DE1007439B

DE1007439B - Semiconductor arrangements with silicon as the basic semiconductor material

Info

Publication number: DE1007439B
Application number: DES33853A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Bischoff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-06-13
Filing date: 1953-06-13
Publication date: 1957-05-02

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist seit langem bekannt, Silizium nach dem sogenannten Gattermann-Verfahren herzustellen. Dieses Verfahren ist seinerzeit von Gattermann angegeben worden und geht nach der folgenden Reaktionform vor sich:It has long been known to produce silicon using the so-called Gattermann process. This The method was specified by Gattermann at the time and takes the following form of reaction in front of you:

Si O₂ + 2 Mg ^. Si + 2 MgOSi O ₂ + 2 Mg ^. Si + 2 MgO

Der Umsetzungsprozeß, bei dem reines Silizium entsteht, geht sehr schnell unter großer Hitzeentwicklung vor sich, da es sich um eine exotherme Reaktion handelt. Man hat aus diesem Grunde schon immer hitzebeständige Gefäße verwendet, im kleinen Maßstab Jenaer Glasrohr, im technischen Maßstab Schamottetiegel. The conversion process, in which pure silicon is produced, takes place very quickly and generates a great deal of heat because it is an exothermic reaction. For this reason you always have Heat-resistant vessels used, on a small scale Jena glass tube, on a technical scale fireclay crucibles.

Es ist ferner nach der USA.-Patentschrift 2 402 662 bekannt, ein Silizium für Halbleiterzwecke herzustellen, welches größenordnungsmäßig nur 1% fremder Bestandteile, darunter 0,007% Magnesium und 0,011% Phosphor, enthält.It is also known from US Pat. No. 2,402,662 to produce silicon for semiconductor purposes, which is of the order of magnitude only 1% foreign components, including 0.007% magnesium and Contains 0.011% phosphorus.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß selbst dieser hohe Reinheitsgrad für viele Zwecke der Halbleitertechnik noch nicht ausreicht, und stellt sich deshalb die Aufgabe, Silizium herzustellen, dessen Reinheitsgrad höher als 99%, und zwar mindestens 99,95 °/o und gegebenenfalls 99,99% oder mehr beträgt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dann die noch vorhandenen Verunreinigungen an Magnesium, welche durch das Herstellungsverfahren bedingt sind, bedeutungslos werden.The invention is based on the knowledge that even this high degree of purity can be used for many purposes in semiconductor technology is not yet sufficient, and therefore the task is to produce silicon, its degree of purity higher than 99%, namely at least 99.95% and optionally 99.99% or more. It has it has been shown that the remaining magnesium impurities, which are caused by the Manufacturing processes are conditioned, become meaningless.

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiteranordnungen mit Silizium als Halbleitergrundmaterial, beispielsweise Richtleiter, Transistoren, Detektoren, Photozellen, Heißleiter od. dgl. Bei solchen Halbleiteranordnungen ist erfindungsgemäß als Halbleiter ein aus Siliziumoxyd und. Magnesium mit Reinheitsgraden von mindestens 99,95%, vorzugsweise mindestens 99,999%, nach dem Magnesothermieverfahren hergestelltes Silizium verwendet.The invention relates to semiconductor arrangements with silicon as the semiconductor base material, for example Directional conductors, transistors, detectors, photocells, thermistors or the like. In such semiconductor arrangements is according to the invention as a semiconductor made of silicon oxide and. Magnesium with degrees of purity of at least 99.95%, preferably at least 99.999%, according to the magnesothermal process manufactured silicon is used.

