубы обеспечивает высокую стабильность температурного градиента (Т 4 осевом () и радиальном (h - h) направлени х и по всему объему рабо чей камеры устройства. Рабоча камера выполнена разъемно и минимально допустимого, объема, оп редел ющегос размерами h - h, чт ускор ет загрузки, откачки воздуха и. разгрузки. Термостатирующие щели 17- и 18 искл1бчают возможность проник новени газов, имеющих температуру, отличную от температуры внутреннейрабочей камеры, в период продувки рабочей камеры инертным газом. Идентичный контролируемый терморадационный обогрев кольцевой кассеты со всех сторон улучшает заданное распределение температурного градиен та внутри технологической кассеты во всех направлени х в 2-3 раза, что позвол ет выращивать многослойные то копленочные полупроводниковые струк .туры р да новых материалов и повысит в 2-3 раза качество (выход годных) дорогосто щих материалов, примен емых- в насто щее врем в различных квантовых электронных приборах. Разъем рабочей камеры и сокращение ее объема до уровн необходимо полезного в несколько -раз уменьшает врем установки и удалени кассет, откачки газов и продувки камеры инертнымигазами. Услови дл автом тйческой загрузки и выгруз} и камеры. Heating of the cassette from the ends, from the inner wall of the outer heat pipe and the outer wall of the inner heat pipe provides high stability of the temperature gradient (T 4 axial () and radial (h - h) directions and throughout the entire working chamber of the device. The working chamber is made detachable and minimum allowable, the volume defined by the size h - h, accelerates loading, exhaust air and unloading. Thermostatic slots 17 and 18 exclude the possibility of penetration of gases having a temperature different from Ions of the internal work chamber, during the purging of the working chamber with an inert gas. Identical controlled thermal heating of the ring cassette from all sides improves the specified distribution of the temperature gradient inside the process cassette in all directions by 2-3 times, which allows to grow multilayer film-film semiconductor structures. tours of a number of new materials and will increase by 2-3 times the quality (yield of) expensive materials used at present in various quantum electronic devices. The connector of the working chamber and the reduction of its volume to the level required is useful several times to reduce the time of installation and removal of cassettes, pumping out gases and purging the chamber with inert gases. Conditions for automatic loading and unloading} and camera
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772544642A SU823474A1 (en) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772544642A SU823474A1 (en) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU823474A1 true SU823474A1 (en) | 1981-04-23 |
Family
ID=20733499
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772544642A SU823474A1 (en) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU823474A1 (en) |
-
1977
- 1977-11-16 SU SU772544642A patent/SU823474A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5116456A (en) | Apparatus and method for growth of large single crystals in plate/slab form | |
US4264406A (en) | Method for growing crystals | |
US4650540A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
WO2008086705A1 (en) | Crystal producing system used in temperature gradient method by rotating multiple crucibles | |
US2975036A (en) | Crystal pulling apparatus | |
KR100942185B1 (en) | Growing method for silicon ingot | |
US2753280A (en) | Method and apparatus for growing crystalline material | |
US4904336A (en) | Method of manufacturing a single crystal of compound semiconductor and apparatus for the same | |
SU823474A1 (en) | Device for thermal treatment and liquid epitaxy of semiconductor materials | |
US4604262A (en) | Apparatus for positioning and locating a baffle plate in a crucible | |
US4379733A (en) | Bicameral mode crystal growth apparatus and process | |
US4784715A (en) | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements | |
WO2022213643A1 (en) | Large-scale compound semiconductor single crystal growth system and method | |
JP2004182587A (en) | Single crystal pulling apparatus for metal fluoride | |
US3804060A (en) | Liquid epitaxy apparatus | |
JP4110646B2 (en) | CVD equipment | |
JPS5815218A (en) | Liquid phase epitaxial growth apparatus | |
JPH0247679B2 (en) | ||
RU2330128C2 (en) | Furnace for epitaxial growth of silicon carbide | |
KR100907908B1 (en) | Silicon Monocrystalline Ingot Production Equipment | |
KR20090078045A (en) | Apparatus of manufacturing silicon single crystal ingot | |
KR20040044146A (en) | Single crystal pulling apparatus for metal fluoride | |
CN113089097A (en) | Sampling device and method | |
EP4101951A1 (en) | Czochralski single crystal furnace for preparing monocrystalline silicon and method for preparing monocrystalline silicon | |
EP0416799A2 (en) | A single crystal pulling apparatus |