Brevet FR2038160A1 — publié le 19710108

i 2038160 La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un corps creux consistant en matière semi-conductrice, en particulier en silicium, par dépôt à partir d'une combinaison gazeuse de cette matière semi-conductrice sur la surface d'un 5 support chauffé qui est enlevé après dépôt d'une couche de semiconducteur suffisamment épaisse sans destruction de celle-ci. On a déjà proposé un tel procédé. Il est ainsi possible cfe fabriquer en particulier des corps creux, par exemple en silicium, ouverts de deux côtés opposés. Le support peut être alors 10 enlevé facilement par exemple par brûlage ou par alésage. Mais dans les corps creux ouverts d'un seul côté le brûlage est difficile ou laborieux, et dans l'opération d'alésage on court le risque d'endommager avec le foret le côté du corps creux opposé au côté ouvert, si la partie du support appliquée à ce côté doit être enlevée. La présente invention indiqué deux moyens pour la fabrication de corps creux en matière semi-conductrice, en particulier en silicium. L'enlèvement du support doit se faire facilement et sans endommager le corps creux si celui-ci est ouvert d'un seul 20 côté. La première solution est caractérisée en ce qu'on utilise un support creux et ouvert sur au moins deux côtés opposés, qu'avant le dépôt du semi-conducteur un des côtés ouverts du support est fermé par un disque en même matériau semi-conducteur et dont la forme est adaptée au côté ouvert, et qu'ensuite le matériau semi-conducteur est déposé à partir du composé gazeux, jusqu'à ce que la couche ait atteint l'épaisseur désirée et qu'on obtienne une liaison étanche aux gaz entre la couche déposée et le matériau semi-conducteur servant de fermeture ou support. 30 La deuxième solution est caractérisée en ce qu'on utilise un support creux et ouvert sur au moins deux côtés opposés qu'on dépose le matériau semi-conducteur à partir du composé gazeux jusqu'à ce que la couche ait atteint l'épaisseur voulue, et ensuite on soude sur le semi-conducteur déposé dans le vide ou 35 en atmosphère protectrice, un disque en matériau semi-conducteur solide, dont la forme est adaptée au côté ouvert du support. Si on utilise la première solution pour fabriquer un tube de section circulaire fermé d'un côté, on emploie avantageusement un support tubulaire et on applique le disque en semi-conducteur solide sur un côté frontal du support, en prenant un disque de 70 11657 2 2038160 diamètre plus petit que le diamètre extérieur du support tubu-laire, mais plus grand que le diamètre intérieur. Si on utilise la deuxième solution pour fabriquer un tube fermé de section circulaire, on choisit avantageusement un disque ayant un dia-5 mètre au moins aussi grand que le diamètre intérieur du support tubulaire. Le procédé selon la deuxième solution peut aussi s'appliquer avantageusement à la fabrication d'un tube fermé des deux côtés en appliquant sur l'extrémité du, tube encore ouverte, après dépôt du seai-conducteur et enlèvement du support un autre 10 disque de .matière semi-conductrice, et en faisarvt une soudure dans le vide, par exemple au moyen de la haute fréquence, avec le semi-conducteur déposé. Deux exemples de réalisation de l'invention seront décrits en détail ci-après en se référant au dessin. 15 La figure unique du dessin montre un dispositif pour le dépôt d'une couche de matière semi-conductrice. Il comporte essentiellement une cloche en quartz 1 servant de vase de réaction, munie du côté inférieur de deux tubes d'admission 2 et du côté supérieur d'un orifice de sortie 3. Dans la cloche de quartz est 20 placé un support 4, par exemple en graphite, muni d'un pied 6, fixé sur le côté inférieur de la cloche en quartz 1 à l'aide d'une bague 7 et ,de vis 8. Dans le pied du support et dans la bague 7 sont disposés des joints d'étanchéité 9. Le support .4 contient un enroulement de chauffage 11 qui est con-?5 necté à une source de tension par des conducteurs 13 et 14. Le procédé selon l'invention se déroule de la fason suivante : sur le côté frontal du support 4 on pose un disque constitué par la mê«® matière semi-conductrice que celle qui doit être déposée sur le support 4 à partir du composé gazeux. 