TW201305400A - 用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有大沉積表面積之電氣加熱沉積匣盒，係由分佈條棒及固體沉積板所構成或者單獨由迴紋波形沉積板所構成，且可併入電氣絕緣層或隔片。所要用量之電流可分佈在沉積匣盒之整個所要之截面積，使得可達到所要之溫度且保持在沉積匣盒之所有所要的表面上。

Description

用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒

本發明係關於化學氣相沉積製程之領域，且尤關於用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒。

2009年10月22日申請之美國第12/597,151號專利申請案(’151專利申請案)係說明西門子反應器之限制，包含：

1、多晶矽條棒之低平均表面積導致低體積沉積率及由此導致低西門子反應器生產率(以經歷一段特定時間所生產之多晶矽質量測量之，通常為每年的公噸數)；

2、表面積對多晶矽條棒之體積之低比率，其為了保持達到有意義之沉積體積而延長時間之沉積所需之表面溫度導致高能量消耗；以及

3、條棒採收製程之勞動密集及易於汙染的本質。

說明於’151專利申請案之發明藉由提供高表面積電氣加熱之沉積板克服上述前兩個限制。經由CVD製程以高體積率將矽沉積在這些沉積板上然後藉由額外加熱沉積板而予以回收。此額外加熱造成在沉積板界面上沉積之多晶矽的非常薄層液化，可以機械力或重力自沉積板拉開沉積之多晶矽的固體外殼。相對於使用習知種子條棒，在西門子反應器中使用大尺寸沉積板增加反應器的生產率，而使用小尺寸沉積板減少反應器的能量消耗同時保持相對於使用種子條棒之相同生產率。

然而，單獨使用沉積板無法解決上述採收製程之勞動密集及易於汙染之本質的第三限制。為了克服此限制，說明於’151專利申請案之發明亦提供一種與沉積板一起使用之新沉積反應器，其中在反應器內部可發生沉積及回收兩者。

儘管其較習知種子條棒具有顯著優勢，說明於’151專利申請案之沉積板本身遭遇某些限制。雖然’151專利申請案點出許多建構這些沉積板之適合材料如鎢、氮化矽、碳化矽、石墨、合金、複合材、及其混合物，但其說明這些沉積板為數毫米厚及達至數米之長度和高度。其進一步說明這些沉積板藉由連接負電極至沉積板之一端且連接正電極至另一端而通電。

該種配置，由於短路而難以將電流流動平均地分佈在整個沉積板的截面積，因此難以達到將整個沉積板表面平均加熱至所要的溫度。此短路僅在沉積板之未絕緣表面上所沉積之材料為半導體如多晶矽(其在高溫時為導電者)時加重。因此沉積板之有效沉積表面積小於沉積板之總沉積表面積(雖然依然比多晶矽條棒之平均沉積表面積高相當多)。由於沉積率，亦即，生產率係與平均沉積表面積成正比，可容納這些沉積板之總尺寸之反應器的生產率沒有最大化，因為沉積表面積對總表面積的比率沒有最大化。在該種生產率操作之反應器結果產生沒有達最小化之生產成本。

在外殼回收期間亦牽連沉積板在其整個表面積無法 達到最佳沉積溫度。沉積板之有些面積可能達到比最佳沉積溫度低之溫度但依然高到足以使一些外殼形成。在外殼回收期間，或許不可能對沉積板快速地將這些面積加熱至或高於材料的熔點，導致適當加熱面積中之外殼過度熔化，或者導致僅有部份拆卸及回收。最後，這些沉積板沒有防止沉積在可能妨礙外殼分離之表面上的固定機制。

本發明藉由提供一種具有大沉積表面積之電氣加熱沉積匣盒，其係由分佈條棒及固體沉積板所構成或者單獨由迴紋波形沉積板所構成，且可併入電氣絕緣層或隔片而克服上述沉積板之限制。所要用量之電流可分佈在沉積匣盒之整個所要之截面積，使得可達到所要之溫度且保持在沉積匣盒之所有所要的表面上。

藉由將所要用量之電流分佈在整個所要之截面積及適當之絕緣而達成所要之溫度在所有所要之表面上的能力使得沉積匣盒具有相對於其總表面積最大化之有效沉積表面積。此使得其中可容納沉積匣盒之反應器的生產率達到最大，因此使生產成本達對最小。材料外殼的回收藉由沉積匣盒之同時加熱特性及其除了外部冷卻以外之選擇性加熱而限制阻礙表面上的沉積而予以簡化。

