WO2006134194A2 - Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala - Google Patents

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Ignacio Tobias Galicia
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Definitions

  • the present invention falls within the sector of growth processes by chemical vapor deposition, more specifically epitaxial, within the microelectronic or photovoltaic industry.
  • Epitaxial silicon growth by chemical vapor deposition is a widely known and applied process in the microelectronic industry. It consists of the formation of a thin layer of crystalline material (about 20-50 ⁇ m) on a thick crystalline substrate (about 300 ⁇ m) so that the atoms of the epitaxial layer maintain the same crystallographic regularity as those of the substrate. This is done by passing, on the substrate on which it is desired to grow, a gas containing silicon (a chlorosilane, for example), called source gas, dissolved in a gas called carrier, and heating it at a temperature at which it is produced its pyrolysis and consequent deposition of atomic silicon on the substrate.
  • a gas containing silicon a chlorosilane, for example
  • carrier a gas containing silicon
  • Epitaxial reactors have been operating in industry and laboratories since the 1970s and even before.
  • the advantage of using an epitaxial reactor is that it allows the solar cell to be manufactured in a thin epitaxial layer of high purity silicon grown on a substrate that is a silicon semiconductor plate of much lower purity.
  • the solution adopted by the present invention consists of an epitaxial reactor in which the substrates are placed very compactly, separated about 4 cm from each other, and thus They can manufacture many at once in a large chamber.
  • the heating with infrared lamps or by induction is replaced by the Joule effect, which in the configuration of this invention allows the desired high compactness and which is also much more efficient in the use of energy.
  • the present invention incorporates the recirculation of much of the gas used, generally more than 90%, with a significant saving in the cost of gases, especially carrier gas. All this together, can contribute to the cheaper production of solar cells.
  • the microelectronic industry can also benefit from all or at least some of the approaches of the present invention.
  • the present invention is a reactor for chemical vapor deposition, primarily designed for epitaxial silicon deposition for electronic or photovoltaic devices.
  • silane and different chlorosilanes can be used as source gases; they are transported to the deposition surface within a carrier gas (hydrogen, nitrogen, argon, etc.).
  • the gas mixture enters the sealed chamber directly in the antechamber, crosses it vertically upwards and then flows between the susceptors and leaves the chamber through a gas outlet duct, aided by the inclination of the upper wall of the chamber towards said exit. See the rest of the document for the explanation of each of the aforementioned parts.
  • the conductive substrates or plates on which the epitaxial layer is deposited are placed on densely stacked graphite (or other conductive material) susceptors.
  • This allows the processing of a large number of samples for each epitaxial growth operation, between 250 and 1000, with which the yield increases greatly compared to the commercial reactors used for these purposes. In this way, the heating and cooling time per substrate is greatly reduced, thus significantly reducing the amortization costs.
  • the reactor chamber is shown in Figures 1 and 2.
  • the connection panel (1) is fixed and houses all the sensitive parts of the reactor, such as electrical (7) and gas connections (5 and 6), and other pasamuros necessary for instrumentation and control (8).
  • the susceptors are located vertically, electrically interconnected by pieces of the same conductive material (4). For its mechanical support, in addition to being fixed to the panel by its ends, they can be supported by columns of an insulating material.
  • the gas is first introduced into an antechamber (3), which is welded or fixed to the connection panel (1), to mix and distribute them evenly between the spaces between susceptors.
  • the rest of the reactor walls form a housing (2) that moves to open and close the chamber.
  • a high performance process is achieved in the present invention which is a reactor in which the susceptors are densely stacked, separated by about 4 cm, allowing a high number of semiconductor plates for each growth operation, from 250 to 1000 (which they are the substrates of epitaxy).
  • these susceptors (4) are rectangular plates of conductive material located vertically and facing each other (parallel). They are connected in series with additional parts of conductive material (9). This allows the entire block of said material to conduct electricity, acting as a resistance that is easily heated to the deposition temperature of the silicon by the Joule effect, when an electric current circulates.
  • This heating method is not common in commercial epitaxial reactors, which use induction heating by inductor coils, or infrared heating by lamps.
  • the Joule effect is a much more efficient method of heating. Energy efficiency is also achieved by the fact that hot susceptors radiate with each other, and by the high reflectivity of the walls, so that most of the radiation stays inside the reactor.
  • the subscribers are parallelepiped with a slightly trapezoidal section, that is, their side walls are slightly inclined, and have a wider base and a narrower upper part.
  • the substrates are placed on both sides of the susceptors, held by specially designed parts, so that they cannot fall.
  • the gas flows vertically upwards between the subscribers (spaces that will be called “interducts” (10) in this document), and deposition takes place on the hot substrates.
  • interducts (10) are therefore the true “reaction chambers", that is, they are the space to be taken into account for all calculations concerning deposition.
  • the gas flows between a hot susceptor and a relatively cold wall (which is why we call them "cold wall” reactors), while in the interducts (10) of the present invention, the gas flows between two hot susceptors (so it is a "hot wall” reactor).
  • the main thermodynamic effect of this configuration is that the gas temperature rises much faster than in cold-wall reactors. This is an unwanted effect, since too hot gases can lead to homogeneous nucleation reactions in the gas phase, and therefore to lower epitaxy quality, especially when little or no chlorinated gases such as dichlorosilane and silane
  • the reactor object of the present invention is constituted by an airtight chamber cooled externally with a water circuit, and internally covered with reflective material, which has a gas recirculation system coupled and containing inside it: an antechamber; a variable number of stacked, vertical and parallel subscribers that are heated by Joule effect; semiconductor plates placed on the substrates and attached to them by means of fasteners of the same material; a fixed connection panel, where the electrical and thermocouple connections are, the inlet and outlet of gases, and to which the antechamber is secured by welding, screws or the like; and a movable housing on guides, which opens and closes the camera by decoupling or attaching it to the connection panel.
  • the reactor is composed of a stainless steel chamber, or other metallic material compatible with the interior atmosphere, internally coated by a reflective material, thus reflecting the majority (around 85%) of the radiation produced by the hot subscribers, and is externally cooled with water.
  • the reflective layer prevents excessive heating of the walls of the chamber, which entails more advantages: energy losses are reduced, consequently a low flow of water is needed to cool with an external circuit, cheap materials can be used in the joints, not there is a need to use a quartz camera that would be expensive, etc.
  • This Quartz chamber can be used if desired to reduce contamination of semiconductor plates, but is not necessary for other purposes.