30 Ce disque est désigné par 16 et, si le corps creux è fabriquer doit être par exemple en silicium, est aussi en silicium..Avantageusement on donne au disque 16 un diamètre un peu plus petit- que le diamètre extérieur prévu pour le tube. Ensuite on ferme la cloche en quartz 35 au moyen de la bague 7 . et des vis . 8, en assurant l'e-tanchéité à l'air. Puis on chauffe le support 4.en mettant sous tension l'enroulement de chauffage 11. Le support peut aussi être chauffé par induction. A cet efeet on place autour de la cloche en quartz un enroulement 10 où passe un courant 70 11657 3 2038160 de haute fréquence. Une fois que le support est chaud, on introduit dans la cloche en quartz par les tuyaux 2 un composé gazeux du semiconducteur, par exemple dans le cas du 6ilicium le silicochloro-5 forme SiHClg ou le tétrachlorure de silicium SiCl4. Par décomposition thermique il se dépose du silicium cristallin sur le support 4. La couche de silicium déposée 15 croît peu à peu en se liant au couvercle 16, du fait qu'aux emplacements désignés par 17 et marqués en noir, il se dépose aussi du silicium. Le dépôt 10 du silicium sur le support est terminé lorsque d'une part l'épaisseur de la couche 15 est suffisante, et d'autre part lorsqu'une liaison étanche aux gaz et mécaniquement stable est obtenue entre la couche 15 et le disque 16. Ensuite on peut éliminer le support 4 par fraisage par exemple après extraction de la 15 cloche 1. Si on veut appliquer la deuxième solution selon l'invention, on peut d'abord employer également le dispositif montré. Lejsupport 4 est chauffé comme dans le premier exemple. Après introduction du composé gazeux de la matière semi-conductrice, 20 celle-ci se dépose sur la surfaèe chauffée, c'est-à-dire sur la paroi du support 4. Quand la couche de silicium est assez épaisse, le dépôt est terminé et on extrait le support avec la couche de silicium de la cloche. Sur l'extrémité frontale du support 4 on pose un disque de silicium, dont le diamètre est au 25 moins égalau diamètre intérieur du tube de silicium. Puis le disque de silicium est soudé sur la couche de silicium 15 par exemple dans un dispositif non décrit en détail, dans le vide par énergie de haute fréquence. Ensuite on peut enlever le sup-" 'port 4, si cela n'a pas été déjà fait avant le soudage-des deux 30 parties comme cela est possible immédiatement dans la deuxième " solution de l'invention. Le soudage procure également une liaison étanche*aux gaz et mécaniquement stable. Le soudage peut aussi se faire par rayonà cathodiques dans le vide poussé ou par un brûleur à plasma en atmosphère protectrice» 35 On peut aussi employer la deuxième solution pour fermer complètement un corps creux en semi-conducteur» Pour cela, bien entendu, il faut enlever le support. L'invention n'est pas limitée à la fabrication de corps creux en silicium"; On peut aussi fabriquer des corps creux en d'autres matières semi-conductrices, par exemple germanium, 70 11657 4 2038160 carbure de silicium, carbure de tungstène, composé AjjjBy et AjjByj. Si par exemple on veut fabriquer un corps creux en carbure de silicium, on utilise comme composé gazeux par exemple CH^SiCl^ et l'hydrogène. Si le corps creux doit être eni nitrure 5 de bore, on emploie par exemple l'hexachlorborazol BgNgClg et 1'hydrogène. Tous ces serai-conducteurs sont très durs et cassants, d'autre part ils résistent aux hautes températures et sontétan-ches aux gaz. Ils se prêtent donc bien à la constitution de vases 10 de réaction pour réactions se déroulant à haute température. Un