DE1947463A1

DE1947463A1 - Vorrichtung zum Beladen von Traegergasen

Info

Publication number: DE1947463A1
Application number: DE19691947463
Authority: DE
Inventors: Preschel Dipl-Chem Guenter; Allhard Haenig; Schlote Dipl-Phys Juergen; Karrasch Dipl-Phys Werner
Original assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Current assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Priority date: 1969-01-30
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1970-08-06

Description

Vorrichtung zum Beladen von Trägergasen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beladen von Trägergasen mit Dotierungsgasen niederen Dampfdruckes und beliebiger Menge durch Verdampfung flüssiger Dotierungsmittel für kontinuierliche Halbleiterdotierungsprozesse.
Es sind Vorrichtungen bekannt, mittels deren Trägergase mit durch Verdampfung flüssiger Dotierungsmittel gewonnenen Dotierungsgasen beladen werden können, indem ein vorzugsweise Trägergasteilstrom in ein das Dotierungsmittel enthaltendes GefälJ und auf die Oberfläche des Dotierungsmittels oder durch das Dotierungsmittel hindurch geleitet wird, um das über dem Dotierungsmittel befindliche Dotierungsgas in den Trägergashaup-tstrom zu bringen und diesen damit zu beladen. Mittels Temperatur und der Trägergasmenge kann die Dotierungsgaskonzentration im Trägergas variiert werden. Hähne gestatten eine Trennung des Dotierunsmittelgefäßes vom Trägergas.
Diesen Vorrichtungen haften Mängel an, da bei Trägergasteilströmen vorzugsweise kleinere Mengen wegen des relativ groben Querschnittes der den Trägergasnebenstrom führenden Leitung und der damit verbundenen niederen Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases eine Rückdiffusion des Dotierungsgases gegen den Tr$Igergasnebenstrom und somit eine Vorbeladung des Trägergases erfolgt. In den Hähnen und deren Anschlüssen tritt wegen der Temperaturdifferenz gegenüber dem Dotierungsmittel, eine chemische Umsetzung und eine Kondensation des Dotierun6sgases auf. Beim Hindurchleiten des Trägergases durch das Dotierungsmittel führen die in zeitlich langsamer Folge auftretenden großen Trägergasblasen zu einer Stoßbeladung des Trägergases. Der Trägergasnebenstrom ist zeitlich abhängig vom Pegel des Dotierungsmittels, was insgesamt eine exakte Einstellung einer gewünschten Dotierungsgaskonzentration nicht vor den Halbleiterdotierungsprozeß zulaßt.
Die Dotieruns£askonzentration ist nur an den Ergebnissen der erfolgten Halbleiterdotierung feststellbar und da die Hähne Undichtigkeiten darstellen, durch welche das Dotierungsmittel austreten kann, führt die eindringende Luft und das verwendete Handichtungsmittel zur chemischen Umsetzung und zur Verunreinigung des Dotierungsmittels.
Zweck der Erfindung ist es, die oben angeführten Mängel durch eine besonders gestaltete Vorrichtung zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die rufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der eine reproduzierbare exakte Sinstellung einer gewünschten Dotierungsraskonzentration vor dem Halbleiterdotierungsprozeß möglich ist, indem Rückditfusion, chemische Umsetzung, Verunreinigung und Kondensation des Dotierungsmittels, Stroßbeladung und Abhängigkeit des Träger gasnebenstromes vom Pegel des Dotierungsmittels unterbunden werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Kapillare oder eine in ihrer Wirkung identische Einrichtung, wie z. B. eine permeable Membran oder ein feinporiges Filter, deren Stömungswiderstand vorzugsweise gröber als der im Dotierungsmittelgefäß auftretende Gesamtdruck ist, im Trägergasnebenstrom so angeordnet ist, daß sie in das Dotierungsmittel eintaucht oder in das Dotierungsmittelgefäß ragt. Ein Ventil zur wahlweisen Unterbrechung oder Freigabe des Trägergasnebenstromes wird am Eingang des Dotierungsmittelgefäßes und vor der Kapillare und ein weiteres Ventil, durch dessen Innenraum der Trägergasstrom geteilt wird und das die Trennung des Dotierungsmittels vom Trägergashauptstrom gestattet, am Ausgang des Dotierungsmittelgefäßes angeordnet.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases in der Kapillare so groß ist, daß keine Rückdiffusion des Dotierungsgases möglicb ist* # daß der Stömungswiderstand der Kapillare den Trägerasnebe nstrom beim Hindurchleiten des Trägergases durch das Dotierungsmittel vom Pegel des Dotierungsmittels unabhängig macht, daß die Kapillare in zeitlich kurzer Folge kleine Trägergasblasen erzeugt, wodurch eine Stoßbeludunt, verhindert wird und das mittels der Membranventile und deren direkter Anordnung am Dotierunsmittelgefäß wegen der soforti;en Verdünnung des Dotierungsases mit Trägergas und wesen der reduzierten Temperaturdifferenz zwischen dem Ort der Verdünnung und dem Dotierungsmittel keine chemische Umsetzung, Verunreinigung und Kondensation des Dotierungsmittels erfolgt. Es ist somit eine reproduzierbare exacte Einstellung einer geforderten Dotierungsgaskonzentration vor dem Halbleiterdotierungsprozeß möglich. Die Membranventile können Jetzt manuell direkt, fern oder vollautomatisch bedient werden.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung naher erläutert werden.
Der Trägergasnebenstrom gelangt über den Nebenstromanschluß 1 in den Innenraura des Eingangsventiles 2, welches vorzugsweise abnehmbar gesteltet ist, durch das Verbindngsrohr 3 in die Kapillare 4 und wird unter Bildung vieler kleiner Traberbasblasen durch das im Dotierungsmittelgefäß 5 befindliche Dotierungsmittel 6 geleitet und bewirkt einen stetigen Transport des im DotierungsmitÜel£;efä 5 über der Dotierungsmittel 6 befindlichen Dotierungsgases in den Innenraum des Ausgangsventiles 8, wo es mit dem am Hauptstromeingang 7 eintretenden Trägergas verdünnt und mit diesem über den Hauptstromausgang 9 der das beladene Trägergas nutzenden Apparatur zugeführt wird.Zur Konstanthaltung einer gewünschten Temperatur des Dotierungsmittels wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein von einem temperierten Medium durchströmtes Temperiergefäß 10 eingesetzt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h

Vorrichtung zum Beladen von Trägergasen durch verengte Kanale für reproduzierbare exakte Einstellung gewünschter Dotlerungsnsonzentrationen, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas oder ein Teil des Trägergases mit kleinen Mengengeschwindigkeiten aber großen Strömungsgeschwindig 1:eiten z. E. durch eine Kapillare (4) oder ein Pilter oder eine permeable SIembran strömt und vorzugsweise zwei Ventile (2;8) am Dotierungsmittelgefäß (5) angeordnet sind und die Vorrichtung, zur Konstanthaltung der gewünscten Temperatur des Dotiorungsmittels (6), in bekarinter Weise in ein, von einem temperierten Medium durchströmten Tomperiergefäß -(10), eingestzt ist.