  • Radiation between hot neighboring susceptors is, on the other hand, the main factor that helps keep their temperature very homogeneous throughout its entire surface. This is a key factor for a homogeneous deposition and a homogeneous crystalline growth, and therefore a good quality of epitaxy. In fact, it is this same requirement of homogeneity in the temperature of the subscribers that puts a limit on the density of stacking them, since, if they are very close to each other, homogeneity is lost.
  • the susceptors are also provided with cylindrical and vertical holes that can accommodate thermocouples to measure and control the temperature.
  • the heating of the subscribers is done by Joule effect by passing an electric current through it. Temperatures above 1000 0 C can be obtained. This implies the need to connect very hot parts inside, with the power source outside the chamber.
  • the present invention includes a simple system for electrical passages, which connects the outer cold wall with the hot susceptors, with a temperature difference of about 1000 ° C. This system can be seen in Figure 4. The idea is to make an extension ( 12) of the susceptor (4), where electrical connections are needed. This extension (12) is enclosed in an additional stainless steel chamber (7) protruding from the connection panel, as will be explained later.
  • This additional chamber has no internal reflective coating, and the inner walls of stainless steel (13) are, on the contrary, treated to absorb radiation, and are provided with external cooling with water (14). In this way, the extension of the susceptor (22) will lose its heat rapidly by radiation, and, at its coldest end, it will have a temperature low enough to allow a secure connection to the inner part (11) of a conventional electric cable gland , that is, below 400 0 C. This conventional pass-through can then cross the wall to the external electrical connections, without risk of contact with high temperatures.
  • the additional chambers (7) that house the grommets are provided not only with external cooling with water (14), but also with thermocouples and other openings for easy access to the interior.
  • connection panel schematically represented in Figure 5.
  • the panel is the only fixed part of the chamber, since the rest, an open box or housing formed by the walls, can be move, and slide on bars to open and close the camera.
  • the connection panel is fixed, and can accommodate the gas inlet (5), gas outlet (6), electrical passages (7), and thermocouple and other (8) bushings, and also mechanically supports the antechamber (see Figures 6, 7 and 10), which is welded to the panel, and the susceptors (see Figures 3 and 10), which are connected to the panel by the electrical passages.
  • the gas inlet (5) is located, together with the thermocouple and other passages (8), at the bottom of the connection panel.
  • the extensions of the chamber for the electrical passages (7) are located just above them.
  • the upper part of the connection panel has a chimney-shaped extension (6), which facilitates the exit of gases. Additionally, the upper wall of the chamber is inclined, so as to avoid interrupting the flow and facilitating the exit of gases (see Figure 1).
  • connection panel is provided with a system of vacuum joints and appropriate closing mechanisms. It can accommodate two concentric joints. Having two joints instead of one is an additional safety and precaution that prevents leaks through the connection panel.
  • the inner seal seals the chamber when it is closed, and the outer one acts as an additional security seal. Between both joints, a vacuum is made, and a strict pressure control is carried out by means of a pressure control system coupled to the space between joints. An increase in it would indicate a leak in the inner seal, or in the outer seal. If this occurs, the control system must immediately stop the process. This vacuum should be sufficient to ensure that the vacuum chamber is tightly closed, but additional mechanical seals are also provided for join the connection panel with the housing when closing the reactor.
  • the antechamber is provided with hollow stainless steel columns (16), located under each susceptor.
  • a hollow ceramic tube (17) is placed inside each column.
  • the ceramic tubes (17) are somewhat longer than the stainless steel columns (16), so that the subscribers rest on them without touching the antechamber.
  • the columns (16) also provide the antechamber with a rigidity that prevents deformation.
  • the chamber is divided into two parts, separated by a gas distributor (19).
  • the lower part (18) receives the incoming gas (5), which expands throughout the space. From there it flows up through the gas distributor (19), consisting of a perforated plate, which helps to keep the gas in a laminar regime and to distribute it homogeneously so that it reaches the entire area of the subscribers.
  • the upper part (21) of the antechamber is only open to the interducts (22), so that the gas flows directly where it is needed.
  • This upper wall (21) of the antechamber is either of reflective material, or incorporates a reflective system similar to that of the reactor walls, to reflect most of the radiation received from the susceptors, which are located just above.
  • thermocouples can be housed for instrumentation and control.
  • the thermocouple wires, encapsulated, pass inside ceramic columns (16) and reach the lower chamber (23), called the thermocouple chamber, through well sealed fittings (24).
  • the cables are collected and guided to the passages in the connection panel (8), while being isolated from the corrosive atmosphere present in the rest of the camera.
  • the thermocouple chamber (23) is isolated from the rest of the antechamber and the reactor chamber. It is maintained with an inert atmosphere of nitrogen, which is also fed through the connection panel. In this way, the cables are not affected by corrosive HCl and other substances that may be present in the reactor atmosphere.
  • the hot gas leaves the reactor (25) to enter directly into a heat exchanger (26), where it is cooled to about room temperature .
  • a heat exchanger 26
  • the pipe is divided, and part of the gas is expelled by means of an extraction pump (27) and through a neutralizer (28), while most of it is recirculated back to the reaction chamber (25) by means of a blower (29).
  • the species in the recirculated stream can react by changing the composition of the gas, which must be taken into account when mixing the recirculated stream with the fresh stream (30) before Enter the reaction chamber (25) again.
  • concentration of HCl increases as a result of silicon deposition.
  • the concentration of HCl remains below the undesired limits and more than 90% of the exhaust gases can be recirculated, which implies great savings, especially in carrier gas. These limitations do not occur when the source gas is silane.
  • the recirculation of gases can in some cases increase the efficiency of the deposition, since it reuses the recirculated source gas not deposited.
  • a second version of the recirculation includes in-situ formation of the source gas, and is represented in Figure 9.
  • the raw material for deposition is not a gas containing silicon, but solid silicon, which can be ultra silicon pure or for example silicon of metallurgical grade (mg-Si), or silicon of higher metallurgical grade (upgraded mg-Si, or umg-Si), both cheaper.
  • this silicon reacts to form a mixture of chlorosilanes, whose composition depends on the conditions used, thus obtaining the desired species at the appropriate concentrations.
  • This after cooling in a heat exchanger (33), feeds the reaction chamber (25), where the deposition takes place by heating the gas, as explained above.
  • Hot gases again rich in HCl, leave the chamber (25) and cool as described, by means of another heat exchanger (26), but just up to the temperature at which the attack is desired. of silicon. They are then introduced into the attack chamber (31), which contains the Mind, and source gases are re-formed, with consumption of HCl and hydrogen. Therefore, the system is a closed cycle, in which the only input material is source silicon (except for the initial amounts of HCl and H 2 (32)), and the only product is epitaxial silicon.