這些沉積匣盒可以任何沉積反應器以任何量使用之，包含取代種子條棒之西門子反應器，且可以任何方向定向，包含垂直及/或水平。可藉由首先採收結殼之沉積匣盒而在反應器中或反應器外部達成經由額外加熱沉積匣盒而 自沉積匣盒拆卸外殼使得在沉積匣盒界面之外殼薄層液化。然後可經由施加任何力，包含重力或機械力自沉積匣盒完全地分離外殼。沉積匣盒的用途及好處可延伸至可經由CVD製程生產之所有材料，包含但不限於多晶矽。

一種具有大沉積表面積之電氣加熱沉積匣盒，係由分佈條棒及固體沉積板所構成或者單獨由迴紋波形沉積板所構成，且可併入電氣絕緣層或隔片。所要用量之電流可分佈在沉積匣盒之整個所要之截面積，使得可達到所要之溫度且保持在沉積匣盒之所有所要的表面上。

沉積匣盒係使用於經由化學氣相沉積(“CVD”)製程生產材料，包含但不限於多晶矽。在CVD製程中，使含有欲生產之材料分子或原子之沉積氣體混合物與加熱之沉積表面接觸，其造成這些分子或原子自沉積氣體混合物分裂開而沉積至沉積表面上。

這些沉積表面通常係為欲生產之材料之薄種子條棒狀。當其上沉積愈來愈多材料時這些條棒變得愈來愈大，終至完成生產。然而，這些條棒之低平均沉積表面積限制可容納其最終尺寸之反應器的生產率，此乃由於生產率與平均沉積表面積成正比之故。使用大量原料之大反應器且應用於生產小量產物，導致高生產成本。

已提出具有大表面積之電氣加熱沉積板以克服種子條棒的限制，但其沒有提供將所要用量之電流分佈在整個其所要之截面積或其表面的絕緣。結果這些沉積板變成短路，特別是在其表面上建構導電沉積材料層，及其有效之 沉積表面積小於其總表面積時，再次侷限其中可容納其總尺寸之反應器的生產率，雖然其產生率依然顯著地高於備有種子條棒之反應器者。再者，因無法同時將沉積表面之所有的點加熱至或高於材料的熔點並防止在沉積板表面沉積(其會阻礙經由外部冷卻以外之外殼的分離)而使材料之沉積外殼的回收(其係藉由將沉積表面的溫度增加至或高於材料的熔點，使得沉積表面界面上的材料薄層液化而外殼自沉積板拆卸予以達成之)變複雜。

藉由將所要用量之電流分佈在整個所要之截面積及適當之絕緣而達成所要之溫度在所有所要之表面上的能力使得沉積匣盒具有相對於其總表面積最大化之有效沉積表面積。此使得其中可容納沉積匣盒之反應器的生產率達到最大，因此使生產成本達對最小。材料外殼的回收藉由沉積匣盒之同時加熱特性及其除了外部冷卻以外之選擇性加熱而限制阻礙表面上的沉積而予以簡化。

2009年10月22日申請之美國專利申請案第12/597,151(“151專利申請案”)，經由高表面積氣體-固體或氣體-液體界面之高純度矽之沉積及經由液相之回收，其整體併入本專利申請案列為參考。同時申請(其申請號：一知道立即加入)之名稱：用於藉由化學氣相沉積製程生產材料的沉積匣盒之共同申請案，其整體亦併入本申請案列為參考。本專利申請案亦主張2011年7月1日申請之美國第61504148號暫時專利申請案(“148暫時專利申請案”)， 生產高純度非晶形及結晶形矽及其它材料的沉積匣盒，以及2011年7月1日申請之美國第61504145號暫時專利申請案(“145暫時專利申請案”)，生產高純度非晶形及結晶形矽及其它材料的匣盒反應器的優先權，其兩者整體併入本文。在’151專利申請案中，“沉積板”一詞係定義為其上沉積著矽之表面，但當說明本專利申請案之實際實體元件時為了強化清晰之目的，“沉積表面”係定義為其上沉積著材料之表面，“沉積板”係定義為其上沉積著材料(較佳在兩側面以及一個或多個邊緣上)之實際實體平板(相對其邊緣，在其側面具有顯著更大表面積之物件)。因此沉積板的側面及邊緣皆為沉積表面。“沉積匣盒”一詞係定義為分佈條棒與固體沉積板之組合或者簡單之迴紋波形圖案化之沉積板，其任一者皆可併入絕緣層或隔片。“西門子反應器”一詞係定義為初始設計為利用種子條棒之沉積反應器。

