Испаритель для получения паро-газовой смеси

О П И С А H И Е 407409

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснии

Социалистических

Респубпик

Зависимое от авт. свидетельства № 204444

Заявлено 25.IV.1972 (¹ 1777874J26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 21.XI.1973. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 28.III.1974

М. Кл. Н Oll 7/68

Государственный камитет

Совета Министров СССР ва даем изабретений и DTKpblTHH

УДК 621 382(088.8) Авторы изобретения

Ю. Д. Чистяков, Д. Н. Гулидов, Ю. П. Райнова и В. M. Гришин

Московский институт электронной техники

Заявитель

ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРО-ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к технологическому оборудованию полупроводникового производства.

Известен испаритель для получения наро-газовой смеси, например, для эпитаксиальных установок по основному авт. св. № 204444, состоящий из термостатируемой камеры, спиральных разделительных экранов, натекателя.

Насыщение газа-носителя (например, водорода) парами полупроводникового соединения (например, тетрахлорида кремния) происходит при огибании потоком газа-носителя экранов, расположенных пад поверхностью испарения.

Однако при использовании известной конструкции не обеспечивается получение сильнонасыщенных наро-газовых смесей, так как контактирование потока газа-носителя происходит с малой площадью испаряемого вещества. Кроме того, при испарении уровень испаряемого вещества постоянно понижается, и отношение объема газа-носителя, находящегося над его поверхностью, к площади испареI ия увеличивается. Это приводит к изменению конце прации образующейся паро газовой смеси, что ухудшает ка .ество получаемых эпитаксиальных слоев.

При эксплуатации испарителя известной конструкции наблюдается эффект уменьшения насыщаемости газа-носителя после некоторого периода с момента начала работы. Это связано с тем, что в известной конструкции термостатируемая камера для испаряемого вещества изготовлена из фторопласта. Низкая теплопроводность этого материала не позволяет

S возместить тепловых потерь, расходуемых на испарение. В результате этого между внутренней и наружной (термостатируемой) поверхностью стенок камеры возникает градиент температуры, величина которого зависит от

10 расхода газа-носителя, а также от изменения отношения объема газа-носителя к площади испарения. 1 аки;,t образом, температура поверхности испаряемого вещества становится через определенное время значительно ниже

15 температуры термостатирующей жидкости.

Так, при образовании парогазовой смеси из водорода и тетрахлорида кремния такое охлаждение достигает 10 — 12 С при температуре термостатирования 25 С, что уменьшает упру20 гость паров галогеннда и его мольную дол1о в парогазовой смеси. Описанный эффект создает дополнительные рудности для получения качественных эпитаксиальных слоев.

Для улучшения стабилизации состава и

25 повышения степени насыщения наро-газовой смеси в предлагаемом испарителе поперечное сечение экранов, выполненных в виде спирали

Архимеда, представляет собой трапецию с соотношением нижнего и верхнего оснований в

30 пределах 0,1 — 0,3, причем нижние части экра407409

3 нов погружены в испаряемую жидкость, образуя канал для движения парогазовой смеси, а отношение д иаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к периферии от 1,0 до 0,1.

На чертеже показан описываемый испаритель, продольнь1й разрез.

Испаритель изготовлен из стали Х18Н10Т и состоит из камеры 1, трубопровода 2, экранов

3, выполненных в виде спирали Архимеда, и натекателя 4, конус которого закреплен на мембране 5 и перемещается червячным механизмом 6.

Нижняя часть камеры 1 коническая, причем отношение диаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к периферии от 1,0 до 0,1.

Такая конструкция улучшает условия термостатирования галогенида, а также обеспечивает его полный слив после проведения процесса эпитаксии. Термостатирование испаряемого вещества осуществляется за счет циркуляции термостатируюшей жидкости в зазоре треугольной формы между стенками камеры 1 и камеры 7. жидкость поступает через патрубок

8 и выходит через патрубок 9. Крышка 10, на которой расположены экраны 3, натекатель 4 с червячным механизмом 6, уплотняется с фланцем корпуса камеры 1 при помощи болтов 11 и фторопластовой прокладки 12. Поток насыщаемого галогенидом газа поступает в патрубок 13 крышки 10. Основной поток газа поступает в центральный канал натекателя из трубопровод а 14. Испаритель закрепляется фланцем 15 непосредственно на реакционной камере или на кронштейне вблизи нее.

Испаритель работает следующим образом.

Газовый поток, расходуемый на насыщение, поступает через патрубок 13 в камеру 1, наполненную испаряемой -жидкостью, например тетрахлоридом кремния, и, пройдя над его поверхностью по каналам, образованным экранами 3, насыщается парами этого соединения.

Для получения неизменной концентрации галогенида в пара-газовой смеси желательно, чтобы отношение объема газа в канале к площади испарения изменялось при понижении уровня галогенида незначительно. Этому условию удовлетворяет сечение канала в виде трапеции с соотношением нижнего и верхнего оснований в пределах 0,1 — 0,3. Такая конструк10 ция экранов обеспечивает большую площадь контакта газа-носителя с галогенидом, в результате чего образуется сильно насыщенная паро-газовая смесь, концентрация которой практически не меняется во времени, что дает

15 возможность получать эпитаксиальные слои полупроводниковых мà IåðèàëîB равномерной толщины и удельного сопротивления одновременно на большом количестве подложек.

После насыщения газ проходит через натека2О тель 4 и разбавляется основным потоком газа, который подается из трубопровода 14. Далее, разбавленная до требуемой концентрации, парогазовая смесь поступает в реакционную камеру эпитаксиальной установки.

Предмет изобретения

Испаритель для получения парогазовой смеси, например, для эпитаксиальных установок, по авт. св. Ао 204444, отличающийся тем, что, с

3о целью улучшения стабилизации состава и повышения степени насыщения парогазовой смеси, поперечное сечение экранов, выполненных в виде спирали Архимеда, представляет собой трапецию с соотношением нижнего и верхнего

35 оснований в пределах 0,1 — 0,3, причем нижние части экранов погружены в испаряемую жидкость, образуя канал для движения парогазовой смеси, при этом отношение диаметра камеры к ее высоте изменяется от центра к

40 периферии от 1,0 до 0,1.

407409

Редактор И. Шубина Составитель Н. Островская Корректор 3. Тарасова

Заказ 66677 Изд. М 2005 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2