  • An interesting concept which implies theoretical efficiencies of 100% deposition, and theoretical zero gas consumption.
  • This gas recirculation system includes in situ formation of the source gas by HCl attack on solid silicon, and includes a heat exchanger at the exit of the deposition chamber, a solid silicon attack chamber, another heat exchanger at the output of this attack chamber, and initial gas supply.
  • the door (1) which is fixed, also has fixed in it both the antechamber (2) and the susceptors (4).
  • the walls of the chamber (2) which form the rest of the housing, slide on rails to open and close the chamber.
  • FIG. 1 Front elevation view of the complete reactor.
  • the door (1) and the walls of the chamber (2) form the hermetic chamber of the reactor. Inside, and fixed to the door (1), it find the antechamber (3) and the susceptors (4).
  • the door (1) houses the gas inlet (5), the gas outlet in the form of a chimney (6), the housing (7) for the specific design of the electric passages, and also the passages for thermocouples (8).
  • FIG. 3 Set of subscribers (4) for a prototype of 50 wafers, connected by interconnection pieces (9), of the same conductive material. The gas flows between them through the interduct (10), and the molecules in the gas diffuse towards the surface of the susceptor, where the semiconductor plates are located. The subscribers are slightly inclined, with trapezoidal section, as shown in the insert. An electric current I is passed through the electric pass-through system shown in Figure 4, and flows through all the susceptors, heating them by Joule effect.
  • FIG. 4 Electrical pass-through system designed to connect hot subscribers (4) to cooler metallic electrical pass-throughs (11). It consists of a thicker part of the conductive material of the susceptor (12), which is surrounded by a housing (7). The thickest piece of susceptor radiates energy very easily, Energy that is absorbed by the inner surface (13) of the housing (7), treated to absorb radiation. An external cooling of the housing with water (14), shown here as a set of metal tubes of rectangular section, helps to dissipate the heat absorbed by the internal walls (13). At the end of the thick piece (12), already colder, the connection to the metal bushings (11) can already be made safely.
  • FIG 5. Approximate diagram of the camera connection panel.
  • the gas inlet (5) and the thermocouple and other (8) bushings are located in their lower part, coinciding with their internal positions.
  • the housings (7) for the electrical pass-through systems described in Figure 4 are placed, which are connected to the two ends of the susceptor block represented in Figure 3.
  • the gas leaves the reactor through the gas outlet (6), shaped like a chimney.
  • Figure 6. Schematic view of the antechamber (3).
  • the thermocouple chamber (23), flooded with inert gas, is placed underneath, and collects all thermocouple wires that come from the susceptors through the columns (17), from where they are led outwards through the wall by thermocouple bushings.
  • the antechamber is welded or screwed to the reactor door by one of its edges (15).
  • Figure 7 Vertical section through one of the hollow columns that hold the structure of the prechamber, which house hollow ceramic tubes, on which the substrates rest and through which the thermocouples pass.
  • FIG. 8 Simple recirculation system without in situ generation of carrier gas. Fresh gases (30) are fed to the reactor (25). During the process they are heated, and at the exit they must be cooled with a heat exchanger (26). Subsequently, part of the gas stream is expelled to the outside through an extraction pump (28), and through a neutralizer (27). The rest of the current is recirculated with the aid of a blower (29), and is fed back to the reactor (25).
  • Fresh gases (30) are fed to the reactor (25). During the process they are heated, and at the exit they must be cooled with a heat exchanger (26). Subsequently, part of the gas stream is expelled to the outside through an extraction pump (28), and through a neutralizer (27). The rest of the current is recirculated with the aid of a blower (29), and is fed back to the reactor (25).
  • FIG. 9 Recirculation system with on-site generation of carrier gas. Initially H2 and HCl (32) are introduced into the attack chamber (31), where the attack to the source silicon is performed. The exhaust gas from this chamber is cooled with a heat exchanger (33) at room temperature and enters the epitaxial chamber (25), where epitaxial silicon deposition occurs. The outlet gas is cooled with another heat exchanger (26), and again reaches the attack chamber (31). Thus, there is a closed cycle in which the only raw material is source silicon, and the only product, epitaxial silicon. The theoretical efficiency is 100%.
  • FIG 10. Isometric view of the reactor assembly, in an approximate scheme.
  • the connection panel (1) (described in Figure 5) is fixed.
  • the antechamber (3) (described in Figures 6 and 7), and the susceptors (4) (described in Figure 2) are fixed thereto.
  • 6 parallel and vertical substrates are placed, separated 4 cm from each other, with 5 substrates per face, that is, 50 substrates processed in total. They are heated by passing an electric current through 4 passages of 1000 A each.
  • the susceptors are heated thereby to 1000 0 C for deposition of dichlorosilane and 800 0 C for silane.
  • a gas flow of approximately 1500 L / min is passed between the 6 susceptors, which is achieved by recirculating approximately 90% with a blower, and feeding 10% of fresh gas. The same amount is expelled outside by means of a pump.
  • the gas that passes through the subscribers is composed of 99% H 2 and 1% of carrier gas. For this, in the fresh gas fed the proportion of carrier gas is 10%.
  • a standard process can consist, after loading and closing, in a first vacuum step, followed by purging with N 2 , again vacuum and purging, without recirculation. Again in a vacuum, the subscribers are heated to about 500 0 C, and a flow of 3-5% HCl in H 2 is passed, recirculating, thereby carrying out an onsite attack of the residual silicon deposited in previous processes . New vacuum and purge steps, and vacuum heating to growth temperature, without recirculation. The growth gases are then passed in the proper proportion, recirculating.
  • a cooling step is performed with recirculation, with about 2000 L / min of cold H 2 , until the temperature be below 200 0 C. After two consecutive vacuum and purge steps with N 2 , it can be opened and unloaded.

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Abstract

Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala Es de alto rendimiento para industria fotovoltaica. Su principal innovación es la elevada densidad de apilamiento de susceptores, separados unos 4 cms. Éstos se colocan verticales, paralelos entre sí, interconectados, y se calientan por efecto Joule. La corriente llega por pasamuros especialmente diseñados, que conectan el exterior (temperatura ambiente), con los susceptores (1000 °C). Un gas fluye entre susceptores. Unos sustratos se colocan sobre éstos. Debajo de ellos se encuentra una antecámara, para distribuir el gas entrante de forma homogénea y eliminar turbulencias. Todo está dentro de una cámara de acero inoxidable, recubierta internamente de material reflectante, y enfriada externamente por agua. Susceptores y antecámara están fijos a un panel posterior de conexiones, que también contiene pasamuros eléctricos, pasamuros de termopares, y entrada y salida de gases. Los gases de salida se recirculan parcialmente, ahorrando gas y aumentando la eficiencia.

