DE1170913B - Verfahren zur Herstellung von kristallinem Silicium in Stabform - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: COIb

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 12 i-33/02

1170 913
J 18555 IVa/12 i
11. August 1960
27. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von sehr reinem kristallinem Silicium. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von sehr reinen kristallinen Siliciumstäben aus Stücken oder Granalien aus Silicium.

Es besteht ein steigendes Bedürfnis für kristallines Silicium von sehr großer Reinheit, das in elektronischen Vorrichtungen, wie Gleichrichtern und Transistoren, verwendet wird. Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von kristallinem Silicium ίο bekannt, von denen die meisten auf der Zersetzung einer flüchtigen Siliciumverbindung auf einer heißen Oberfläche beruhen, wodurch die Siliciumkristalle auf der Oberfläche wachsen. Durch vorsichtige Auswahl der Rohstoffe, der Art der heißen Oberfläche und der Reaktionsbedingungen ist es möglich, Silicium zu erhalten, das nur geringe Mengen Verunreinigungen aufweist. Es besteht trotzdem das Bedürfnis, ein Material von noch größerer Reinheit zu erhalten, als es gewöhnlich durch eine direkte Zersetzung in der angegebenen Weise erhältlich ist, und es wurden Maßnahmen entwickelt, durch die der Siliciumniederschlag weitergereinigt werden kann. Eine sehr wirksame Maßnahme zur Reinigung besteht darin, daß mit dem kristallinen Silicium ein Zonenschmelzverfahren durchgeführt wird. Es ist weiterhin bekannt, die Zonenschmelztechnik anzuwenden, um eine Verteilung der Verunreinigungen oder eine Abscheidung der Verunreinigungen in dem Silicium vorzunehmen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Siliciumstück, welches einer derartigen Zonenschmelzbehandlung zu beliebigem Zweck unterworfen wird, in länglicher Form, vorzugsweise in Stabform, vorliegen und einen im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen sollte. Dabei kann nämlich eine gleichmäßige Erwärmung zwecks Aufrechterhaltung der sich bewegenden Schmelzzone besser durchgeführt werden, ohne daß Verunreinigungen durch die Heizmittel eingeführt werden, beispielsweise durch Anwendung eines Strahlungserhitzers in Form eines Ringes, der um das SiIiciumstück herum angeordnet ist, jedoch mit diesem nicht in Berührung tritt. Die Schmelzzone kann sich dabei über einen beträchtlichen Weg erstrecken, so daß beispielsweise bei einer Zonenschmelzbehandlung der Hauptanteil der Verunreinigungen auf eine verhältnismäßig kurze Länge an ein Ende des Stückes übertragen werden kann.

Es ist bekannt, einen Siliciumstab, welcher für die Weiterbehandlung durch das Zonenschmelzen geeignet ist, dadurch herzustellen, daß eine flüchtige SiIiciumverbindung auf der Oberfläche eines elektrisch erwärmten Drahtes als Trägerkörper niedergeschlagen Verfahren zur Herstellung von kristallinem
Silicium in Stabform

Anmelder:

Imperial Chemical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr

und Dipl.-Ing, S. Staeger, Patentanwälte,

München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:

George Oswald Morris, Widnes (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 14. August 1959 (27 831),
vom 15. Juli 1960

wird. Die Oberfläche des Trägerkörpers ist jedoch gering, so daß die Verarbeitung langsam vonstatten geht und sehr große Sorgfalt aufgewendet werden muß, um sicherzugehen, daß der Stab sich mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt aufbaut und infolge örtlicher Überhitzung nicht bricht.

Die beträchtlichen Schwierigkeiten der Abscheidung von Silicium auf einem erwärmten Träger können vermieden werden, wenn es nicht erforderlich ist, das Material in Stabform zu erzeugen. Es ist beispielsweise bekannt, Silicium von hohem Reinheitsgrad dadurch herzustellen, daß eine flüchtige Siliciumverbindung innerhalb eines heißen Rohres zersetzt wird, welches vorzugsweise aus einen hohen Reinheitsgrad aufweisendem Siliciumdioxyd besteht. Die Zersetzung beginnt dabei an den heißen Wandungen des Rohres und kann fortgesetzt werden, bis das Rohr vollkommen mit einer Masse von Siliciumkristallen gefüllt ist. Dieses Silicium kann dann aus dem Rohr gebrochen werden, und die sich ergebenden Siliciumstücke können mechanisch und durch chemische Mittel von den Siliciumdioxydteilchen des Rohres befreit werden. Eine in dieser Weise durchgeführte Abscheidung des Siliciums geht rascher vor sich und läßt sich leichter kontrollieren als die Abscheidung auf einem Träger, jedoch besitzt das Produkt nicht eine geeignete Form für die Weiterverwendung beim Zonenschmelzverfahren. Es ist naturgemäß möglich, die Siliciumstücke durch Schmelzen und Vergießen in einen Tiegel oder eine Form entsprechender Gestalt in Stabform zu bringen. Wenn jedoch ein Pro-

