SU949979A1 - Устройство дл выращивани ориентированных кристаллических слоев - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к полупроводниковой технике, к получению кристаллических слоев на опорных {неориентирующих ) подложках, и может быть использовано при изготовлении фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии большой площади дл  выращивани  слоев кремни  на кера;мических или графитовых подложках. Известно устройство, содержащее тигель, нагреватель, выт гивающий механизм и приспособление дл  поддержани  уровн  расплава в тигле посто ннымС .

Необходимость применени  последнего вызвана тем, что дл  получени  пленки расплава и, следовательно, кристаллического сло  посто нной толщины форма мениска, образующегос  между поверхностью подложки и расплавом в тигле, не должна мен тьс  в ходе проведени  процесса. Это устройство позвол ет обрабатывать длинномерные подложки, использу  желобообразные тигли небольшого объема. Однако при проведении процесса

выращивани  сло  необходима процедура затравливани , состо ща -в пе-. реполнении тигл  расплавом при помощи приспособлени  дл  регулировани  уровн , приведен-ии подложки в .контакт с расплавом и формировании мениска путем подъема подложки на необходимую высоту над стенками тигл , котора  усложн ет технологию и снижает производительность установки .

Толщина получаемого кристаллического сло  неоднородна, так как

10 любые отклонени  параметров режима проведени  процесса привод т к резким изменени м формы мениска.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  выращивани 

15 ориентированных кристаллических слоев на подложке, включающее тигель дл  расплава, установленный внутри нагревател , подложку, соединенную .с механизмом ее перемещени , и пи20 татель, вертикально расположенный в тигле, выполненный из смачиваемых расплавом пластин, образующих между собой капилл рный канал и имеющий острые рабочие кромки дл  подачи расплава на подложкуС2. Это .устройство предназначено дл  выращивани  кристаллического сло  на подложке, в качестве которой выступает ленточный кристалл, выращен30ный из нижнего тигл . Пластины питател  расположены параллельно подложке так f что подложка при перемещении ее с помощью механизма выт гивани  скользит по наружной стороне цластин питател . При этом между подложкой и пластиной питател  образуетс  капилл р ный зазор, который при работе устройства заполн етс  расплавом из тигл  аналогично зазору между пластинами питател , что делает невозможным использование устройства, та как расплав из верхнего тигл  по ка пилл рному зазору между пластиной тател  и подложкой-кристаллом проникает в нижний тигель. Недостатком устройства  вл етс  то, что работа его верхней части возможна при использовании предварительно подготов ленных подложек, при этом площадь контакта подложки с расплавом вслед ствие его затекани  в щель между питателем и подложкой определ етс  площадью пластины питател , вдоль к торой прот гиваетс  подложка. Значи тельна  величина зоны контакта расп лава с подложкой приводит к ухудшен качества выращиваемого сло  вследствие загр знени  расплава примес ми . Цель изобретени  - снижение загр знени  примес ми выращиваемых ,сло ев за счет уменьшени  зоны расплава контактирующего с подложкой, и увеличение производительноети. Цель достигаетс  тем, что устрой ство дл  выращивани  ориентированных кристаллических слоев на подлож ке, включающем тигель дл  расплава, установленный внутри нагревател , подложку, соединенную с механизмом ее перемещени  и питатель, вертикал но расположенный в тигле, выполненный из смачиваемых расплавом пластин , образующих между собой капилл  ный канал и имеющих острые рабочие кромки дл  подачи расплава на подлож ку,, последн   расположена перпендикул рно пластинам питател . Кроме того, пластины питател  вы полнены П-образными и имеют с нижней стороны перекладины выемку с рабочим кромками. А также тем, что питатель выполнен Б сечении Т-образным, а рабочие кромки расположены по периметру пла тин. Расположение подложки перпендикул рно пластинам питател  позвол ет создавать при работе устройства узку зону расплава, контактирующего s подложкой, уменьша  тем самым врем  контакта и, следовательно загр знение расплава. На фиг.1 представлено устройство общий вид; на фиг. 2- устройство с П-рбразным питателем дл  выращлвани  кристаллического сло  на верхней поверхности горизонтально прот гиваемой подложки, общий вид; на фиг. 3устройствр с питателем, имеющим в сечении Т-образную форму с внутренним капилл рным каналом дл  одновременного выращивани  кристаллических слоев на нескольких подложках, прот гиваемых вертикально вверх,общий вид, на фиг.4 - рабочие кромки/ на фиг.5 - разрез через мениск расплава , область формировани  пленки расплава и кристаллизации сло . Устройство (фиг.1 содержит тигель 1 с расплавом, установленный в нижней части двухсекционного нагревател  2. В тигле 1 вертикально установлен питатель 3 с капилл рными каналами 4. Питатель 3 с помощью скоб 5 крепдтс  на экранах 6. Экраны 6 установлены на опорной стойке 7, в средней части которой размещена горизонтальна  направл юща  пластина 8, по которой перемещаетс  подложка 9, соединенна  с штоком 10 выт гивающего механизма. Тигель 1 установлен на вертикальном штоке 11, с помощью которого осуществл етс  перемещение в вертикальном направлении и, следовательно , регулировка давлени  в мениске . На подложке 8 выращивают кристалличехзкий слой 12. Устройство работает следующим образом . После плавлени  загрузка расплава поднимаетс  по капилл рным каналам 4 питател  3, приходит в контакт с прдложкой 9 первоначально с краев, где рабочие кромки 13 касаютс  подложки 9(,область 1 на фиг.4), а в дальнейшем заполн ет под действием капилл рных сил зазор междукромками 13 и подложкой 9 (область И на фиг.4), формиру  мениск 14. При прот гивании подложки 9 относительно питател  3 на ней образуетс  пленка расплава 15, кристаллизующа с  по мере выт гивани  с образованием ориентированного кристаллического сло  12. Профиль заточенных на нож рабочих кромок питател  таков, что кра  (.2-5 мм) обрабатываемой поверхности подложки касаютс  рабочих кромок, а в средней части зазор между ними и поверхностью подложки составл ет 0,5-2,5 мм. Подобна  геометри  кромок обеспечивает формирование узкого мениска (размеры которого определ ютс  шириной капилл рного канала, величиной зазора и рассто нием ме сду кромками и свободной поверхностью расплава в тигле ) исключительно под действием капилл рных сил. Фиксаци .мениска на рабочих кромках смачиваемого расплавом питател  способствует сохранению его формы при неконтролируемых изменени х параметров режима проведени  процесса и, следовательно, позвол ет выращивать однородный по толщине кристаллический слой (например, при выращивании кремниевых слоев толщина равна 0,1б±0,04К

