DE1063870B - Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Zuechten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Zuechten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium

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DE1063870B
DE1063870B DEW19333A DEW0019333A DE1063870B DE 1063870 B DE1063870 B DE 1063870B DE W19333 A DEW19333 A DE W19333A DE W0019333 A DEW0019333 A DE W0019333A DE 1063870 B DE1063870 B DE 1063870B
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Gustav Weissenberg
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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum tiegellosen Züchten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum trägerfreien Herstellen von physikalisch reinsten Metallen oder Metalloiden, wie Silicium, Germanium u. ä.
  • Nach der vorliegenden Erfindung werden reinstherstellbare Verbindungen, die verdampfbar sind, mit Dämpfen von Elementen, die in der Lage sind, exotherm mit der Nichtrnetallkomponente der erstgenannten Verbindung zu reagieren, gemischt und durch Wärmezufuhr zur Reaktion gebracht. Die bei dieser Reaktion auftretende Wärme wird ganz oder zum Teil zum Erhitzen eines oder mehrerer Saatkristalle verwendet, damit an der Oberfläche dieser eine Temperatur herrscht, bei der die bei der Reaktion entstehenden Metallatome in das Gitter des Saatkristalls eingebaut werden können. Gemäß der Wachstumsgeschwindigkeit des Saatkristalls wird er so aus der Zone der Erhitzung gebracht, daß nur seine dem reagierenden Dampfstrahl zugewandte Seite in der Zone der notwendigen Erhitzung zu liegen kommt. Zur Modifizierung des Temperaturablaufes in der reagierenden Flamme kann gegebenenfalls Neutralgas der zu zersetzenden Verbindung und/oder der reagierenden zweiten Komponente zugemischt werden. Auch können der einen oder der anderen oder beiden Komponenten ein oder mehrere zersetzbare Dämpfe anderer Metalle zugesetzt werden.
  • Beispielsweise wird reinstes Silan in einem Chlorstrom verbrannt, wobei zum Teil Silicium und Chlorwasserstoff entsteht. Diese Reaktion ist stark exotherm, so. daß sie in der Lage ist, die Erhitzung eines Saatkristalls auf die zur Anlagerung notwendige Temperatur zu bewirken. Die Rückreaktion
    4HC1+Si-->SiC14+2H2
    kann teilweise unterdrückt werden, indem man durch große Gasgeschwindigkeiten für schnelles Abkühlen der Produkte der ersten Reaktion Sorge trägt.
  • In der Abbildung ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt. In einem vakuumdichten Gefäß 1 befindet sich ein Saatkristall 2, beispielsweise aus Silicium. Dieser ist auf einem in Achse beweglichen Stab befestigt. Durch ein vakuumdichtes Lager 4 im Gehäuse 1 kann der Stab 3 durch eine Automatik 5 auf und ab bewegt werden. 6 ist die Düsenanordnung. Bei 7 tritt beispielsweise Silandampf unter hohem Druck, bei 8 Chlordampf ein. 10 ist eine Zündvorrichtung, die die nun gemischten Dämpfe zündet. Es brennt dann eine heiße Flamme von der Düse zum Saatkristall und erhitzt ihn auf ; eine solche Temperatur, die ermöglicht, daß die bei der Reaktion frei werdenden Siliciumatome in das Gitter des Saatkristalls eingebaut werden. 9 ist eine Kühlung des Stabes und des Kristalls, damit das Wachstum nur in Stabachse, der Flamme entgegen, erfolgt. Durch die Automatik 5 wird der Stab mit dem Wachsen des Saatkristalls gemäß seiner Wachstumsgeschwindigkeit so kontinuierlich verschoben, daß die Oberfläche immer in der Zone der notwendigen Temperatur der Flamme liegt. Bei 11 entweichen die Abgase und können wieder aufgearbeitet werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum tiegellosen Züchten von Einkristallen aus hochreinem Silicium oder Germanium, wobei verdünnte flüchtige Wasserstoffverbindungen der genannten Stoffe auf eineu hocherhitzten Keimkristall thermisch dissoziier werden und wobei der durch die Zerfallsprodukte wachsende Kristall nach Maßgabe der Wachstumsgeschwindigkeit in Axialrichtung aus dei Erhitzungszone herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Wasserstoffverbindungen mit reaktionsfähigen Fremdgasen verdünnt werden und das brennende Gasgemisch durch eine Düse mit hoher Geschwindigkeit auf den Kristall gerichtet und entzündet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modifizierung der Reaktion einem oder beiden Dämpfen ein oder mehrere Neutralgase zugemischt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder dem anderen oder beider Reaktionspartnern vor Verbrennung ein oder mehrere weitere Reaktionspartner zugemischt werden.
  4. 4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gefäß (1) Mischdüsen (6) für die Reaktionspartner vorgesehen sind, daß eine Zündvorrichtung am Ende der Düse angeordnet ist und daß in Richtung der Flamme ein oder mehrere Saatkristalle (2) an einer Stange (3) sä beweglich angeordnet sind, daß die Oberfläche des oder der Saatkristalle durch eine Automatik (5) stets in der Zone der fürs Wachstum notwendigen Temperatur gehalten wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 525 I02.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1152197B (de) * 1960-10-10 1963-08-01 Western Electric Co Verfahren zum Herstellen von Halbleiteranordnungen durch pyrolytisches Aufbringen von Halbleiterschichten auf eine Halbleiterunterlage
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BE525102A (de) * 1952-12-17 1900-01-01

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