為了達成材料之電阻加熱，必須使電流通過它。然而，電流總是經由最小電阻之途徑走過。電阻的公式如下：R=ρ *L/S

式中：R=通過特定材料之特定途徑的電阻，單位歐姆ρ=該材料之體積電阻率，單位歐姆*米L=途徑的長度，單位米S=電流經由其走過之途徑的截面積

若電極連接至導電材料之正方形板之上面的兩個角且打開電力開關，則主要的電流會易於跨過正方形板的上 面以直且窄之途徑在一電極與另一電極之間移動，很少的電流到達正方形板的下剖面。同樣地，若兩片分開的材料平行連接，則主要的電流會易於經由具有較低電阻之材料走過。若此兩片分開的材料係由相同材料所製成，則主要的電流會易於經由具有最低之長度對截面積之比率的那塊材料走過，因為此塊材料會具有較低電阻。若此兩片分開的材料具有相同之長度對截面積之比率但係由不同材料所製成，則主要的電流會易於經由具有較低體積電阻率之材料走過。

使用上述原理可能選擇特定體積電阻率及尺寸以引導電流沿著所要的途徑流動。在沉積板的情形下，目標為達成整個表面平均加熱至所要之溫度，此需要電流平均地通過沉積板的整個截面積從一側面至另一側面。此任務變成沿著沉積板之一整個邊緣分佈電流並沿著整個相對邊緣收集之。此可藉由將分佈條棒貼附至兩邊緣使得條棒的電阻低於沉積板的電阻而達成之。以此方式，在平均地通過欲以相對之條棒平均地帶走之沉積板之整個截面之前，電流會先向下通過一分佈條棒之整個長度。若分佈條棒與沉積板係由相同材料所製成，則條棒之長度對截面積之比率需小於沉積板之長度對截面積之比率。即使沉積板相當薄，若其足夠高，則此比率可相當低。結果分佈條棒必須具有足夠大的截面積以確保電流先向下走過其整個長度。其中分佈條棒與沉積板係由相同材料所製成之此構型之適合材料包含但不限於鎢、氮化矽、碳化矽、石墨、合金、 及其複合材。

至於另一可選擇之構型，分佈條棒可由具有比沉積板之材料更低之體積電阻率之材料所製成，因此使條棒的截面積減小。此構型之材料的適合組合包含但不限於分佈條棒之石墨及沉積板之碳化矽，或者分佈條棒之鎢及沉積板之氮化矽。

至於又另一可選擇之構型，可能藉由將迴紋波形圖案機械加工至沉積板中使得電流上及下走過窄途徑使其路徑從沉積板之一側面至另一側面而將分佈條棒之功能性直接地整合至沉積板中。該種構型提供大表面積之電阻加熱同時電流依然平均地分佈整個相對窄之途徑。

上述任一種構型中，可希望在分佈條棒及沉積板之整個沉積表面上施加電氣絕緣材料層。此絕緣材料較佳具有比分佈條棒及沉積板之材料高甚多之體積電阻率以確保絕大部份的電流留在條棒及沉積板中而不通過至沉積在絕緣層表面上之材料中，如多晶矽。多晶矽係一種半導體，其電阻率在其溫度增加時會顯著地下降而在1150℃之平均沉積溫度其相當導電。再者，當沉積進行而多晶矽外殼之厚度增加時，其長度對截面積之比率下降，進一步降低其電阻。沒有絕緣層，當外殼變更厚時，有愈來愈多的電流會開始流經外殼，有效地使沉積板短路。沉積板會停止適當地加熱而多晶矽的進一步沉積會自己縮減。防止此點之材料的適合組合包含但不限於分佈條棒及沉積板之石墨和絕緣層之碳化矽或氮化矽。此絕緣層可以許多形式包含但 不限於化學氣相沉積、預陶瓷聚合物油膏、及陶瓷基複合材施加在分佈條棒及沉積板上。