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dukt von so großer Reinheit hergestellt werden soll, wie es für elektronische Anwendungen erforderlich ist, besitzt dieses Verfahren Nachteile, weil unvermeidbare Verunreinigungen von den Wandungen des Tiegelmaterials eingebracht werden.

Es wurde nun gefunden, daß Stücke aus Silicium in eine Stabform durch Anwendung der fraktionierten Schmelztechnik übergeführt werden können, ohne daß eine beträchtliche Verunreinigung durch die Wandungen eines Gefäßes eingebracht werden. Stücke aus Silicium, welche gemäß der Erfindung in Stabform übergeführt werden können, können in an sich bekannter Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Zersetzen einer flüchtigen Siliciumvertungen sind dabei derart angeordnet, daß die Schmelzzone genügend schmal aufrechterhalten wird und sie so in einem Zustand der Aufhängung zwischen der Unterfläche des Stabes und den darunterliegenden Siliciumstücken verbleibt.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß, wenn eine Aufhängevorrichtung angewandt wird, die etwa den halben Durchmesser des das Silicium aufnehmenden Rohres besitzt, verhindert werden kann, daß die Schmelzzone mit den Wandungen des Rohres in Berührung kommt und daß weiterhin beim Senken der Schmelzzone durch die Siliciumstücke diese Stücke geschmolzen und nach und nach von den Wandungen des Rohres abgezogen werden und in den

bindung innerhalb eines heißen Reaktionsrohres in 15 Boden der Schmelzzone gelangen, so daß die Siliciumder angegebenen Weise. stücke sich nicht mit der Wandung in Berührung be

finden, wenn sie in ihrem heißesten Zustand vorliegen. Der Übertritt von verunreinigendem Material aus der Wandung in das Silicium wird auf diese Weise vermieden. Wenn eine Induktionserwärmung zur Aufrechterhaltung der Schmelzzone verwendet wird, kann ein Schwebeeffekt hervorgerufen werden, der die Oberflächenspannung unterstützt, wodurch die Siliciumstücke von der Rohrwandung in die geschmolzene Zone gezogen werden, und es wird vorteilhaft mit einer derartigen Erwärmung gearbeitet, da hierdurch die Kontrolle des Verfahrens vereinfacht wird, obwohl dies nicht wesentlich ist.

Als weitere vorteilhafte Maßnahme, um den Über-

ciumeinsatzes eine Schmelzzone waagerechten Quer- 30 gang von Verunreinigungen in das Silicium aus dem Schnitts erzeugt, diese Schmelzzone mit einer Auf- Rohr zu vermeiden, werden die Wandungen von

außen gekühlt, vorzugsweise mittels eines Luftstromes

Die Erfindung betrifft also ein sehr brauchbares Verfahren zur Herstellung von einen hohen Reinheitsgrad aufweisenden Siliciumstäben, ohne daß das umständliche Verfahren der Abscheidung von Silicium auf einem erwärmten Träger durchgeführt werden muß.

Die Erfindung betrifft nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von kristallinem Silicium in Stabform durch Schmelzen von Siliciumstücken oder Granalien und Ausziehen des erstarrenden Siliciums aus einer Schmelzzone, und das Neue der Erfindung besteht darin, daß man das stückige Silicium in ein senkrecht stehendes Rohr einbringt, in dem oberen Teil des SiIi-