Description

Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala
Sector de la técnica
La presente invención se encuadra en el sector de procesos de crecimiento por deposición química de vapor, más concretamente epitaxiales, dentro de la industria microelectrónica o fotovoltaica.
Estado de la técnica
El crecimiento epitaxial de silicio por deposición química de vapor es un proceso ampliamente conocido y aplicado en la industria microelectrónica. Consiste en la formación de una delgada capa de material cristalino (unas 20-50 μm) sobre un sustrato cristalino grueso (unas 300 μm) de manera que los átomos de la capa epitaxial mantengan la misma regularidad cristalográfica que los del sustrato. Ello se realiza haciendo pasar, sobre el sustrato sobre el que se desea crecer, un gas que contiene silicio (un clorosilano, por ejemplo), denominado gas fuente, disuelto en un gas denominado portador, y calentándolo a una temperatura a la que se produce su pirólisis y consecuente deposición de silicio atómico sobre el sustrato. Los reactores epitaxiales llevan funcionando en industria y laboratorios desde los años 1970 e incluso antes.
Existen reactores de varias configuraciones, horizontales, verticales, de barril, de discos giratorios, etc. Todos ellos dan buenos resultados en cuanto a la calidad de la epitaxia.
Sin embargo, no se ha conseguido desarrollar un proceso capaz de producir epitaxias de silicio a gran escala. Los reactores industriales actuales son quizá suficientes para la industria microelectrónica, ya que de una placa semiconductora procesada en un reactor común se pueden obtener miles de microchips, con lo que el rendimiento de los procesos actuales es suficiente.
La industria fotovoltaica, por contra, no puede beneficiarse del proceso epitaxial dado que una placa semiconductora procesada equivale a una célula solar, siendo por tanto el rendimiento mucho menor. Las células solares actuales se fabrican sobre placas semiconductoras gruesas de silicio cristalino, sin epitaxia, procedentes de caros procesos de purificación y cristalización, como el proceso Siemens y el Czochralski respectivamente. Esto plantea una materia prima muy cara si se utiliza Czochralski o similar, y, por otro lado, una dependencia muy grande de las fluctuaciones y los precios del mercado microelectrónico. Cada año existen más alarmas de escasez de silicio como materia prima para la industria foto voltaica, dificultando su desarrollo armónico.
La ventaja de usar un reactor epitaxial es que permite fabricar la célula solar en una delgada capa epitaxial de silicio de elevada pureza crecido sobre un sustrato que es una placa semiconductora de silicio de pureza mucho menor. Para ello es necesario el desarrollo de un reactor epitaxial que, trabajando con alto rendimiento, por ejemplo de 250 a 1000 obleas por proceso, permita la producción a gran escala de placas semiconductoras de silicio epítaxiadas para la industria fotovoltaica. Existen varias tentativas para ello. Por ejemplo, el instituto Fraunhofer ISE en Friburgo, Alemania, ha desarrollado un reactor epitaxial continuo, en el que los sustratos van pasando en una cinta por la cámara epitaxial donde tiene lugar la deposición.
La solución adoptada por la presente invención, basada en una patente anterior n° publicación ES 2 011 115, consiste en un reactor epitaxial en el que los sustratos están colocados de forma muy compacta, separados unos 4 cms entre sí, y de este modo se pueden fabricar muchos a la vez en una cámara grande. Para ello, se sustituye el calentamiento con lámparas infrarrojas o mediante inducción por el efecto Joule, que en la configuración de esta invención permite la elevada compacidad deseada y que además es bastante más eficaz en el uso de la energía. Además, la presente invención incorpora la recirculación de gran parte del gas utilizado, generalmente de más del 90 %, con un sensible ahorro en el coste de gases, especialmente de gas portador. Todo ello en conjunto, puede contribuir al abaratamiento de la producción de células solares. La industria microelectrónica también puede beneficiarse de todos o al menos de algunos de los planteamientos de la presente invención.
Descripción
La presente invención es un reactor para deposición química desde vapor, principalmente ideado para la deposición epitaxial de silicio para dispositivos electrónicos o fotovoltaicos. Se pueden usar, como gases fuente, tanto silano como distintos clorosilanos; son transportados hacia la superficie de deposición en el seno de un gas portador (hidrógeno, nitrógeno, argón, etc.). La mezcla de gases entra en la cámara hermética directamente en la antecámara, la atraviesa verticalmente hacia arriba y a continuación fluye entre los susceptores y sale de la cámara por un conducto de salida de gases, ayudado por la inclinación de la pared superior de la cámara hacia dicha salida. Ver resto del documento para la explicación de cada una de las partes anteriormente mencionadas.
En este reactor, los sustratos o placas conductoras sobre los cuales se deposita la capa epitaxial están colocados sobre susceptores de grafito (u otro material conductor) densamente apilados. Esto permite el procesado de un elevado número de muestras por cada operación de crecimiento epitaxial, entre 250 y 1000, con lo que el rendimiento aumenta mucho respecto a los reactores comerciales utilizados para estos propósitos. De este modo, el tiempo de calentamiento y enfriamiento por sustrato se reduce bastante, reduciendo así sensiblemente los costes de amortización. Otra característica del presente diseño, que también conduce a costes reducidos del crecimiento, es el eficiente sistema de calentamiento utilizado.
En una configuración preferida, pero no exclusiva, la cámara del reactor se muestra en las Figuras 1 y 2. El panel de conexiones (1) es fijo y aloja todas las partes sensibles del reactor, como las conexiones eléctricas (7) y de gas (5 y 6), y otros pasamuros necesarios para instrumentación y control (8). Los susceptores están situados verticalmente, interconectados eléctricamente por piezas del mismo material conductor (4). Para su soporte mecánico, además de estar fijados al panel por sus extremos, pueden apoyarse en columnas de un material aislante. El gas se introduce primero en una antecámara (3), que se suelda o se fija al panel de conexiones (1), para mezclarlos y distribuirlos homogéneamente entre los espacios entre susceptores. El resto de las paredes del reactor forman una carcasa (2) que se mueve para abrir y cerrar la cámara.
