AT220592B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem Silizium oder anderer Halbleiterkörper - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem
Silizium oder anderer Halbleiterkörper 
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 Stromspannungscharakteristik der Gesamtheit der Träger im Laufe des Abscheideverfahrens verschieben, muss entsprechend den im Stammpatent gegebenen Anweisungen dafür Sorge getragen werden, dass während der gesamten Betriebsdauer der Arbeitspunkt auch im fallenden Bereich dieser Charakteristik verbleibt. Es gelten somit sinngemäss die für die Verwendung eines einzigen Trägers im Stammpatent aufgezeigten Gesichtspunkte und Massnahmen. 



   Das gemäss der Erfindung vorgeschlagene Verfahren bedingt gegenüber dem nach dem Stammpatent einen höheren Aufwand an Elektroden, Zuleitungen und Schaltern. Diese Schalter werden, wie auch das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemä- ssen Verfahrens zeigt, zweckmässig ausserhalb des Reaktionsgefässes angeordnet. 



   Hinsichtlich der in das Reaktionsgefäss führenden Zuleitungen bzw. im Reaktionsgefäss verlegten Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Trägern ist eine hohe Temperaturbeständigkeit zu fordern, so dass die Verwendung hochtemperaturbeständiger und chemisch inaktiver Metalle wie Molybdän, Chrom oder Wolfram zweckmässig ist.   A ? s zweckmässig   empfiehlt es sich ferner, im Hinblick auf die Reinheit des zu gewinnenden Siliziums alle Leitungen, Halterungen und Elektroden, soweit sie sich im Inneren des 
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 zu fertigen. Die Wand des Reaktionsgefässes besteht zweckmässig aus Quarz. 



   Die vorliegende Erfindung betrifft ferner noch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen
Verfahrens, die an Hand der Zeichnungsfigur verständlich wird. 



   Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung besteht das Reaktionsgefäss aus einer Glocke 1 aus
Quarz und einem Quarzboden 2. Durch den Quarzboden 2 sind Elektrodenpaare 3 und 4 vakuumdicht hin- durchgeführt, in denen die Träger 5 gehaltert sind. Jeder dieser Träger besteht aus zwei Stäben, die an den nicht von den Elektroden gehalterten Enden mittels einer Brücke aus reinem Silizium verbunden sind.
Diese Siliziumbrücke besteht aus einem quer über die Enden der beiden Stäbe gelegten und mit diesen verschweissten Siliziumstab. Die Gaseintrittsöffnungen 6 und die Gasaustrittsöffnung 7 sorgen für die Zuund Abfuhr des Reaktionsgases. 



   Jeder der einzelnen Träger ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise an die Betriebsstromquelle 8 über einen vorzugsweise regelbaren Vorschaltwiderstand 9 angeschlossen, welcher zum Zwecke der Stabilisierung in den Betriebsstromkreis eingeschaltet wird. Die Schalter 11 gestatten, die einzelnen Träger 5 bezüglich der Betriebsstromquelle kurzzuschliessen und somit an die Betriebsstromquelle zu legen oder von dieser abzuschalten. Zur Überwachung des Betriebsstroms ist ein Messinstrument 10 vorgesehen. 



   Die Durchführung des Verfahrens geschieht analog der im Stammpatent für die Verwendung eines Trägers gelehrten Weise. Ein Teil der Träger wird kurzgeschlossen, so dass bei den noch an Betriebsspannung liegenden Trägern sich ein Strom einstellt, der bei weiterer Steigerung zu einer Verminderung des Spannungsabfalls an den angeschlossenen Trägern bzw. zu einer Erhöhung des Spannungsabfalls am Vorschaltwiderstand 9 führt, der zu diesem Zweck mit einem (in der Zeichnung nicht dargestellten) zum Vorschaltwiderstand 9 parallelgeschalteten Spannungsmessgerät mit geringem Eigenverbrauch festgestellt wird. Damit ist bei den angeschlossenen Trägern der Arbeitspunkt im fallenden Bereich der Charakteristiken dieser Träger erreicht.

