DE1220391B - Vorrichtung zur Gewinnung stabfoermiger Halbleiterkoerper - Google Patents
Vorrichtung zur Gewinnung stabfoermiger HalbleiterkoerperInfo
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Description
- Vorrichtung zur Gewinnung. stabföriniger Halbleiterkörper Zur Gewinnung kristalliner stabförmiger Halbleiterkörper sehr hoher Reinheit ist es bekannt, eine hochgereinigte gasförinige Verbindung des Halbleitermaterials thermisch zu zersetzen und das Zersetzungsprodukt. auf einem oder mehreren stabförmigen, insbesondere einkristallinen geheizten Trägern gleichen Materials abzuscheiden. - Zu Beginn des Abscheideverfahrens wird. ein z. B. aus ..hochgereinigtem Silizium bestehender langgestreckter draht- oder fadenförmiger Träger verwendet, der zunächst vorgewärint und anschließend zur Durchführung des Abscheidevorgangs durch direkt durch ihn fließenden elektrischen Strom weiter erhitzt und auf Reaktionstemperatur gehalten wird.
- Bei der Durchführung dieses Verfahrens wurde beobachtet, daß sich, z. B. bei der Darstellung von Silizium, an den kühleren Stellen des Reaktionsgefäßes polymeres Silan, z. B. Chlorsilan, in Form eines öligen Produktes abscheidet, welches wenn es in größeren Mengen auftritt, zu Explosionen Anlaß geben kann.
- Zur Erhöhung der Reinheit der in diesem Verfahren gewonnenen Halbleiterkörper wurde im Hauptpatent 1139 812 eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der der Reaktionsraum, in dem die thermische Zersetzung und das Abscheiden des zu gewinnenden Stoffes durchgeführt wird, einen U-förmigen Träger enthält und durch eine, insbesondere aus Quarz bestehende Wand von einer Vorkammer getrennt ist, die alle übrigen Teile der Vorrichtung, insbesondere die Halterungen und die Zuführungen für den Heizstrom des Trägers sowie die metallische Grundplatte des Reaktionsgefäßes enthält. Die Haube des Reaktionsgefäßes und die Trennwand, also alle den eigentlichen Reaktionsraum begrenzenden Flächen, bestehen dabei insbesondere aus reinem Quarz.
- Gleichzeitig wird bei der Durchführung des bekannten Verfahrens in dieser Vorrichtung durch die aus Quarz bestehende Trennwand die ölbildung etwas reduziert. Durch die schlechte Wärmeleitung des Quarzes wird die Wärmeableitung aus dem eigentlichen Reaktionsraum verringert, so daß die Ab- kühlung der Gefäßwand verhindert oder doch erschwert ist. Dadurch wird die ölbildung, d. h. die Abscheidung der polymeren explosiven Verbindungen des darzustellenden Halbleiterstoffes, die bei Temperaturen unter etwa 1601 C erfolgt, etwas eingeschränkt. Verschiedene Versuche, die in diesem Zusammenhang durchgeführt wurden und zum Ziel hatten, die ölabscheidung zu unterbinden, zeigten nicht die'gewünschten Erfolge. Beispielsweise führte die Maßnahme, sämtliche Wände des Reaktionsraums heiß zu halten, nur zum Erfolg, wenn die Wände ziemlich genau eine Temperatur zwischen 1.60 und 4001 C aufwiesen. Bei einer Temperatur unterhalb 1601 C bilden sich, z. B. bei der Darstellung von Silizium durch thermische Zersetzung einer Silizium-Chlorwasserstöff-Verbindung, polymere Chlorsilane, über 4001 C scheidet sich an den Wänden Silizium ab. Die # genaue Einhaltung des günstigen Temperaturbereiches ist jedoch mit größeren Schwierigkeiten verbunden und meist nicht zu erreichen.
- Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, in einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung nach Patent 1139 812 zur Gewinnung stabförmiger Halbleiterkörper die Abscheidung polymerer explosiver Verbindungen des Halbleiterkörpers zu unterbinden.