Así, se consigue un proceso de alto rendimiento en la presente invención que es un reactor en el cual los susceptores están densamente apilados, separados unos 4 cms, permitiendo un elevado número de placas semiconductoras por cada operación de crecimiento, de 250 a 1000 (que son los sustratos de la epitaxia). Como se observa en la Figura 3, estos susceptores (4) son placas rectangulares de material conductor situadas verticalmente y enfrentadas entre sí (paralelas). Están conectados en serie con partes adicionales de material conductor (9). Ello permite que el bloque entero de dicho material conduzca la electricidad, actuando como una resistencia que se calienta fácilmente a la temperatura de depósito del silicio mediante el efecto Joule, cuando circula una corriente eléctrica. Este método de calentamiento no es corriente en reactores epitaxiales comerciales, que utilizan calentamiento por inducción mediante bobinas inductoras, o calentamiento por infrarrojos mediante lámparas. El efecto Joule es un método bastante más eficiente de calentamiento. La eficiencia energética se consigue también por el hecho de que los susceptores calientes se irradian entre sí, y por la alta reflectividad de las paredes, de modo que la mayoría de la radiación se queda dentro del reactor.
Los susceptores son paralelepípedos con una sección ligeramente trapezoidal, es decir, sus paredes laterales están ligeramente inclinadas, y tienen una base más ancha y una parte superior más estrecha. Los sustratos se colocan en ambos lados de los susceptores, sujetos por piezas especialmente diseñadas, de modo que no puedan caerse. El gas fluye verticalmente hacia arriba entre los susceptores (espacios que se llamarán "interductos" (10) en el presente documento), y la deposición tiene lugar en los sustratos calientes. Estos interductos (10) son por tanto las verdaderas "cámaras de reacción", es decir, son el espacio a tener en cuenta para todos los cálculos referentes a la deposición. En la mayoría de los reactores epitaxiales el gas fluye entre un susceptor caliente y una pared relativamente fría (razón por la cual los llamamos reactores de "pared fría"), mientras que en los interductos (10) de la presente invención, el gas fluye entre dos susceptores calientes (por lo que se trata de un reactor de "paredes calientes"). Entre otros, el principal efecto termodinámico de esta configuración es que la temperatura del gas aumenta mucho más rápido que en reactores de pared fría. Este es un efecto no deseado, ya que los gases demasiado calientes pueden dar lugar a reacciones de nucleación homogénea en la fase gaseosa, y por tanto a menor calidad de la epitaxia, especialmente cuando se usan gases poco o nada clorados como el diclorosilano y el silano.
Existen varias maneras de evitar un calentamiento excesivo del gas. Una de ellas es utilizar un gas portador que tenga un coeficiente de difusividad térmica menor que el comúnmente utilizado hidrógeno, tal como el nitrógeno. El problema de utilizar nitrógeno es que el coeficiente de difusión del gas fuente es bastante menor en nitrógeno que en hidrógeno. Este efecto se puede minimizar trabajando a bajas presiones, alrededor de 250 mbar, en las que el coeficiente de difusión de la especie fuente es mayor. El trabajo a presiones bajas puede hacer el sistema más complicado. Otra forma de evitar el calentamiento excesivo del gas, no incompatible con la anterior, es aumentar el flujo de gas. Es ésta la opción que se toma en la presente invención. El inconveniente principal de aumentar el flujo de gas es obvio: el consumo de gas aumenta a valores con los que el crecimiento podría dejar de ser económicamente viable. Este problema se resuelve aquí con una idea muy simple, que al mismo tiempo, en reactores epitaxiales, es muy innovadora: recircular la mayor parte de los gases de salida, para ser conducidos de nuevo a la cámara de reacción. De esta forma, sólo una pequeña fracción del gas se expulsa al exterior, y exactamente la misma fracción de gas fresco debe ser alimentada. Así, el consumo de gas se reduce drásticamente, en aproximadamente un 90 %.
El reactor objeto de la presente invención está constituido por una cámara hermética enfriada externamente con circuito de agua, y recubierta internamente de material reflectante, que lleva acoplado un sistema de recirculación de gases y que contiene en su interior: una antecámara; un número variable de susceptores apilados, verticales y paralelos que se calientan por efecto Joule; placas semiconductoras colocadas sobre los susceptores y sujetas a ellos mediante sujeciones del mismo material de éstos; un panel de conexiones fijo, donde están las conexiones eléctricas y de termopares, la entrada y salida de gases, y al que se sujeta la antecámara por soldadura, tornillería o similar; y una carcasa desplazable sobre guías, que abre y cierra la cámara mediante desacoplo o acoplo al panel de conexiones.
El reactor se compone de una cámara de acero inoxidable, u otro material metálico compatible con la atmósfera interior, recubierta internamente por un material reflectante, que refleja así la mayoría (en torno a un 85 %) de la radiación producida por los susceptores calientes, y está enfriada externamente con agua. La capa reflectante evita un calentamiento excesivo de las paredes de la cámara, lo que conlleva más ventajas: se reducen las pérdidas energéticas, consecuentemente se necesita un flujo bajo de agua para enfriar con circuito externo, se pueden usar materiales baratos en las juntas, no hay necesidad de utilizar una cámara de cuarzo que sería cara, etc. Esta cámara de cuarzo se puede utilizar si se desea para reducir contaminación de las placas semiconductoras, pero no es necesaria para otros propósitos.
La radiación entre susceptores vecinos calientes es, por otro lado, el factor principal que ayuda a mantener la temperatura de los mismos muy homogénea a lo largo de toda su superficie. Éste es un factor clave para una deposición homogénea y un crecimiento cristalino homogéneo, y por tanto una buena calidad de la epitaxia. De hecho, es este mismo requerimiento de homogeneidad en la temperatura de los susceptores es el que pone un límite a la densidad de apilamiento de los mismos, ya que, si se sitúan muy cerca unos de otros, se pierde homogeneidad.
Los susceptores también están provistos de huecos cilindricos y verticales que pueden acomodar termopares para medir y controlar la temperatura.