Bezüglich der Reinheit sowohl des hergestellten Siliziums als auch der Ausgangsstoffe Siliziumdioxyd und Magnesium ist zu sagen, daß es in erster Linie —■ nämlich für den beispielsweise genannten Verwendungszweck als Halbleiter — darauf ankommt, daß sich die Reinheit auf Stoffe bezieht, welche die Halbleitereigenschaften nicht beeinträchtigen. Die Anwesenheit gewisser Mengen von anderen Halbleitern und auch von inaktiven Substanzen, wie z. B. Sauerstoff, ist hierbei weniger wichtig. Es ist hierbei sogar unter Umständen zweckmäßig, daß andere Halbleitersubstanzen, ζ. B. Bor oder eine entsprechende Mischung und/oder Legierung von Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems in gewissen Spuren in den Materialien enthalten sind. Die angegebenen Reinheitsgrade beziehen sich daher Vorzugs-Halbleiteranordnungen mit Silizium
als HalbleitergrundmaterialWith regard to the purity of both the silicon produced and the starting materials silicon dioxide and magnesium, it should be said that primarily - namely for the purpose mentioned as a semiconductor - it is important that the purity relates to substances that do not impair the semiconductor properties . The presence of certain amounts of other semiconductors and also of inactive substances, such as. B. Oxygen is less important here. It is even advisable here under certain circumstances that other semiconductor substances, ζ. B. boron or a corresponding mixture and / or alloy of elements of III. and V. Group of the Periodic Table are contained in certain traces in the materials. The specified degrees of purity therefore relate to preferred semiconductor arrangements with silicon
as a semiconductor base material

Anmelder:Applicant:

Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,Siemens Sd Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 4Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 4

Dr. Friedrich Bischoff, Hagen (Westf.),
ist als Erfinder genannt wordenDr. Friedrich Bischoff, Hagen (Westphalia),
has been named as the inventor

weise auf Stoffe mit aktivem Störstellencharakter, wie sie in bekannter Weise als Donatoren oder Akzeptoren in Halbleitersubstanzen eingeführt werden, welche zum Aufbau von Richtleitern, Transistoren, Detektoren, Photozellen, Heißleitern u. dgl. dienen.wise to substances with an active impurity character, as they are known as donors or acceptors are introduced into semiconductor substances, which are used to build directional conductors, transistors, detectors, Photocells, thermistors and the like are used.

In der Zeichnung Fig. 1 bis 3 sind einige Ausführungsformen der Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing Figs. 1 to 3 are some embodiments the device for performing the method according to the invention, for example.

Fig. 1 zeigt ein im Raum angeordnetes rohrförmiges Gefäß 1 aus Quarzglas, in das eine Mischung 2 aus Siliziumdioxyd und Magnesium eingebracht ist. Die Erhitzung erfolgt vom Boden des Gefäßes her mittels einer Heizvorrichtung 3. Der Prozeß geht entweder in Luft oder im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere Edelgas, z. B.Helium oder Krypton, oder auch einem reinen Gas, wie Stickstoff, vor sich.1 shows a tubular vessel 1 made of quartz glass, arranged in space, into which a mixture 2 of Silicon dioxide and magnesium is introduced. The heating takes place from the bottom of the vessel by means of a heating device 3. The process takes place either in air or in a vacuum or in a protective gas atmosphere, especially noble gas, e.g. E.g. helium or krypton, or a pure gas such as nitrogen, in front of you.

Um die Oberfläche der Gefäßwand relativ zum Volumen des Reaktionsgemisches möglichst gering zu machen, sind gemäß den Fig. 2 und 3 Gefäße in Form eines Bechers 4 oder einer Schale 5 vorgesehen, in denen die Reaktion vor sich geht. Die Oberfläche des Bechers 4 ist innen mit einem Überzug aus Siliziumkarbid 6 versehen. Die Schale ist innen mit einem Überzug 7 aus reinstem Silizium geschützt.In order to minimize the surface area of the vessel wall relative to the volume of the reaction mixture make, according to FIGS. 2 and 3, vessels in the form of a cup 4 or a bowl 5 are provided in where the reaction is going on. The surface of the cup 4 is coated on the inside with silicon carbide 6 provided. The shell is protected on the inside with a coating 7 made of the purest silicon.

709 507/348709 507/348

Claims

Claim:

Semiconductor arrangements with silicon as the basic semiconductor material, For example, directional conductors, transistors, detectors, photocells, thermistors or the like, characterized in that a silicon oxide and magnesium with degrees of purity of at least 99.95%, preferably at least 99.999% silicon produced by the magnesothermal process is used.

Considered publications:

U.S. Patent No. 2402,662;

Magazine for anorg. Chemie, Vol. 265, 1951, p. 189, 194, 195;

Gmelin-Kraut, Handb. Der Inorganic Chemistry, 7th Edition, Vol. 3, p. 107;

Ullmann, Encyclopedia of Technical Chemistry, 2nd edition, Vol. 9, p. 484;

Chemisches Zentralblatt, 1950, II, p. 148.

1 sheet of drawings