第1圖係顯示併入上述分佈及絕緣特點之沉積匣盒2之一較佳實施例。在此較佳實施例中，沉積匣盒2係由貼附至兩個分佈條棒33之任一端之固體沉積板34所組成。分佈條棒33的電阻低於固體沉積板34的電阻，使得在平均地流過固體沉積板34之整個截面且被其他分佈條棒33帶走之前，電流先向下流過分佈條棒33之整個長度。此造成整個沉積表面之平均電阻加熱。此整個組件(分佈條棒33的端點例外，其必須依然未被覆蓋以達成與其他電氣元件良好之電氣接觸)以絕緣層52予以覆蓋，其阻隔電流從分佈條棒33及固體沉積板34流至沉積在沉積匣盒2上之材料(未示出)。

第2圖係顯示其中分佈條棒33及固體沉積板34的功能性整合至單一迴紋波形沉積板51中之沉積匣盒2之一較佳實施例。被機械加工至單一迴紋波形沉積板51中之狹縫的迴紋波形圖案造成彎曲途徑，其提供整體大表面積又依然足夠窄，使得電流平均地拓過其截面積。延伸出第一及最後迴紋波形腳以形成連接至其他電氣元件之電極垂片53。除了電極垂片53以外之整個沉積匣盒2以絕緣層52予以覆蓋，其亦藉由閉合迴紋波形狹縫而產生連續沉積表面。絕緣層52之熱導率使得直接在迴紋波形途徑上之區域與那些直接在迴紋波形狹縫之區域間的表面上沒有察覺到熱梯度展開。此平均加熱可使矽平均沉積在沉積匣盒2之 整個表面上。

第1圖及第2圖兩者皆顯示其中藉由鄰近的外部冷卻源如水冷卻反應器壁避開使材料沿著沉積匣盒2之頂部邊緣沉積之沉積匣盒2的較佳實施例。因此沉積之材料形成覆蓋沉積匣盒2之其餘三個邊緣及兩側面之外殼且在後續進一步加熱時以相對於未結殼邊緣之方向回收之。

第3圖係顯示併入具有較寬之外途徑54之迴紋波形沉積板及具有較寬之外邊緣55之絕緣層之沉積匣盒2之一較佳實施例。當電流通過具有較寬之外途徑54之沉積板時，這些外途徑加熱程度小於內迴紋波形途徑，因為其截面積較大，因此其電阻較低之故。具有較寬之外邊緣55之絕緣層驅散此較小之加熱，甚至進一步經由傳導及對流損失使得沉積匣盒2之邊緣低於可察覺之沉積所需之溫度。防止外殼繞著沉積匣盒2之所有邊緣形成，亦即，將其侷限於僅在沉積匣盒2的兩側面，可在後續進一步加熱時未受妨礙且多方向回收此外殼。

第4圖係顯示併入具有分開之外途徑56之迴紋波形沉積板之沉積匣盒2之一較佳實施例。在沉積步驟期間這些外途徑保持未通電，使得沉積匣盒2的邊緣比側面冷，因此不會形成外殼。在回收步驟期間，其沿著內途徑通電以提供形成在沉積匣盒2之兩側面上之外殼的邊緣及中心同時拆卸所可能需要之任何額外的加熱。外殼之所有區域之同時快速拆卸使界面液化達到最小，因此污染物可能擴散至外殼中以及使能量消耗達到最小。

沉積匣盒2可使用於任何沉積反應器，包含為特定目的建造之匣盒反應器及西門子反應器。第5圖係顯示使用於為特定目的建造之匣盒反應器之沉積匣盒2陣列之一較佳實施例。有16個沉積匣盒2，其藉由貼附於其電極垂片53之電極托座57而連接至兩個分佈條棒32。分佈條棒32以平行或串聯之方式連接沉積匣盒2，至AC或DC電源供應器。如所示般，分佈條棒32位在匣盒反應器內且經由反應器壁中之連接點與其他電氣元件發生接觸。然而，沒有排除電極垂片53經由透過反應器壁之其自身個別之連接點與外部設置之分佈條棒或其他電氣元件接觸。