Como ya se ha comentado, el calentamiento de los susceptores se realiza mediante efecto Joule pasando una corriente eléctrica a su través. Se pueden obtener temperaturas por encima de 1000 0C. Ello implica la necesidad de conectar partes muy calientes en el interior, con la fuente de potencia en el exterior de la cámara. La presente invención incluye un sistema simple para pasamuros eléctricos, que conecta la pared fría exterior con los susceptores calientes, con una diferencia de temperaturas de unos 1000 ° C. Este sistema se puede ver en la Figura 4. La idea es hacer una prolongación (12) del susceptor (4), allí donde se necesitan conexiones eléctricas. Esta prolongación (12) se encierra en una cámara adicional de acero inoxidable (7) que sobresale del panel de conexiones, como se explicará después. Esta cámara adicional no tiene ningún recubrimiento interno reflectante, y las paredes interiores, de acero inoxidable (13) están, por el contrario, tratadas para absorber radiación, y están provistas de refrigeración externa con agua (14). De este modo, la prolongación de susceptor (22) perderá su calor rápidamente por radiación, y, en su extremo más frío, tendrá una temperatura lo suficientemente baja como para permitir una conexión segura a la parte interna (11) de un pasamuros eléctrico convencional, es decir, por debajo de 400 0C. Este pasamuros convencional puede entonces atravesar la pared hasta las conexiones eléctricas externas, sin riesgo de contacto con altas temperaturas. Las cámaras adicionales (7) que alojan los pasamuros están provistas no sólo de refrigeración externa con agua (14), sino también con pasamuros de termopares y otras aperturas para tener fácil acceso al interior.
Una pieza interesante del diseño de la presente invención es el panel de conexiones, representado esquemáticamente en la Figura 5. El panel es la única parte fija de la cámara, ya que el resto, una caja abierta o carcasa formada por las paredes, se puede mover, y se desliza sobre barras para abrir y cerrar la cámara. De esta forma, el panel de conexiones está fijo, y puede alojar la entrada de gases (5), salida de gases (6), pasamuros eléctricos (7), y pasamuros de termopares y otros (8), y también sostiene mecánicamente la antecámara (ver Figuras 6, 7 y 10), que está soldada al panel, y los susceptores (ver Figuras 3 y 10), que están conectados al panel por los pasamuros eléctricos. Así, se forma un bloque único y fijo consistente en panel, susceptores y antecámara, y se consigue que las piezas más sensibles del reactor estén fijas, no sean móviles. Se evitan de este modo totalmente los riesgos asociados al movimiento de partes delicadas en la apertura y cierre, o en la manipulación.
La entrada de gases (5) está situada, junto con los pasamuros de termopares y otros (8), en la parte inferior del panel de conexiones. Las extensiones de la cámara para los pasamuros eléctricos (7) están situadas justo encima de ellos. La parte superior del panel de conexiones tiene una extensión en forma de chimenea (6), que facilita la salida de gases. Adicionalmente, la pared superior de la cámara está inclinada, de forma que se evita interrumpir el flujo y se facilita la salida de gases (ver Figura 1).
El panel de conexiones está provisto de un sistema de juntas de vacío y mecanismos apropiados de cierre. Puede alojar dos juntas concéntricas. El tener dos juntas en lugar de una es una medida adicional de seguridad y precaución que evita fugas a través del panel de conexiones. La junta interior sella la cámara cuando está cerrada, y la exterior actúa como un sello de seguridad adicional. Entre ambas juntas se hace vacío, y se realiza un control estricto de la presión mediante un sistema de control de presión acoplado al espacio entre juntas. Un aumento en la misma indicaría una fuga en la junta interior, o en la exterior. Si esto ocurre, el sistema de control deberá parar inmediatamente el proceso. Este vacío debe ser suficiente para asegurar que la cámara de vacío esté bien cerrada, pero también se proveen cierres mecánicos adicionales para juntar el panel de conexiones con la carcasa al cerrar el reactor.
Otra parte importante del nuevo diseño de reactor es la llamada "antecámara", que se puede ver en las Figuras 6 y 7. Es una cámara de acero inoxidable situada en el interior de la cámara del reactor y debajo de los susceptores. Tiene tres funciones principales:
a) Proveer sujeción mecánica a la estructura de susceptores, que de otra manera sólo estarían sujetos por las conexiones eléctricas del panel de conexiones, según se ha explicado arriba. Para sujetar los susceptores, la antecámara está provista de columnas huecas de acero inoxidable (16), situadas debajo de cada susceptor. Un tubo hueco de cerámica (17) se sitúa dentro de cada columna. Los tubos cerámicos (17) son algo más largos que las columnas de acero inoxidable (16), de modo que los susceptores se apoyan en ellos sin tocar la antecámara. Las columnas (16) también proveen a la antecámara de una rigidez que evita deformaciones.
b) Distribuir el gas entrante y eliminar las turbulencias. La cámara está dividida en dos partes, separadas por un distribuidor de gases (19). La parte inferior (18) recibe el gas entrante (5), que se expande por todo el espacio. De ahí fluye hacia arriba a través del distribuidor de gases (19), consistente en una placa perforada, que ayuda a mantener el gas en régimen laminar y a distribuirlo homogéneamente para que llegue a todo el área de los susceptores. Por encima del distribuidor de gases (19), la parte superior (21) de la antecámara sólo está abierta a los interductos (22), de modo que el gas fluye directamente donde se necesita. Esta pared superior (21) de la antecámara es o bien de material reflectante, o incorpora un sistema reflectante parecido al de las paredes del reactor, para reflejar la mayor parte de la radiación recibida de los susceptores, que se encuentran justo encima.
c) Como se ha mencionado, los susceptores pueden presentar huecos cilindricos verticales donde se pueden alojar termopares para instrumentación y control. Los cables de los termopares, encapsulados, pasan dentro de columnas cerámicas (16) y llegan a la cámara inferior (23), llamada cámara de termopares, a través de racores bien sellados (24). Ahí, los cables se recogen y se guían hacia los pasamuros en el panel de conexiones (8), mientras se les aisla de la atmósfera corrosiva presente en el resto de la cámara. La cámara de termopares (23) está aislada del resto de la antecámara y de la cámara del reactor. Se mantiene con atmósfera inerte de nitrógeno, que se alimenta también a través del panel de conexiones. De este modo, los cables no están afectados por el HCl corrosivo y otras sustancias que pueden estar presentes en la atmósfera del reactor.
Como ya se ha mencionado, se hace necesaria una recirculación de los gases de salida para ahorrar consumo de gases, haciendo el proceso económicamente viable. En una primera versión, simple, del sistema de recirculación del presente invento, representada en la Figura 8, el gas caliente sale del reactor (25) para entrar directamente en un intercambiador de calor (26), donde se enfría hasta aproximadamente la temperatura ambiente. Después del intercambiador (26), la tubería se divide, y parte del gas se expulsa por medio de una bomba de extracción (27) y pasando por un neutralizador (28), mientras que la mayor parte del mismo se recircula de nuevo a la cámara de reacción (25) por medio de un soplador (29). Al bajar la temperatura del gas en el intercambiador (26), las especies en la corriente recirculada pueden reaccionar haciendo cambiar la composición del gas, lo cual ha de ser tenido en cuenta al mezclar la corriente recirculada con la corriente fresca (30) antes de entrar de nuevo en la cámara de reacción (25). Cuando se usa una fuente clorada de silicio, la concentración de HCl aumenta como resultado del depósito de silicio. Hay un máximo en concentración de HCl que no debe ser superado, ya que de lo contrario el ataque a la superficie de silicio empieza a ser más importante que el propio crecimiento. Esto determina la fracción de gas que puede ser recirculada. En la mayoría de los casos, la concentración de HCl se mantiene por debajo de los límites índeseados pudiendo recircularse más de un 90 % de los gases de salida, lo que implica grandes ahorros, sobre todo en gas portador. Estas limitaciones no se dan cuando el gas fuente es silano. Por otro lado, la recirculación de gases puede en algunos casos aumentar la eficiencia de la deposición, ya que reutiliza el gas fuente recirculado no depositado.