hängevorrichtung, deren Querschnitt etwa die Hälfte des Rohrquerschnitts beträgt, in Berührung bringt, so daß ein Teil der festen Phase des Siliciums, das zunächst aus der geschmolzenen Zone erstarrt, an dieser Aufhängevorrichtung haftenbleibt, während gleichzeitig die Schmelzzone durch die Siliciummasse nach unten bewegt wird.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden Siliciumstücke in ein senkrecht stehendes Siliciumdioxydrohr eingebracht, das am unteren Ende geschlossen ist und vorzugsweise einen Durchmesser von 25 mm besitzt und zentral in dieses Rohr wird eine kurze Länge eines Stabes von etwa 12 mm Durchmesser eingebracht, der vorzugsweise aus einem Metall oder einem Metalloid oder Graphit besteht, wobei aber auch ein nichtmetallisches Material, beispielsweise ein Keramikstück, angewandt werden kann, und die Unterfläche dieses Stabes berührt die Oberfläche der Siliciummasse und wird mit Bezug auf das Siliciumdioxydrohr abgestützt, so daß er in der angegebenen Weise als Aufhängevorrichtung wirkt. In dem oberen Teil der Siliciummasse wird dann eine Schmelzzone gebildet, und diese bewegt sich nach unten durch die Masse hindurch, indem das Siliciumdioxydrohr und der Inhalt desselben nach oben mit Bezug auf eine Heizvorrichtung bewegt werden, wobei die Heizvorrichtung aus einer Induktionsheizschlange oder einer Strahlungsheizvorrichtung besteht, die eng um das Rohr herum angeordnet ist. In dem Maße, wie die Schmelzzone sich nach unten bewegt, wird das Silicium nach und nach wieder fest, und der obere Teil desselben erstarrt am Ende der Aufhängevorrichtung und wächst dann von dieser nach unten in Form eines Siliciumstabes weiter, während die Schmelzzone nach und nach wieder aufgefüllt wird durch das Aufschmelzen der Siliciumstücke an der unteren Oberfläche der Zone. Die Heizvorrich- oder durch Wasserkühlung, so daß zu keinem Zeitpunkt das Rohmaterial mit der heißen Oberfläche des Gefäßes oder Rohres in Berührung kommt.

Die Masse des feinen Ausgangsmaterials besitzt nicht eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit, um die anfängliche Schmelzzone durch Induktionsbeheizung herbeizuführen. Diese anfängliche Schmelzzone kann durch Strahlheizung herbeigeführt werden, und die bevorzugte Induktionsbeheizung kann dann angewandt werden, um die Schmelzzone durch die Masse des Siliciums zu führen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die anfängliche Schmelzzone aber auch dadurch geschaffen werden, daß der Oberflächenschicht der Siliciumstücke Wärme durch die erwähnte Aufhängevorrichtung zugeführt wird. Diese Aufhängevorrichtung kann auf eine solche Temperatur erwärmt werden, daß die mit ihr in Berührung stehenden Siliciumstücke auf ihren Schmelzpunkt gebracht werden. Die Erwärmung kann durch Strahlung erfolgen, oder wenn eine nicht leitende Aufhängevorrichtung, beispielsweise eine solche aus keramischem Material verwendet wird, kann diese mittels einer elektrischen Widerstandswicklung erwärmt werden. Wenn die Aufhängevorrichtung in Form eines Stabes aus leitendem Metall oder Graphit vorliegt, so kann dieser auf die erforderliche Temperatur durch Induktionsbeheizung unter Anwendung einer Hilfsinduktionswicklung gebracht werden, oder die gleiche Wicklung wird dann dazu verwendet, die Schmelzzone durch die Masse des Siliciums zu bewegen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Aufhängevorrichtung aus einem Material bestehen muß, das durch geschmolzenes Silicium benetzt wird, so daß beim Erkalten das fest werdende Silicium daran haftet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die im folgenden in Verbindung mit den

Zeichnungen erläutert wird, findet ein vorher hergestellter Siliciumstab als Aufhängevorrichtung Anwendung.