在較佳實施例中，各沉積匣盒2為42cm高、75cm長、且沉積匣盒2間之間隔為5cm。此間隔可使外殼之合理之2cm厚度可在沉積匣盒2之各側面上發展同時又藉由沉積循環的結束提供外殼間沉積氣體流動之適當1cm間隙。此外殼厚度及間隙寬度可如所要般予以調整以使沉積循環時間及沉積氣體流動特性最佳化。如所示般，所有16個沉積匣盒2陣列所佔之總體積大約為75cm×75cm×42cm，其考慮到外殼厚度，意欲符合使用於製造多結晶鑄塊之85cm×85cm坩堝之內部。

然而，沉積匣盒2之尺寸，量及間隔可被輕易地改變使得其可符合大部份尺寸之坩堝的內部。此尺寸彈性可使用作為結晶化技術持續改良而可使用愈來愈大之坩堝。在另一較佳實施例中，亦可藉由使沉積匣盒2向著連續地短於沉積匣盒2之中間之陣列的側面，使得沉積匣盒2陣列 的平剖面本身變成圓形而調整沉積匣盒2之尺寸以符合具有圓形平剖面之坩堝的內部。此較佳實施例使沉積匣盒2可使用於以涵蓋將旋轉拉桿插入圓形坩堝中之熔化物中再抽出圓柱形單結晶之Czochralski結晶化製程生產單結晶鑄塊。

沉積匣盒2以向上指之電極垂片53垂直地定向。此定向使沉積匣盒2的頂部邊緣與反應器頂部組件之水冷卻壁鄰近，其結果是防止材料沉積至這些頂部邊緣上。材料沉積被侷限於頂部邊緣下方某些距離之各沉積匣盒2的兩側面及其餘之三個邊緣，使得其上發生沉積之所有表面皆以相同方向，亦即，定向。此有助於將沉積匣盒2加熱至或高於材料之熔融溫度及經由施加單方向力，如重力自沉積匣盒2分離外殼之後續步驟。然而，沒有排除沉積匣盒2在任何方向定位及使用重力以外之任何力自沉積匣盒2分離外殼。

第6圖係顯示使用於西門子反應器之沉積匣盒2之一較佳實施例。此沉積匣盒2製造成具有與運作結束之多晶矽條棒對相同之尺寸，其係為大約200至240cm之高度及大約40至50cm之長度。電極垂片53向下指且調整形狀以與西門子反應器電極44對準，對此其係以電極托座57貼附之。結果該種沉積匣盒2可以很少或無機械或電氣修改而符合西門子反應器，以達到以相同單位能量消耗增加生產容量或以相同生產容量減少單位能量消耗之目的。為了說明此點，第7圖顯示具有西門子反應器電極44輪廓之 18對西門子反應器，運作開始之多晶矽條棒59，及運作結束之多晶矽條棒43，第8圖顯示符合沉積匣盒2之相同18對西門子反應器之一較佳實施例。沉積匣盒2佔據與多晶矽條棒相同之空間且符合相同之電極又提供高甚多之平均沉積表面積。

第9至11圖係顯示沉積匣盒2如何安裝在西門子反應器中之一較佳實施例。電極垂片53各以螺釘固定至兩個L-形電極托座57，其接著以螺釘固定至西門子反應器電極44之石墨支撐架。整合至沉積板54中之電極垂片53及電極托座57較佳係由導電又結構適合之材料所製成，包含但不限於碳-碳複合材。沿著沉積匣盒2之底部邊緣之多晶矽外殼的形成可藉由(i)沉積匣盒2之設計，其較佳實施例示於第3-4圖，(ii)此底部邊緣鄰近於水冷卻西門子反應器托座47，(iii)由適合之絕緣、無污染、且耐熱之材料製成遮蔽物(未示出)，包含但不限於碳化矽、氮化矽及各種陶瓷，其阻隔沉積氣體與底部邊緣接觸，以及(iv)(i)、(ii)、及(iii)之任何組合防止之。