Una segunda versión de la recirculación incluye formación in-situ del gas fuente, y se representa en la Figura 9. En este caso, la materia prima para la deposición no es un gas que contiene silicio, sino silicio sólido, que puede ser silicio ultra puro o por ejemplo silicio de grado metalúrgico (mg-Si), o silicio de grado metalúrgico superior (upgraded mg-Si, o umg-Si), ambos más baratos. Con una alimentación inicial de hidrógeno y HCl (32), este silicio reacciona para formar una mezcla de clorosilanos, cuya composición depende de las condiciones utilizadas, obteniéndose así la especie deseada en las concentraciones apropiadas. Esta, previo enfriamiento en un intercambiador de calor (33), alimenta a la cámara de reacción (25), donde tiene lugar la deposición por calentamiento del gas, como se ha explicado anteriormente. Los gases calientes, de nuevo ricos en HCl, salen de la cámara (25) y se enfrían como ya se ha descrito, por medio de otro intercambiador de calor (26), pero justo hasta la temperatura a la que se desea realizar el ataque del silicio. Entonces se introducen en la cámara de ataque (31), que contiene el Si mente, y se vuelven a formar gases fuente, con consumo de HCl e hidrógeno. Por tanto, el sistema es un ciclo cerrado, en el que el único material de entrada es silicio fuente (exceptuando las cantidades iniciales de HCl y H2 (32)), y el único producto es silicio epitaxial. Un concepto interesante, que implica eficiencias teóricas de deposición del 100%, y consumo de gas teórico de cero.
Este sistema de recirculación de gases incluye formación in situ del gas fuente mediante ataque por HCl a silicio sólido, e incluye un intercambiador de calor a la salida de la cámara de deposición, una cámara de ataque a silicio sólido, otro intercambiador de calor a la salida de esta cámara de ataque, y alimentación inicial de gases.
En el caso de silicio fuente no ultra puro se necesitaran unos pasos de purificación, que no son objeto de la presente invención pero que esquemáticamente se suponen incluidos en la cámara (31).
Por último, una visión general del conjunto de la cámara del reactor y su contenido se aprecia en la Figura 10. En ella, la puerta (1), que está fija, lleva fijos en ella también tanto la antecámara (2) como los susceptores (4). Las paredes de la cámara (2), que forman el resto de la carcasa, se deslizan sobre raíles para abrir y cerrar la cámara.
Descripción de los dibujos
Figura 1. Vista frontal en alzado del reactor completo. La puerta (1) y las paredes de la cámara (2) forman la cámara hermética del reactor. Dentro, y fijos a la puerta (1), se encuentran la antecámara (3) y los susceptores (4). La puerta (1) aloja la entrada de gases (5), la salida de gases con forma de chimenea (6), la carcasa (7) para el diseño específico de los pasamuros eléctricos, y también los pasamuros para termopares (8).
Figura 2. Sección a través de las líneas AA' (arriba) y BB' (debajo) del reactor completo, según líneas AA' y BB' de la Figura 1.
Figura 3. Juego de susceptores (4) para un prototipo de 50 obleas, conectados por piezas de interconexión (9), del mismo material conductor. El gas fluye entre ellos a través del interducto (10), y las moléculas en el gas difunden hacia la superficie del susceptor, donde se encuentran las placas semiconductoras. Los susceptores están ligeramente inclinados, con sección trapezoidal, como se muestra en el inserto. Una corriente eléctrica I se hace pasar por el sistema de pasamuros eléctrico representado en la Figura 4, y fluye a través de todos los susceptores, calentándolos por efecto Joule.
Figura 4. Sistema de pasamuros eléctricos diseñado para conectar los susceptores calientes (4) a los pasamuros eléctricos metálicos más fríos (11). Consiste en una parte más gruesa de material conductor del susceptor (12), que está rodeado de una carcasa (7). La pieza más gruesa de susceptor irradia energía muy fácilmente, Energía que es absorbida por la superficie interna (13) de la carcasa (7), tratada para absorber la radiación. Un enfriamiento externo de la carcasa con agua (14), mostrado aquí como un conjunto de tubos metálicos de sección rectangular, ayuda a disipar el calor absorbido por las paredes internas (13). Al final de la pieza gruesa (12), ya más fría, se puede realizar la conexión a los pasamuros metálicos (11) ya de manera segura.
Figura 5. Esquema aproximado del panel de conexiones de la cámara. La entrada de gases (5) y los pasamuros de termopares y otros (8) se sitúan en su parte inferior, coincidiendo con las posiciones interiores de los mismos. Encima, a la altura de los susceptores, se sitúan las carcasas (7) para los sistemas de pasamuros eléctricos descritos en la Figura 4, que se conectan a los dos extremos del bloque de susceptores representado en la Figura 3. Por encima de las carcasas (7), el gas sale del reactor por la salida de gases (6), con forma de chimenea. Figura 6. Vista esquemática de la antecámara (3). La cámara de termopares (23), inundada de gas inerte, se sitúa debajo, y recoge todos los cables de termopares que provienen de los susceptores a través de las columnas (17), desde donde se conducen hacia el exterior a través de la pared por pasamuros de termopares. El gas entra en la antecámara por su parte inferior (18), y fluye hacia arriba a través del distribuidor de gases (19), llena la parte superior (20), y entonces pasa por la pared superior (21), que está abierta (22) sólo a los interductos entre susceptores. La antecámara está soldada o atornillada a la puerta del reactor por uno de sus bordes (15).
Figura 7. Sección vertical a través de una de las columnas huevas que sujetan la estructura de la precámara, que alojan tubos cerámicos huecos, sobre los que se apoyan los susceptores y a través de los que pasan los termopares.
