CH366902A - Einrichtung zur Herstellung eines kristallisierten Halbleiterstoffes - Google Patents

Description

      Einrichtung        zur        Herstellung    eines     kristallisierten        Halbleiterstoffes       Im Hauptpatent Nr. 355220 ist ein Verfahren zur  Herstellung     eines    für die Verarbeitung zu Halbleiter  geräten geeigneten kristallisierten     Halbleiterstoffes    be  schrieben, welches dadurch gekennzeichnet     ist,    dass  eine flüchtige Verbindung eines Halbleitereigenschaf  ten aufweisenden chemischen Elementes mit     einem     flüchtigen Reduktionsmittel     vermischt,    der Wirkung  einer Gasentladung     ausgesetzt    wird,

   die unter solchen  Bedingungen betrieben wird, dass eine     Abscheidung     des chemischen Elementes an     mindestens        einer    Elek  trode der Gasentladung in     schmelzflüssiger    Form er  folgt und dass     infolge    eines nach Massgabe der jeweils       an    mindestens einer der Elektroden gebildeten flüssi  gen Substanz erfolgenden     Auseinanderziehens    der  Elektroden das schmelzflüssige Material sukzessive  zum Erstarren gebracht wird.

   Die hierzu benötigte  Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zur  Aufrechterhaltung der Gasentladung vorgesehenen  Elektroden in     einem    mit Zu- und Ableitungen für die  Reaktionsgase versehenen Reaktionsgefäss angeordnet  sind und dass Mittel vorgesehen sind, welche die Elek  troden nach Massgabe des Kristallwachstums     ausein-          anderziehen.     



  Bei dieser Einrichtung hat es sich als     nachteilig     erwiesen, dass gewisse,     wenn    auch     geringfügige    Men  gen von     Abscheidungen    sich auch auf anderen uner  wünschten     Flächen    der     Entladungseinrichtung    nieder  schlagen, insbesondere auf heissen Teilen der Gefäss  wandung und - bei Betrieb mit Gleichstrom -auf der  Anode     bzw.    überhaupt auf anderen     Elektroden,    auf  denen die     Abscheidung    nicht erwünscht ist.

   Diese  Niederschläge beeinträchtigen nicht nur die Ausbeute,  sondern sie beeinträchtigen vor allem auch die Rein  heit des zu     gewinnenden        Materials,    weil diese     uner-          wünschten        Niederschläge    nach     einiger        Zeit        infolge     der hohen Temperatur ihrer Unterlage     teilweise    wie  der verdampfen oder - bei einer     Abscheidung    auf    einer Elektrode - zerstäuben und hierbei     Teilchen    aus  ihrer Unterlage als Verunreinigungen in den Entla  dungsraum einführen.

   Sollten auch durch besondere       Betriebsbedingungen    oder andere Massnahmen die       Abscheidungen    an     unerwünschten    Stellen vermieden  werden, so wird doch eine     Verunreinigung    durch die       üblicherweise        verwendete    Glas- bzw.     Quarzwandung     selbst erfolgen, da sich die in oder auf ihr     befindlichen          Verunreinigungen    erwärmen und verdampfen     bzw.          sublimieren.     



  Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung  zur     Herstellung    eines     kristallisierten        Halbleiterstoffes     nach Patentanspruch     II    des Hauptpatentes Nr. 355220.  Sie besteht     darin,    dass mindestens die durch die Gas  entladung einer starken Erwärmung     ausgesetzten,    im  Entladungsgefäss befindlichen und nicht als Träger des  Niederschlages dienenden Flächen     gekühlt    sind.  



  Gemäss einer besonderen Ausbildung der Erfin  dung bestehen diese Flächen aus     einem        gut        wärme-          leitenden    Material, vorzugsweise Metall, beispielsweise  Kupfer oder Silber, oder - besonders dann, wenn  höhere Gasdrücke auftreten - aus Stahl, das man  dann unter Umständen verkupfern oder     versilbern     oder durch andere     überzüge    gegen Aggression schüt  zen kann. Die     Kühlung    erfolgt     zweckmässigerweise     durch eine     umlaufende        Flüssigkeit,    beispielsweise  Wasser, wobei die zu kühlenden Flächen doppelwan  dig ausgebildet sind.

   Beim Gleichstrombetrieb ist     ins-          besondre    die     Anode        als    wassergekühltes Hohlrohr  vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet.  



  Es ist zwar an sich bereits bekannt, bei ähnlichen  Anordnungen, welche die Gewinnung von     Substanzen     aus der Gasphase bezwecken,     Kühlungen    anzuwen  den. Diese dienten jedoch bisher dem Zweck, die  jenigen     Flächenteile    zu kühlen, an denen der     er-          wünschte    Niederschlag vor sich gehen soll, um die  Kondensation zu fördern     und/oder    den Niederschlag      an     bestimmte    gewünschte Flächen zu transportieren.

    Demgegenüber wird gemäss der     Erfindung    umgekehrt  die     Niederschlagsfläche    auf hoher Temperatur gehal  ten,     während    die übrigen     Flächen        gekühlt    werden.  