- Die Weiterbildung der Vorrichtung zur Gewinnung stabförmiger Halbleiterkörper sehr hoher Reinheit, mittels welcher der Halbleiterkörper durch therinische Zersetzung einer hochgereinigten gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials und Abscheidung des zu gewinnenden Stoffes auf einem oder mehreren stabförmigen, insbesondere . einkristallinen geheizten Trägern gleichen Materials hergestellt wird, bei der der Reaktionsraum, in dem die thermische Zersetzung und das Abscheiden des zu gewinnenden Stoffes durchgeführt wird, einen U-förmigen Träger enthält und durch eine insbesondere aus Quarz bestehende Wand von einer Vorkammer getrennt ist, die alle übrigen Teile der Vorrichtung, insbesondere die Halterungen und die Zuführungen für den Heizstrom des, Trägers, spwie die metallische Grundplatte des Reaktionsgefäßes enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf der metallischen Grundplatte des Reaktionsgefäßes eine Platte aus schlecht wärmeleitendem Material aufgebracht ist. Beispielsweise kann die Platte aus Quarz bestehen. Ebenso eignet sich auch eine Platte aus Quarzgut oder aus warmfestem, -d. h. hitzebeständigem Glas oder auch aus Keramik, Unter Quarzgut versteht man ein Siliziumdioxyd, das durch Sintem bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes von Quarz in ein poröses Glas mit eingeschlossenen Luftblasen übergeführt ist und ähnlich wie Quarz geringe thermische Leitfähigkeit zeigt. Ebenso zeigt hitzebeständiges Glas, welches durch den Zusatz von Ahiminiumoxyd und von geringen Mengen Boroxyd zu gewöhnlichem Glas hergestellt ist, geringe Wärmeleitung. Besonders zweckmäßig ist es im Sinne der Erfindung, wenn die Platte, die unmittelbar auf der beispielsweise aus Kupfer oder Silber bestehenden Grundplatte des Reaktionsgefäßes aufgebracht ist, eine Dicke von etwa 6 rnm besitzt. Hier ist die Wärmedämmung besonders gut, so daß beispielsweise bei der Gewinnung von reinstem Silizium durch thermische Zersetzung von Silikochloroform keine öle, aus polymerein explosivem Chlorsilan im Reaktionsraum gebildet werden. Die Platten bewirken durch ihre schlechte Wärmeleitung, daß die Wärme des Reaktionsraums weitgehend erhalten bleibt, so daß die Wände auf einer Temperatur zwischen 160 und 400' C gehalten werden ..und die ölbildung so durch eine relativ einfache Maßnahme ausgeschlossen ist. Durch die Erfindung ist also ein Weg gezeigt, in höchst einfacher Weise in bereits bestehenden oder zu bauenden Anlagen für die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung stabfömilger Halbleiterkörper die ölbildung mit Sicherheit zu vermeiden.
- In F i g. 1 ist eine besonders günstige Ausfühnmgsform der Vorrichtung zur Herstellung stabförmiger Halbleiterkörper sehr hoher Reinheit gemäß der Erfindung. dargestellt und das Verfahren am Beispiel der Herstellung von Siliziumkörpern beschrieben. Das Reaktionsgefäß besteht aus einer Quarzhaube 2 und einer metallischen, z. B. aus Kupfer oder Silber hergestellten Grundplatte 1, die z, B. mit Wasser gekühlt wird. Auf dieser Grundplatte liegt gemäß vorliegender Erfindung eine etwa 6 mTn dicke Platte 19, beispielsweise aus Quarz. Die Quarzhaube Z und die aus Quarz bestehende, im Beispiel als Schürze ausgebildete Trennwand 3 sind mit der Quarzplatte 19 vakuumdicht verbunden, In den eigentlichen Reaktionsraum ragen nur der U-förmige aus Silizium bestehende Trägerkörper, welcher aus den beiden Schenkeln 6 und 7 und der Brücke 8 gebildet wird, und die, Einströmdüse 4 für das Reak" tionsgasgemisch, das aus einer gasförmigen Verbindung des Siliziums, z. B. Silikochloroforin, und einem Trägergas, z. B. Wasserstoff, besteht. Im Beispiel ist die Einströmdüse 4 mit einer Quarzhaube 17 abgedeckt, sie kann jedoch auch ganz aus Quarz bestehen. In der Vorkaminer sind die Stromzuführungen 11 und 12 für die beiden Schenkel und