DE1119837B - Verfahren zum UEberziehen von Oberflaechen einschliesslich Siliciumoberflaechen mit Silicium - Google Patents

Verfahren zum UEberziehen von Oberflaechen einschliesslich Siliciumoberflaechen mit Silicium

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DE1119837B
DE1119837B DEM44530A DEM0044530A DE1119837B DE 1119837 B DE1119837 B DE 1119837B DE M44530 A DEM44530 A DE M44530A DE M0044530 A DEM0044530 A DE M0044530A DE 1119837 B DE1119837 B DE 1119837B
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DEM44530A
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Inventor
Michel Boudart
Peter Immanuel Pollak
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Merck and Co Inc
Original Assignee
Merck and Co Inc
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHES
kl. 12i
INTERNAT. KL. C Ol
M 44530 IVa/12 i
ANMELDETAG: 3. MÄRZ 1960
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 21. DEZEMBER 1961
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Siliciumschicht auf Trägern aus verschiedenartigen Werkstoffen, wie Quarz, Glas, keramischen Stoffen und Metallen, wie Kupfer, Titan, Zinn, Platin, Gold, Aluminium, Kohlenstoff, Antimon, Arsen, Germanium oder Silicium selbst.
Silicium wird für die empfindlichen elektronischen Vorrichtungen verwendet und findet weitverbreitete Verwendung in Halbleiter- und Transistorgeräten. Die verfahrensgemäß hergestellten Siliciumschichten können in photoelektrischen Geräten, thermoelektrischen Geräten, Transistoren, Gleichrichtern, Metallspiegeln, Sonnenstrahlenbatterien, Ultrarotfenstern und anderen von der Wirkung des Lichtes Gebrauch machenden Vorrichtungen Anwendung finden.
Gemäß der Erfindung wird Silicium in festem Zustand mit atomarem Wasserstoff umgesetzt, so daß sich Siliciumhydridkomplexe (SiHn worin χ = 1 bis 3 bedeutet) bilden, die aus dem die Wasserstoffatome erzeugenden Feld herausgeführt werden und sich zersetzen, wobei das Silicium auf einer außerhalb des die Wasserstoffatome erzeugenden Feldes befindlichen Fläche abgeschieden wird.
Nach einer Ausführungsform wird die Umsetzung in einem geschlossenen Gefäß durchgeführt, welches mit einem Wasserstoffumlauf ausgestattet ist. Über einem Teil des Reaktionsgefäßes ist ein Mikrowellengenerator angeordnet, und in dem Gefäß befindet sich innerhalb des von dem Mikrowellengenerator erzeugten Feldes ein Siliciumstab. Wasserstoff wird in das Reaktionsgefäß bei Raumtemperatur und bei einem bestimmten Druck eingeführt, und die Wasserstoffatome werden dann in einer elektrodenlosen Entladung, z. B. in einem Mikrowellengenerator, erzeugt. Die Wasserstoffatome reagieren mit dem Silicium unter Bildung von Siliciumhydridkomplexen (SiHx, worin χ den Wert 1 bis 3 hat). Diese Komplexe werden aus dem Feld des Mikrowellengenerators herausgeführt und zersetzen sich, wobei sich Silicium auf der Innenfläche des Reaktionsgefäßes abscheidet.
Das Reaktionsgefäß kann aus jedem beliebigen dielektrischen Werkstoff, wie Quarz oder Glas, hergestellt sein, der mit den Wasserstoffatomen nicht reagiert. Das Reaktionsgefäß kann entweder ein mit Wasserstoffumlauf ausgestattetes geschlossenes Gefäß sein, oder es kann Einlaß- und Auslaßöffnungen besitzen, so daß der Wasserstoffstrom am einen Ende ein- und am anderen Ende austreten kann.
Der Druck in dem Reaktionsgefäß während der Reaktion kann zwischen 10 und 1000 μ Hg liegen, liegt jedoch vorzugsweise bei 100 μ Hg.
Das Silicium kann sich an jeder beliebigen Stelle Verfahren zum Überziehen von Oberflächen einschließlich Siliciumoberflächen
mit Silicium
Anmelder:
Merck & Co., Inc., Rahway, N. J. (V. St. A.)
Vertreter: E. Maemecke, Berlin-Lichterfelde West,
und Dr. W. Kühl, Hamburg 36, Esplanade 36 a,
Patentanwälte
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. März 1959 (Nr. 801690)
Michel Boudart, Princeton, N. J.,
und Peter Immanuel Pollak,
Scotch Plains, N. J. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden
im Reaktionsgefäß befinden, muß aber innerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators angeordnet sein. Zur Erzielung der besten Ergebnisse soll das Silicium sich an der Stelle befinden, an der die höchste Konzentration an Wasserstoffatomen herrscht, und die maximale Oberfläche des Siliciums soll den Wasserstoffatomen ausgesetzt werden.
Die erfindungsgemäß abgeschiedene dünne Siliciumschicht kann, wie oben angegeben, auf der Innenseite des Reaktionsgefäßes erzeugt werden, oder falls man das Silicium auf einem besonderen Metall, wie Kupfer, Kohlenstoff, Arsen, Antimon, Titan, Germanium oder Zinn, abscheiden will, kann man ein Stück des betreffenden Stoffes in das Reaktionsgefäß einbringen. Das Metall wird außerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators angeordnet, und das Silicium scheidet sich auf ihm ab.
Man kann die Siliciumschicht von der Unterlage ablösen, und zwar entweder indem man das Ganze auf den Schmelzpunkt der Unterlage erhitzt, so daß die Siliciumschicht übrigbleibt, oder nach chemischen Ätzverfahren oder aber indem man den Verbundkörper physikalisch zerschneidet, so daß die Siliciumschicht abgetrennt wird.
109 750/505
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Reinigung von Silicium angewandt werden. Das verunreinigte Silicium wird in das Feld des Mikrowellengenerators eingebracht und mit Wasserstoffatomen umgesetzt. Die sich hierbei bildenden Siliciumhydridkomplexe werden aus dem Feld des Mikrowellengenerators herausgeführt und zersetzen sich, wobei Silicium auf einem reinen Siliciumstab abgeschieden wird, der sich außerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators befindet.
Beispiel 1
Ein geschlossenes Reaktionsgefäß aus Quarz von einem Inhalt von 11 ist mit einem Wasserstoffumlauf ausgestattet. Über einem Teil des Reaktionsgefäßes wird ein Mikrowellengenerator angeordnet, und innerhalb des Reaktionsgefäßes wird in dem Feld des Mikrowellengenerators eine Siliciumplatte von 5 cm2 Oberfläche abgestützt. Bei einem Druck von 1 bis 100 μ Hg wird in dem Gefäß innerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators Wasserstoff umgewälzt. Nach 3 Stunden hat sich eine dünne Siliciumschicht auf den Wandungen des Reaktionsgefäßes hinter dem Feld des Mikrowellengenerators abgeschieden.
Beispiel 2
Ein offenes Reaktionsgefäß aus Glas von einem Inhalt von 11 ist mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung versehen. Außerhalb des Reaktionsgefäßes befindet sich ein Mikrowellengenerator, der das Gefäß teilweise bedeckt. Innerhalb des Reaktionsgefäßes ist in dem Feld des Mikrowellengenerators eine Siliciumplatte von 5 cm2 Oberfläche angeordnet, und Wasserstoff wird bei einem Druck von 1 bis 100 μ Hg durch das Feld des Mikrowellengenerators geleitet. Nach 3 Stunden hat sich das Silicium auf den Wandungen des Reaktionsgefäßes hinter dem Feld des Mikrowellengenerators abgeschieden.
Beispiel 3
wenden und das Silicium auf beiden Metallen abscheiden.
Beispiel 4
Auf Quarz, Glas oder Metallen, wie Kupfer, Kohlenstoff, Arsen, Antimon, Titan, Germanium oder Zinn, abgeschiedene Sih'ciumschichten lassen sich leicht von dem Träger ablösen, indem man auf den Schmelzpunkt des Trägers, jedoch nicht auf den