Расположение подложки перпендикул рно рабочим кромкам питател , т.е получение узкого мениска позвол ет уменьшить зону контакта расплава с подложкой, что ведет к снижению загр знени  примес ми выращиваемых слоев.

Claims (3)

1. Устройство дл  выращивани  ориентированных кристаллических слоев на подложке, включающее тигель дл  расплава, установленный внутри нагревател , подложку, соединенную с механизмом ее перемещени , и питатель , вертикально расположенный в тигле, выполненный из смачиваемых расплавом пластин, образующих между собой капилл рный канал и имеющих

острые рабочие кромки дл  подачи расплава на подложку, отличающеес  тем, что, с целью снижени  загр знени  примес ми выращиваемых слоев за счет уменьшени  зоны расплава, контактирующего с подложкой , подложка расположени  перпендикул рно пластинам питател.т.

2.Устройство по П.1, о т л ичающеес  тем, что,, пласти.гм питател  выполнены П-образными и имеют с нижней стороны перекладины выемку с рабочими крсмками.

3.Устройство по П.1, о т л ичающеес  тем, что, с целью увеличени  производительности, питатель выполнен в сечении Т-образным , а рабочие кромки расположены по периметру пластин.

Источник информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Мейсон Б.: Нанесение кремниевой пленки на керамические листовые подложки , Электроника, т.52, 15, 1979, с.10-11.

2.Патент США I 4022652,

кл. В 01J 17/18, 1977 (прототип).

0tfz. f

Фг/г. 4