第12-14圖係顯示特別適合使用於西門子反應器之沉積匣盒2之一較佳實施例。此沉積匣盒2具有U-形沉積板60，其不具有絕緣層但以符合其兩側面間之絕緣隔片58取代之。電流沿著有U-形沉積板60(其基本上為兩途徑之迴紋波形沉積板)，在一西門子反應器電極44至其他之間流動，因此加熱U-形沉積板60且造成材料沉積在其上。結果，U-形沉積板60之兩側面，及形成在其上之外殼沒有 短路。絕緣隔片58亦遮蔽U-形沉積板60之整個內部邊緣沒有形成外殼且使外殼以圓形端之方向沒有妨礙自U-形沉積板60分離。

2‧‧‧沉積匣盒

32‧‧‧分佈條棒

33‧‧‧分佈條棒

34‧‧‧固體沉積板

43‧‧‧多晶矽條棒

44‧‧‧反應器電極

47‧‧‧反應器托座

51‧‧‧迴紋波形沉積板

52‧‧‧絕緣層

53‧‧‧電極垂片

54、56‧‧‧外途徑

55‧‧‧外邊緣

57‧‧‧電極托座

58‧‧‧絕緣隔片

59‧‧‧多晶矽條棒

60‧‧‧U-形沉積板

第1圖係顯示具有固體沉積板及分佈條棒之沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖及平面圖。

第2圖係顯示具有迴紋波形沉積板之沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖及平面圖。

第3圖係顯示具有迴紋波形沉積板及冷卻器外部邊緣之沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖及平面圖。

第4圖係顯示具有迴紋波形沉積板及分別之外部途徑之沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖及平面圖。

第5圖係顯示坩堝反應器之沉積匣盒之一較佳實施例的透視圖。

第6圖係顯示西門子反應器之沉積匣盒之一較佳實施例的透視圖。

第7圖係顯示在沉積運作開始及結束時具有多晶矽條棒之18對西門子反應器的平面圖。

第8圖係顯示具有沉積匣盒之18對西門子反應器之一較佳實施例的平面圖。

第9圖係顯示安置在西門子反應器中之沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖。

第10圖係顯示安置在西門子反應器中之沉積匣盒之一較佳實施例的平面圖。

第11圖係顯示安置在西門子反應器中之沉積匣盒之一較佳實施例的前正視圖。

第12圖係顯示安置在西門子反應器中之U-形沉積匣盒之一較佳實施例的正視圖。

第13圖係顯示安置在西門子反應器中之U-形沉積匣盒之一較佳實施例的平面圖。

第14圖係顯示安置在西門子反應器中之U-形沉積匣盒之一較佳實施例的前正視圖。

32‧‧‧分佈條棒

34‧‧‧固體沉積板

52‧‧‧絕緣層

Claims (14)