exemple d'une telle réaction est le processus de diffusion sur les plaquettes de silicium. Les ampoules de quartz utilisées jusqu'à présent pour la diffusion ne résistent qu'à une température d'environ 1200°C. Avec des ampoules en silicium ou en un des au-15 très produits serai-conducteurs indiqués on peut augmenter notablement la température, ce qui accélère le processus de diffusion. D'autre part il n'y a plus aucun danger que comme dans l'emploi antérieur du quartz comme vase de réaction, les impuretés contenues dans le vase de réaction diffusent dans la plaquette de si-20 licium, car, comme il est connu, le corps serai-conducteur déposé, en particulier le silicium, peut être préparé avec un très haut degré de pureté. 70 1.1657 5 2038160 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un corps creux consistant en matière serai-conductrice, en particulier en silicium, par dépôt à partir d'une combinaison gazeuse de cette manière semi-conduc-trice sur la surfacé d'un support chauffé qui est enlevé après 5 dépôt d'une couche de semi-conducteur suffisamment épaisse sans destruction de celle-ci, caractérisé en ce qu'on utilise un support creux et ouvert sur au moins deux côtés opposés, qu'avant le dépôt du semi-conducteur un des côtés ouverts du support- est fermé par un disque en même matériau semi-conducteur et dont la 30 forme est adaptée au côté ouvert, et qu'ensuite le matériau semiconducteur est déposé à partir du composé gazeux, jusqu'à ce que la couche ait atteint l'épaisseur désirée et qu'on obtienne une liaison étanche aux gaz entre la couche déposée et le matériau semi-conducteur servant de fermeture ou support. 2 - Procédé de fabrication d'un corps creu* consistant en ■atière semi-conductrice, en particulier en silicium, par dépôt à partir d'une combinaison gazeuse de cette matière semi-conduc-trice sur la surface d'un support chauffé qui est enlevé après dépôt d'une couche de semi-conducteur suffisamment épaisse sans 20 destruction de celle-ci, caractérisé en cb qu'on utilise un support creux et ouvert sur au moins deux côtés opposés, qu'on dépose le matériau semi-conducteur à partir du composé gazeux jusqu'à ce que la couche ait atteint l'épaisseur voulue, et ensuite on soude sur le semi-conducteur déposé dans le vide ou 25 en atmosphère protectrice un disque en matériau semi-conducteur solide, dont la forme est adaptée au côté ouvert du support. 3 - Procédé selon la revendication 1 pour la fabrication d'un tube de section circulaire fermé d'un côté, caractérisé en ce qu'on emploie un support tubulaire, qu'on place le disque 30 en matière semi-conductrice sur une extrémité frontale du support, et qu'on choisit le diamètre du disque de façon qu'il soit plus petit que le diamètre extérieur du support tubulaire, mais plus grand que son diamètre intérieur. 4 - Procédé selon la revendication 2 pour la fabrication 35 d'un tube de section circulaire fermé d'un côté, caractérisé en ce qu'on utilise un support tubulaire, qu'on place le disque en matière semi-conductrice sur une extrémité frontale du support et, qu'on choisit le diamètre du disque de façon qu'il soit 4) au moins aussi grand que le diamètre intérieur du support 70 11657 6 2038160 tubulaire. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 4, caractérisé en ce que le support est enlevé avant le soudage du disque et de la matière déposée. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5, pour la fabrication d'un tube fermé des deux côtés, caractérisé en ce qu'après le dépôt de la matière semi-conductrice et enlèvement du support, on place un autre disque sur l'extrémité frontale encore ouverte du tube et qu'on le soude sur la matière semi-conductrice, dans le vide ou en atmosphère protectrice. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'épaisseur du disque est comprise entre 0,5 fois et 2 fois l'épaisseur de la matière déposée.