ίο Schmelzpunkt des Siliciums, erhitzt, so daß die Siliciumschicht ohne Träger hinterbleibt. Das Silicium kann von dem Träger auch auf chemischem oder mechanischem Wege, z. B. durch Abschneiden des Trägers, abgelöst werden. Die Art, auf welche der Träger entfernt wird, richtet sich nach den jeweiligen chemischen und physikalischen Eigenschaften des Trägers.
Beispiel 5
Reinigung von Silicium
Ein offenes Reaktionsgefäß aus Quarz von 11 Inhalt ist mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung ausgestattet. Außerhalb des Reaktionsgefäßes ist ein Mikrowellengenerator angeordnet, der das Gefäß teilweise bedeckt. In dem Gefäß wird innerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators eine Platte aus minderwertigem, polykristallinem Silicium von 6 cm2 Oberfläche angeordnet, welche kleine Mengen an Verunreinigungen enthält. Weiterhin ist in dem Reaktionsgefäß außerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators ein Siliciumeinkristall angeordnet. Dieser Einkristall wird auf 1200° C erhitzt. Durch das Gefäß wird Wasserstoff geleitet.
Nach 3 'Stunden hat sich eine monokristalline Siliciumschicht auf dem Siliciumeinkristall abgeschieden. Dieser Einkristall besteht aus praktisch reinem Silicium und enthält keine der Verunreinigungen, die sich in dem polykristallinen Silicium finden. Auf diese Weise ist es möglich, reines Silicium durch dieses Übertragungsverfahren zu gewinnen.
Ein geschlossenes Reaktionsgefäß aus Glas von einem Inhalt von 11 ist mit einem Wasserstoffumlauf ausgestattet. Ein Mikrowellengenerator befindet sich außerhalb des Reaktionsgefäßes in einer derartigen Stellung, daß er das Gefäß teilweise bedeckt. In dem Gefäß befindet sich innerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators eine Siliciumplatte von 5 cm2 Oberfläche und außerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators ein Kupferring von 5 cm Durchmesser. In dem Gefäß wird innerhalb des Feldes des Mikrowellengenerators bei einem Druck von 1 bis 100 μ Hg Wasserstoff umgewälzt. Nach 3 Stunden hat sich Silicium auf dem Kupferring abgeschieden.
Die obige Reaktion kann in gleicher Weise durchgeführt werden, indem man den Kupferring durch ein Stück Kohle, Arsen, Antimon, Titan, Germanium oder Zinn ersetzt, wobei das Silicium auf dem jeweiligen Metall abgeschieden wird. Man kann auch zwei oder mehrere dieser Metalle gleichzeitig ver-

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Überziehen von Oberflächen einschließlich Siliciumoberflächen mit Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehenden Oberflächen mit unbeständigen Hydriden des Siliciums, der Zusammensetzung SiHx, worin x einen Wert von 1 bis 3 hat, und die durch Umsetzung von Silicium mit atomarem Wasserstoff gebildet werden, außerhalb des Feldes, in welchem der atomare Wasserstoff erzeugt wird, in Berührung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Reinigung von Silicium angewendet wird, indem die Siliciumhydride aus unreinem Silicium hergestellt werden und die Abscheidung des Siliciums aus den unbeständigen Siliciumhydriden an reinem Silicium erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Comptes rendnes, 1904, Bd. 138, S. 1040 bis 1042 und 1169/1170.
© 109 750/505 12.61
DEM44530A 1959-03-25 1960-03-03 Verfahren zum UEberziehen von Oberflaechen einschliesslich Siliciumoberflaechen mit Silicium Pending DE1119837B (de)

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NL (1) NL249150A (de)
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CH396854A (de) 1965-08-15

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