1. 一種使用於經由化學氣相沉積製程生產材料之電氣加熱沉積匣盒，其具有(i)比種子條棒對更高之表面積對體積之比率，(ii)比種子條棒對更高之起始有效沉積表面積對最終有效沉積表面積之比率，以及(iii)比基本沉積板更高之有效沉積表面積對總表面積之比率，其係藉由在該沉積匣盒之所有所要之表面上達到並維持所要之溫度而達成，其接著藉由將所要用量之電流分佈在該沉積匣盒之所有所要截面積而達成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之沉積匣盒，其中將所要用量之電流分佈在該沉積匣盒之所有所要截面積係藉由將適合材料及尺寸之分佈條棒連接至適合材料及尺寸之固體分佈板使得該分佈條棒將電流平均地分佈在該固體分佈板之整個截面積而達成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之沉積匣盒，其中將所要用量之電流分佈在該沉積匣盒之所有所要截面積係藉由以絕緣層覆蓋分佈條棒及固體分佈板使得電流不會從該沉積匣盒通過至沉積在該沉積匣盒上之材料而予以維持，即使當在該沉積匣盒上沉積導電材料時亦然。
4. 如申請專利範圍第3項所述之沉積匣盒，其中該絕緣層向外延伸一些距離，越出分佈條棒及固體分佈板之外邊緣以形成在沉積期間該沉積匣盒之外邊緣比該沉積匣盒之其他部份更冷，因此在其上不會發展沉積材料之外殼。
5. 如申請專利範圍第1項所述之沉積匣盒，其中將所要用量之電流分佈在該沉積匣盒之所要截面積係藉由將分佈條棒及固體分佈板之功能性組合至適合材料及尺寸之迴紋波形沉積板中使得電流平均地流過由在沉積板中機械加工形成交替狹縫所產生之途徑，但其中由這些途徑所提供之總表面積大而達成。
6. 如申請專利範圍第5項所述之沉積匣盒，其中最外面的迴紋波形途徑比內部迴紋波形途徑寬以形成在沉積期間該沉積匣盒之外邊緣比該沉積匣盒之其他部份更冷，因此在其上不會發展沉積材料之外殼。
7. 如申請專利範圍第5項所述之沉積匣盒，其中在沉積期間可關掉分開通電之外迴紋波形途徑以形成在沉積期間沉積匣盒之外邊緣比沉積匣盒之其他部份更冷，因此在其上不會發展沉積材料之外殼，但可在自沉積板分離外殼期間打開，以提供加熱而有效拆卸沉積在沉積匣盒之兩側面上之外殼的邊緣。
8. 如申請專利範圍第5-7項中任一項所述之沉積匣盒，其中將所要用量之電流分佈在整個沉積匣盒之所有所要截面積係藉由以絕緣層覆蓋沉積匣盒使得電流不會從沉積匣盒通過至沉積在沉積匣盒上之材料，且其中絕緣層防止材料沉積在迴紋波形狹縫中，其可能妨礙後續之外殼分離而予以維持，即使當在沉積匣盒上沉積導電材料時亦然。
9. 如申請專利範圍第8項所述之沉積匣盒，其中該絕緣層 向外延伸一些距離，越出分佈條棒及固體分佈板之外邊緣以形成在沉積期間沉積匣盒之外邊緣比沉積匣盒之其他部份更冷，因此在其上不會發展沉積材料之外殼。
10. 如申請專利範圍第1項所述之沉積匣盒，其中將所要用量之電流分佈在整個沉積匣盒之所有所要截面積係藉由具有填充U-形面積之絕緣隔片之U-形沉積板，使得電流流動通過U-形沉積板，將U-形板加熱而在U-形板上形成材料外殼，同時絕緣隔片阻隔在U-形沉積板之內邊緣上形成外殼，否則其可能妨礙自沉積匣盒分離外殼。
11. 如申請專利範圍第1-10項中任一項所述之沉積匣盒，其中藉由適合之絕緣、無污染、且耐熱之材料，包含但不限於碳化矽、氮化矽及各種陶瓷製成遮蔽物，其阻隔沉積氣體與那些邊緣接觸而防止在沉積匣盒之一個或多個邊緣上形成外殼。
12. 如申請專利範圍第2、5、6、9及10項中任一項所述之沉積匣盒，其中分佈條棒、固體沉積板、及迴紋波形沉積板係由具有適合之電氣、熱、結構性質之材料，包含但不限於鎢、氮化矽、碳化矽、石墨、合金、複合材、及其混合物所製成。
13. 如申請專利範圍第3、4、8、9及10項中任一項所述之沉積匣盒，其中絕緣層或絕緣隔片係由具有適合之電氣、熱、及結構性質之材料，包含但不限於碳化矽鎢及氮化矽所製成且其可以許多形式包含但不限於化學氣 相沉積、預陶瓷聚合物油膏、及陶瓷基複合材予以施加。
14. 一種增加每單位生產之一般使用種子條棒對或基本沉積板之沉積反應器生產率及/或降低能量消耗之方法及沉積匣盒，包括下述步驟：a.以其總平均有效沉積表面積比種子條棒對或基本沉積板之總平均有效沉積表面積增加至得到每生產單位所要增加之生產率及/或降低能量消耗所需之程度(在反應器的物理限制，如內部體積及最大沉積氣體流動速率內)之沉積匣盒取代沉積反應器中之種子條棒對或基本沉積板，b.運作沉積反應器之標準沉積循環，例外的是平均沉積氣體流動速率可比當使用種子條棒或基本固體沉積板時更高且循環時間可更短，c.自沉積反應器移除具有沉積材料外殼之沉積匣盒再將其帶至分開之回收站，d.將沉積匣盒加熱至或高於沉積材料的熔點，使得沉積匣盒界面上的材料薄層液化而外殼自沉積匣盒拆卸，e.藉由施加適合之力如重力或機械力自沉積匣盒分離經拆卸之外，f.使沉積匣盒回到西門子反應器再重複上述步驟b至e。