Figura 8. Sistema simple de recirculación sin generación in situ de gas portador. Los gases frescos (30) se alimentan al reactor (25). Durante el proceso se calientan, y a la salida han de ser enfriados con un intercambiador de calor (26). Posteriormente, parte de la corriente de gas se expulsa al exterior mediante una bomba de extracción (28), y pasando por un neutralizador (27). El resto de la corriente se recircula con ayuda de un soplador (29), y se realimenta al reactor (25).
Figura 9. Sistema de recirculación con generación in situ de gas portador. Inicialmente se introduce H2 y HCl (32) en la cámara de ataque (31), donde se realiza el ataque al silicio fuente. El gas de salida de esta cámara se enfría con un intercambiador de calor (33) a la temperatura ambiente y entra en la cámara epitaxial (25), donde ocurre la deposición de silicio epitaxial. El gas de salida se enfría con otro intercambiador de calor (26), y llega de nuevo a la cámara de ataque (31). De este modo, se tiene un ciclo cerrado en el que la única materia prima es silicio fuente, y el único producto, silicio epitaxial. La eficiencia teórica es del 100 %.
Figura 10. Vista isométrica del conjunto del reactor, en un esquema aproximado. El panel de conexiones (1) (descrita en la Figura 5) está fija. A ella se fijan la antecámara (3) (descrita en las Figura 6 y 7), y los susceptores (4) (descritos en la Figura 2). Las paredes del reactor (2), internamente recubiertas de material reflectante, se deslizan sobre raíles para abrir y cerrar la cámara.
Modo de realización de la invención
El siguiente ejemplo muestra un modo de realización de la invención:
Se colocan 6 susceptores paralelos entre sí y verticales, separados 4 cm unos de otros, con 5 sustratos por cara, es decir, 50 sustratos procesados en total. Se calientan pasando una corriente eléctrica a través de 4 pasamuros de 1000 A cada uno. Los susceptores se calientan de este modo a 1000 0C para la deposición de diclorosilano, y a 800 0C para la de silano. Se hace pasar entre los 6 susceptores un flujo de gas de aproximadamente 1500 L/min, lo cual se consigue recirculando aproximadamente un 90 % con un soplador, y alimentando un 10 % de gas fresco. La misma cantidad se expulsa al exterior por medio de una bomba. El gas que pasa por los susceptores está compuesto en un 99 % de H2 y en un 1 % de gas portador. Para ello, en el gas fresco alimentado la proporción de gas portador es del 10 %.
Un proceso estándar puede consistir, después de la carga y cierre, en un primer paso de vacío, seguido de purga con N2, de nuevo vacío y purga, sin recirculación. De nuevo en vacío, se calientan los susceptores hasta unos 500 0C, y se hace pasar un flujo de un 3-5 % de HCl en H2, recirculando, con lo que realiza un ataque in situ del silicio residual depositado en anteriores procesos. Nuevos pasos de vacío y purga, y calentamiento en vacío hasta la temperatura de crecimiento, sin recirculación. Entonces se hacen pasar los gases de crecimiento en la proporción adecuada, recirculando. Una vez terminado el crecimiento, paso que dura entre 10 y 15 minutos, y ya sin pasar corriente eléctrica por los susceptores, se realiza, con recirculación, un paso de enfriamiento con unos 2000 L/min de H2 frío, hasta que la temperatura esté por debajo de 200 0C. Tras dos pasos consecutivos de vacío y purga con N2, se puede abrir y descargar.

Claims

Reivindicaciones
1. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala caracterizado por estar constituido por una cámara hermética enfriada externamente con circuito de agua, y recubierta internamente de material reflectante, que lleva acoplado un sistema de recirculación de gases y que contiene en su interior: una antecámara; un número variable de susceptores apilados, verticales y paralelos que se calientan por efecto Joule; placas semiconductoras colocadas sobre los susceptores y sujetas a ellos mediante sujeciones del mismo material de éstos; un panel de conexiones fijo, donde están las conexiones eléctricas y de termopares, la entrada y salida de gases, y al que se sujeta la antecámara por soldadura, tornillería o similar; y una carcasa desplazable sobre guías, que abre y cierra la cámara mediante desacoplo o acoplo al panel de conexiones.
2. Reactor epitaxial para producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por que el gas entra en la cámara hermética directamente en la antecámara, la atraviesa verticalmente hacia arriba y a continuación fluye entre los susceptores y sale de la cámara por un conducto de salida de gases, ayudado por la inclinación de la pared superior de la cámara hada dicha salida.
3. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por que los susceptores tienen forma paralelepipédica con sección trapezoidal, siendo más anchos en la base y más estrechos en la cara superior, y por que están conectados al panel de conexiones fijo mediante conexiones eléctricas.
4. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por que el panel de conexiones tiene un doble juego de juntas con vacío entre ambas, y un sistema de control de presión acoplado al espacio entrejuntas.
5. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por que la antecámara contiene, por un lado, columnas huecas que sujetan la estructura de la precámara, que alojan tubos cerámicos huecos, sobre los que se apoyan los susceptores, y termopares, cuyos cables son mantenidos en atmósfera inerte hasta conducirlos al exterior; por otro lado, un distribuidor de gases para distribuir el gas entrante por todo el espacio en régimen de flujo laminar; y por otro lado, una pared superior compuesta o recubierta por un material reflectante que refleja la radiación emitida por los susceptores situados justo encima de la antecámara.
6. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por que las conexiones eléctricas conectan susceptores muy calientes, con pasamuros eléctricos estándar que no soportan elevadas temperaturas, habiendo entre ambos una diferencia de temperaturas de más de 600 0 C, y están constituidas por una prolongación gruesa altamente irradiante del material conductor del susceptor acoplada a una carcasa saliente del panel de conexiones, con paredes internas absorbentes y externamente refrigerada por agua.
7. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, caracterizado por llevar acoplado un sistema de recirculación de gases que extrae los gases de la cámara y los reinyecta de nuevo en la misma en su totalidad o en parte, que incluye un intercambiador de calor a la salida del reactor, una bomba de extracción de una fracción de gases, y un soplador de gas, para el caso de no producción in situ de gas fuente.
8. Reactor epitaxial para la producción de obleas a gran escala, según reivindicación 1, , para el caso de producción in situ de gas fuente, caracterizado por llevar acoplado un sistema de recirculación de gases que incluye formación in situ del gas fuente mediante ataque por HCl a silicio sólido, e incluye un intercambiador de calor a la salida de la cámara de deposición, una cámara de ataque a silicio sólido, otro intercambiador de calor a la salida de esta cámara de ataque, y alimentación inicial de gases.
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