ihre Halterungen 9 und 10 angeordnet, die aus Kohle oder niederohmigem Silizium bestehen oder mit Silizium -überzogen sein können. Die Stromzuführungen 11 und 12, insbesondere Kupferleitungen, sind durch die - Isolation, 15 vakuumdicht durch die,- Metallplatte 1 sowie durch die auf der Metallplatte aufliegende Quarzplatte 19 hindurchgeführt. Außerdem sind das Rohr 5 fär die. Abgase und ein Rohr 16, durch welches Wasserstoff oder Argon in das Reaktionsge,fäß eingeleitet wird, durch die mreiallische Grundplatte 1 und die aufgelegte Quarzplatte 19 hindurchgefühM Der durch das Rohr 16 einströmende, Wasserstoff oder Argon umspült die Enden des Trägers, insbesondere an den Durchführungen durch die Quarzplatte, und verhindert dadurch, daß die gasförmigen Halbleiterverbindungen an diese Stellen gelangen und hier thermisch zersetzt werden. Der U-förmige Träger liegt während des Abscheidens mit den freien Enden seiner Schenkel an einer elektrischen Spannung und wird durch den hindurchfließenden Strom auf der Zersetzungstempßra--Iten tur der gasförmig= Halbleiterverbindung geha Die' Quarzplatte 19, die auf die, metallische Grund, platte 1 des Reaktionsgefäßes aufgelegt ist, hält die, WÄrine im Reaktionsraum. zurUck, so daß die, Wände sich nicht unter 1601 C, d, h. auf die, Bildunsstemperatur der polymeren Chlorsüaue, abkühlen, Eine etwas abgewandelte Ausfübxungsform ist in F i g. 2 dargestellt. Hier ist die Quarzplatte, die gemäß vorliegender Erfmdung auf die metallische, Grundplatte, des Reaktionsgefäßes aufgelegt wird, etwas kleiner als die metallische Grundplatte, und die Quarzhaube ist mit der metallischen Grundplatte vakuumdicht verbundea, Das beschriebene Beispiel zeigt eine besonders günstige AusgestnItung der Vorrichtung zur Gewinnung stAförmiger HalbleiterkörpQr gemäß vorliegender Erfindung, Es ist jedoch auch möglich, daß kein Wasserstoff oder ArgQn zur Kühlung der Trä.7 gerendemställen und zur Verdrängung der gasförmigen Halbleiterverbindung von diesen Stellen ringeleitet wird; dann fehlt in der Vorrichtung zur Herstellung der hochreinen Halbleiterkörper das Rohr 16, und das Rohr 5 für die Abgase braucht dann nicht bis an die Quarztrennwand 3 gefühft zu werden, sondern kann die, Abgase, die durch die. Durchbohrungen 13 und 14 der Quarztrennwand in die Vorkammer gelangen, von hier absaugen,
Claims (2)
- Patentanspr(iche: 1. Vorrichtung zur Gewinnung stabförmiger Halbleiterkörper sehr hoher Reinheit, mittels welcher der Halbleiterkörper durch therwische Zersetzung einer hocligereinigten gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials und Ab- scheiden des zu gewinnenden Stoffes auf einem oder mehreren stabförmigen, insbesondere einkristallineii geheizten Trägem gleichen Materials hergestellt wird, bei der der Reaktionsraum, in dem die thermische Zersetzung und das Abscheiden des zu gewinnenden Stoffes durchgeführt wird, einen U-förmigen Träger enthält und durch eine insbesondere aus Quarz bestehende Wand von einer Vorkammer getrennt ist, die alle übrigen Teile der Vorrichtung, insbesondere die Halterungen und die Zuführungen für den Heizstrom des Trägers, sowie die metallische Grundplatte des Reaktionsgefäßes enthält, nach Patent 1139812, dadurch gekennzeichnet,-daß unmittelbar auf der metallischen Grundplatte des Reaktionsgefäßes eine Platte aus schlecht wärmeleitendem Material aufgebracht ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Quarz besteht. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Quarzgut besteht. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus hitzebeständigem Glas besteht. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Keramik be>-steht. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Dicke von etwa 6 mm aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 809 250.
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