   Anschliessend werden weitere Träger in den Stromkreis eingeschaltet und der Arbeitspunkt der nunmehr an Betriebsspannung liegenden Kombination von Trägern in den fallenden Bereich der Stromspannungscharakteristik der Kombination verschoben, so lange, bis schliesslich alle Träger an der Betriebsstromquelle liegen und der Arbeitspunkt in den fallenden Bereich der resultierenden Charakteristiken aller Träger gesichert ist. Dann wird das Reaktionsgas eingelassen, der Betriebsstrom auf den zur Erzeugung der erforderlichen Abscheidetemperatur notwendigen Wert eingestellt und der Abscheidevorgang in der im Stammpatent beschriebenen Weise vorgenommen. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silizium oder anderer Halbleiterkörper, bei dem ein langgestreckter, dünner, an seinen Enden durch Elektroden gehalterter, aus hochreinem Silizium od. dgl. bestehender Trägerkörper sehr geringer Leitfähigkeit durch einen über die Elektroden zugeführten elektrischen Strom auf hohe Temperatur erhitzt und durch den aus einer den Träger umgebenden, vorzugsweise an ihm entlang strömenden Atmosphäre aus einer gereinigten gasförmigen, gegebenenfalls mit reinem Wasserstoff vermischten Halbleiterverbindung abgeschiedenen und an dem Träger ankristallisierenden Halbleiter allmählich zu einem dicken Halbleiterkörper verstärkt wird,

   wobei die Betriebsstromquelle allein zu einer genügenden anfänglichen Vorerwärmung des Trägers unter normalen Betriebsbedingungen <Desc/Clms Page number 4> nicht befähigt ist und daher neben ihr oder an ihrer Stelle zusätzliche Mittel zu seiner Vorerwärmung - wie z. B. eine Hilfsstromquelle hoher Spannung, Erhitzung durch Wärmestrahlung von aussen, Bespülung mit heissen Gasen - und bzw. oder zur Verminderung seiner Abkühlung - z. B.

   Anwendung eines Vakuums in einem derartigen Ausmass angewendet werden, dass die mit der erzielten Temperatursteigerung immer flacher werdende Stromspannungscharakteristik des Trägers, u. zw. nur in ihrem abfallenden, instabilen Bereich, von der Stromspannungscharakteristik der im Verein mit den äusseren Schaltelementen geeignet zu dimensionierenden Betriebsstromquelle geschnitten wird, woraufhin der Träger allein durch den von der Betriebsstromquelle. gelieferten Betriebsstrom trotz der nun im Betrieb auftretenden starken Kühlung unter Beibehaltung eines Arbeitspunktes im abfallenden, instabilen Bereich der Stromspannungscharakteristik des Trägers auf der zur Zersetzung der Halbleiterverbindung und zur kompakten Abscheidung des Halbleiterstoffes auf dem Träger erforderlichen Temperatur gehalten wird, nach Patent Nr.

   213842, gekennzeichnet durch die Anwendung von mindestens zwei voneinander individuell getrennten, in bezug auf die Betriebsstromquelle hintereinandergeschalteten und im gleichen Reaktionsgefäss angeordneten Trägern, von denen mindestens einer zu Beginn des Verfahrens an die Spannung der Betriebsstromquelle gelegt und mindestens einer so lange kurzgeschlossen wird, bis der Stromspannungszustand der nicht kurzgeschlossenen Träger einem Arbeitspunkt im fallenden Bereich der individuellen Stromspannungscharakteristik jedes dieser Träger entspricht, woraufhin-gegebenenfalls sukzessive-die übrigen Träger in den Stromkreis der Betriebsstromquelle eingeschaltet werden und der Stromspannungszustand auch dieser Träger auf einen im fallenden Ast der individuellen Stromspannungscharakteristik dieser Träger liegenden Arbeitspunkt eingestellt wird,

   so dass schliesslich der Stromspannungszustand der Gesamtheit aller Träger einem im durchwegs fallenden Bereich der resultierenden Stromspannungscharakteristik aller Träger liegenden, durch äussere Schaltmittel stabilisierten Arbeitspunkt entspricht.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die betriebsmässige Spannung der Betriebsstromquelle kleiner als das Maximum der resultierenden Stromspannungscharakteristik der einzelnen Träger oder der Gesamtheit aller Träger gewählt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschliessen der einzelnen Träger oder Gruppen von Trägern durch ausserhalb desReaktionsgefässes angeordnete Schaltmittel vorgenommen wird.

   4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Reaktionsgefäss mit Gaszu-und-austrittsöffnung, Elektroden, Trägern, einer Stromquelle, geeigneten Regel- und Messeinrichtungen fUr den elektrischen Strom, elektrischen Schaltern und Verbindungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Paar stabförmiger Siliziumträger (5) senkrecht zu einem Teil (2) der Wandung des Reaktionsgefässes (1) angeordnet und mittels der durch diesen Wandteil (2) gefuhrten Elektroden (3,4) an dem diesen zugewandten Enden sowie durch mit den freien Enden jedes Trägerpaares (5) verbundene stabförmige Brücken aus reinem Silizium in seiner Lage festgehalten ist.