  Gemäss     einer    besonderen Ausbildung der Erfin  dung werden die gekühlten Flächen,     mindestens    die  in besonderer Nähe der     Abscheid'ungsstelle    befind  lichen Flächen, entweder ständig oder von Zeit zu  Zeit gerüttelt, damit die sich trotz der Kühlung dort  ergebenden Niederschläge     abblättern    und auf den  Boden des Entladungsgefässes fallen. Es hat sich her  ausgestellt, dass sich die auf den gekühlten, besonders  aus Kupfer bestehenden Flächen bildenden Nieder  schläge auf diese Weise sehr leicht entfernen lassen,  ohne dass sie dabei Teilchen aus ihrer Unterlage los  lösen.  



       In    der Zeichnung sind einige     Ausführungsformen     der Einrichtung nach der     Erfindung    beispielsweise  dargestellt.     Fig.    1 zeigt ein Entladungsgefäss 1, das  mit Gleichstrom betrieben wird und dessen     Kathode    2  aus einem in Richtung des Pfeiles 3 bewegbaren     Sili-          ciumstab    besteht. 4 bedeutet die Anode, welche aus  einem wassergekühlten     Kupferhohlkörper    besteht. Der  Wasserstrom ist durch     Pfeile    angedeutet. Das Ent  ladungsgefäss 1 selbst ist ebenfalls als wasserdurch  flossenes Hohlgefäss ausgebildet.

   Die gasförmigen  Ausgangsprodukte, beispielsweise     Siliciumtetrachlorid     oder     Siliciumchloroform,    werden durch     einen    Düsen  ring 5 gegen die     Schmelzkuppe    6 des     Siliciumstabes    2  geblasen. Der zur Reduktion dienende bzw.     die    Um  setzung     erleichternde        Wasserstoff    wird durch     ein,    die  Anode 4 umgebendes Zylinderrohr 7 eingeführt. Die  Öffnung 8 dient zum Entweichen der Abgase.

   Die  Anode 4 wird von Zeit zu Zeit mittels einer Rüttel  vorrichtung     erschüttert,    welche aus einem Relais 9  besteht, dessen Anker 10 als     Klopfer    ausgebildet ist.  



  Ein anderes Ausführungsbeispiel für die     Elek-          trodenanordnung    ist in     Fig.    2 dargestellt. Hier     besteht     die Kathode aus     einem    von oben nach unten durch  das Entladungsgefäss     hindurchgehenden        Siliciumstab     11, dessen mittlere Zone 12 geschmolzen wird. Die  Anode 13 ist     ringförmig    ausgebildet, so dass die  Schmelzzone 12 von allen Seiten gleichmässig erwärmt  wird.

   Die beiden Enden des Stabes 11 werden in       Richtung    der Pfeile 14 und 15 nach oben und unten       auseinandergezogen    nach Massgabe des in der       Schmelzzone    12 sich abscheidenden Siliciums. Die  Ausbildung des Gefässes und der     Gaszuführungen     kann der Anordnung gemäss     Fig.    1 entsprechen. Statt  die Anode ringförmig auszubilden, kann man auch  mit einer oder mehreren Anoden arbeiten     und    diese  um den Stab rotieren lassen und/oder auch den Stab  selbst drehen.

   Bei dem     Ausführungsbeispiel    nach       Fig.    3 besteht das Entladungsgefäss aus zwei wasser  gekühlten     Kupferhohlrohren    16 und 17 mit Elektro  den 18 und 19, zwischen denen eine Wechselstrom-         entladung    übergeht. Eine Düse 20 dient dem Gasein  tritt. 21 bedeutet ein Beobachtungsfenster, das auf  einen senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden An  satzstutzen aufgesetzt ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Herstellung eines kristallisierten Halbleiterstoffes nach Patentanspruch 11 des Haupt patentes, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die durch die Gasentladung einer starken Erwärmung aus gesetzten, im Entladungsgefäss befindlichen und nicht als Träger des Niederschlages dienenden Flächen ge kühlt sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die gekühlten Flächen aus gut wärmeleitendem Material bestehen. 2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlten Flächen aus Me tall bestehen. 3.

   Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekühlten Flächen aus Kup fer bestehen. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die gekühlten Flächen zur Auf nahme einer Kühlflüssigkeit doppelwandig ausgebildet sind. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass bei Gleichstrombetrieb die nicht dem Niederschlag dienende Elektrode gekühlt ist. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode ein senkrecht ange ordnetes flüssigkeitsgekühltes Kupferrohr ist, ober halb dessen sich die ebenfalls senkrecht angeordnete Kathode mit einem aus dem Halbleiterstoff bestehen den, nach unten hängenden Schmelztropfen befindet. 7.

   Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode als flüssigkeitsgekühl- ter Ring ausgebildet ist, welcher die aus dem Halb leiterstoff bestehende senkrechte Kathode derart um gibt, dass eine mittlere Schmelzzone an der Kathode entsteht, und dass Mittel vorgesehen sind, welche die festen Kathodenenden nach Massgabe des Kristall wachstums nach oben und unten auseinanderziehen. B. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass eine Rüttelvorrichtung zum Er schüttern mindestens eines Teiles der gekühlten Flä chen vorgesehen ist. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere senkrechte Elektroden derart angeordnet sind, dass Schmelztropfen an deren unteren Enden entstehen. 10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäss metallen ist und mit einem Beobachtungsfenster versehen ist, das am Ende eines Ansatzstutzens angeordnet ist.