167497. lajstromszámú szabadalom • Berendezés félvezető anyagok epitaxiális rétegeinek előállítására

5 167497 6 Az 5 reakciós kamrán belül (l.ábra) a primer 21 hőárnyékoló ernyők számának megfelelően adott esetben három járulékos 27 hőárnyékoló ernyő van elrendezve, ezek ugyancsak IH-alakúak, grafitból vannak és a primer 21 hőárnyékoló ernyőkkel szemben helyezkednek el, ami által a 10 hevítő 12 lapjai körül zárt terek alakulnak ki. Ilyen módon csökken az 5 reakciós kamra különböző zónáinak kölcsönhatása és ezek között a hőmérsékletgradiensnek hatása a 20 réteghordozókra. A járulékos 27 hőárnyékoló ernyők (3. ábra) megfelelnek a primer 21 hőárnyékoló ernyőknek, és 28 és 29 belső tereket tartalmaznak, amelyeket a 30 és 31 oldalfalak és a középső 32 fal képeznek és ezen terekben helyezkedik el a hevítő 12 lapjainak alsó része. A járulékos 27 hőárnyékoló ernyők ugyancsak egyetlen alakzatként vannak kiképezve. A primer hőárnyékoló 21 ernyő 24 és 25 oldalfalainak és középső 26 falának homlokfelületei közvetlenül érintkeznek a járulékos hőárnyékoló 27 ernyők 30 és 31 oldalfalainak és középső 32 falának homlokfelületeivel. A primer 21 hőárnyékoló ernyők (1. ábra), valamint a 10 hevítő 12 lapjai 33 egyenfeszültségforrásra vannak kötve, aminek következtében ionizáló berendezések keletkeznek, amelyeknek egyik elektródját a 10 hevítők, míg másik elektródját a primer 21 hőárnyékoló ernyők képezik. A 21 hőárnyékoló ernyők 34 nagyfeszültségű bemenet útján 35 bilincs segítségével a 33 egyenfeszültségforrás negatív polaritású kapcsával vannak összekötve, míg a 10 hevítő 12 lapjai 7 áramvezetőkön át 36 bilincsek segítségével (1. és 2. ábra) a 33 egyenfeszültségforrás pozitív polaritású kapcsára csatlakoznak. Amennyiben a primer hőárnyékoló ernyők egymáshoz képest távközzel vannak elrendezve, úgy mindegyik ernyő külön-külön csatlakozik az egyenfeszültségforrásra. A találmány szerinti berendezés működésmódja, amelynek folyamán félvezető anyagok epitaxiális rétegeit állítja elő, a következő: Először a 20 réteghordozókat (l.ábra) rendezzük el a 10 hevítő 12 lapjainak 19 támasztófelületein, ezután a primer és járulékos 21 és 27 hőárnyékoló ernyőket (3. ábra) építjük össze úgy, hogy a 21 hőárnyékoló ernyők 24 és 25 oldalfalainak és középső 26 falának homlokfelületeit ütköztetjük a 27 hőárnyékoló ernyők megfelelő 30 és 31 oldalfalainak, illetve középső 32 falának homlokfelületeivel. Az 5 reakciós kamra (1. ábra) légmentes lezárása után a reakciós kamrát hidrogénnel átfúvatjuk, a hidrogént a 2 gázvezetéken és 4 vezetéken keresztül vezetjük be, eközben a hidrogénáramban a 20 rétegtartókat előzetes hőkezelésnek tesszük ki azáltal, hogy az ellenállásos 10 hevítőt bekapcsoljuk. Ekkor a hidrogén a 3 hidrogénvezetéken keresztül az 1 elgőzölögtetőbe jut, majd a szilíciumtetraklorid felülete felett áramlik és eközben gőz-gáz-keveréket alkot, amelyet 4 vezetéken keresztül vízszintesen az A nyíl irányában az 5 reakciós kamrába továbbítunk, ahol a primer 21 és a járulékos 27 hőárnyékoló ernyők által alkotott zárt terekben a 10 hevítő 12 lapjai körül eloszlik. A 33 egyenfeszültségforrás bekapcsolásával potenciálkülönbséget állítunk elő a 21 hőárnyékoló ernyők és a 10 hevítők között. Az alkalmazott villamos tér intenzitásának és polaritásának szabályozásával biztosítani tudjuk az illető 5 félvezető anyag (szilícium) epitaxiális rétegeinek szükséges ötvözési fokát. így például azáltal, hogy az elektródák közötti potenciálkülönbséget 5 kV-ig változtattuk, a fajlagos ellenállás változása több mint 20-szoros volt és ilyen módon biztosítani 10 tudtuk az adalékanyag szükséges eloszlását a rétegvastagság függvényében. Miután a rétegek előre megadott vastagságukat elérték, a 10 hevítőket és a 33 egyenfeszültségforrást kikapcsoljuk, továbbá a kapott struktúrákat hidrogénáramban lehűtjük, 15 majd a hidrogén hozzávezetését megszüntetjük és az 5 reakciós kamrát kiürítjük. A találmány szerinti ismertetett berendezés, amely alkalmas félvezető anyagok epitaxiális rétegeinek előállítására, különösen előnyös nagy tel-20 jesítőképessége következtében. így például ezzel a berendezéssel egy munkamenetben kb. 50 darab 80 mm átmérőjű epitaxiális struktúrát lehet előállítani és például 200 darab 35—40 mm átmérőjű struktúrát olyan esetben, amikor valamennyi réteg-25 hordozón azonosak a lerakodási követelmények. A találmány szerinti berendezés alkalmazása lehetővé tette a szórási paraméterek javítását, a rétegvastagság és a rétegek ötvözési feltételei tekintetében. A szórás legfeljebb 3%-os egy-egy lap 30 felületénél, legfeljebb 5% egy berakásban levő lapoknál és legfeljebb 7%-os a különböző részlegek között (különböző berakások esetén). Lényegesen nagyobb sűrűséggel lehetett a hevítőt megrakni és kisebb volt az energiaszükséglet egy-egy folyamat-35 nál, kb. 30 kW érték 70 darab 35 mm átmérőjű réteghordozó esetén. Meg kell említeni még, hogy jelentős volt a selejt csökkenése (5—6-szor kisebb a szokásosnál), amely a struktúrák plasztikus deformálása, az ún. csúszási vonalak (slip lines) követ-40 keztében keletkezett, ezeket az epitaxiális réteg kialakítása folyamán beálló hőmérsékletgradiens idézi elő. 45 Szabadalmi igénypontok: 1. Berendezés félvezető anyagok epitaxiális rétegeinek előállítására, amely gőz-gáz-keveréket előállító elgőzölögtetőt tartalmaz, és ez vezeték útján 50 fémből levő, hűtött reakciós kamra homlokoldalával van összekötve, amelyben legalább egy ellenállásos hevítő van, amely egymással homlokoldalán kengyel útján összekötött két lap alakjában van kiképezve, míg a lapokon rétegtartók vannak 55 elrendezve, amelyekre a félvezető anyag epitaxiális rétege a gőz-gáz-keverékből lerakódik, azzal jellemezve, hogy a hevítő (10) lapjai (12) trapéz keresztmetszetűek, és a trapéz alapjai (14, 15) párhuzamosak a gőz-gáz-keverék áramlási irányával 60 (A), amely a kengyel (13) felé irányul, és a reakciós kamrán (5) belül a hevítők (10) körül primer és járulékos hőárnyékoló ernyők (21) vannak együttesen egymáshoz ütköztetetten elrendezve, míg ezen hőárnyékoló ernyők függőleges 65 falainak száma eggyel nagyobb, mint a hevítők 3