In Fig. 1 ist die Apparatur beim Beginn der Behandlung dargestellt, und Siliciumstücke 2 sind in ein Siliciumdioxydrohr 1 eingefüllt, daß außen durch in der Zeichnung nicht dargestellte Wasserdüsen gekühlt wird. Ein Siliciumstab 3 ist an seinem oberen Ende an in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel angehängt, erstreckt sieht zentral in das Innere des Rohres 1 und steht mit seinem unteren Ende mit der Oberfläche der Siliciumstücke 2 in Berührung. In der Nähe des oberen Endes des Stabes 3 befindet sich ein Strahlungsheizring 4, und in etwa der gleichen Ebene wird das äußere Rohr 1 von einer Induktionsheizwicklung 5 umgeben. Bei der in F i g. 1 dargestellten Apparatur ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung vorgesehen, mittels deren ein Strom eines inerten oder reduzierenden Gases in das Innere des Rohres 1 und auf die Oberfläche des Siliciums geblasen werden kann, um den Eintritt von Luft zu verhindern. Die Apparatur kann aber auch von einem Mantel umgeben sein, durch den das Schutzgas streicht. Das Verfahren wird dadurch in Gang gesetzt, daß der Heizstab 3 in einer schmalen Zone mittels des Strahlringes 4 erwärmt wird, und zwar so lange, bis diese Zone heiß genug ist, so daß die Erwärmung mit Hilfe der Induktionswicklung fortgesetzt werden kann. Dann wird diese Zone auf ihren Schmelzpunkt gebracht, und an dem Stabe 3 wird eine Schmelzzone von Silicium geschaffen, welche solche Abmessungen besitzt, daß sie aufgehängt bleibt zwischen den festen Siliciumphasen oberhalb und unterhalb derselben, d. h. daß sie nicht unter der Wirkung der Schwerkraft abreißt. Das Rohr 1 und sein Inhalt werden dann nach und nach mit Bezug auf die Induktionswicklung 5 angehoben, so daß die Schmelzzone allmählich durch den Siliciumstab nach unten wandert und schließlich in das obere Ende der Masse der Siliciumstücke 2 vom unteren Ende des Stabes 3 eintritt. Durch allmähliches Anheben des Rohres 1 mit einer geeigneten Geschwindigkeit mit Bezug auf die Induktionswicklung 5 wandert also die Schmelzzone langsam nach unten durch die Masse der Siliciumstücke 2 und es hat sich gezeigt, daß diese Stücke nach und nach von der Wandung des Rohres 1 abgezogen werden und in die geschmolzene Masse eintreten, wo sie schmelzen und diese Zone auffüllen. Diese Zone wird dann oben wieder fest, und hierbei erstreckt sich der ursprüngliche Stab 3 nach unten.

F i g. 2, in der die Teile die gleiche Bezeichnung tragen wie in F i g. 1, zeigt die Apparatur bei der weiteren Durchführung des Verfahrens. Hierbei ist 6 die geschmolzene Zone des Siliciums und 7 der Siliciumstab, welcher nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt worden ist und der durch Festwerden des Materials der Schmelzzone an dem ursprünglichen Stab 3 befestigt worden ist.

Bei Durchführung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens hat es sich als wünschenswert gezeigt, von Zeit zu Zeit die Stellung der Aufhängevorrichtung, d. h. des Stabes 3, mit Bezug auf das Rohr 1 einzustellen, beispielsweise um den glatten Eintritt der Schmelzzone in die Masse der Siliciumstücke von dem unteren Ende des Stabes 3 zu unterstützen oder um zu bewirken, daß ein im wesentlichen gleichmäßiger Querschnitt des Stabes 7 erreicht wird. Durch Einstellung der Lage der Aufhängevorrichtung ist es ebenfalls möglich, den Querschnitt des erzeugten Siliciumstabes zu vergrößern oder zu verkleinern. Wenn beispielsweise die Aufhängevorrichtung kontinuierlich mit Bezug auf das Rohrl angehoben wird, so kann der erzeugte Siliciumstab während des Herstellungsverfahrens ausgezogen werden, und zwar zu einem etwas kleineren gewünschten Durchmesser, wobei jedoch immer vorausgesetzt wird, daß die Ausziehgeschwindigkeit nicht so groß ist, daß die Schmelzzone des Siliciums unterbrochen wird.

Bei der Durchführung des den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahrens wird die Geschwindigkeit, mit der sich die Schmelzzone nach unten durch die Masse der Siliciumstücke bewegt, in gewissem Ausmaß von der Größe der Siliciumstücke des Ausgangsmaterials abhängen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Heizzone ausreichend niedrig sein sollte, damit die Siliciumstücke

ao im wesentlichen vollkommen aufgeschmolzen werden während der Zeit, in der sie sich innerhalb dieser Zone befinden und die Zone durch sie hindurchgeht. Es ist nicht erforderlich, daß das Ausgangsmaterial in einem feinverteilten Zustand vorliegt; vielmehr wurde sogar gefunden, daß es vorteilhaft ist, daß das Material eine ziemlich große Teilchenabmessung besitzt, da hierdurch das erwähnte Abziehen der Teilchen von den Wandungen des Gefäßes oder Rohres unterstützt wird, wenn diese in den Bereich der Schmelzzone gelangen. Die größte zulässige Teilchengröße wird naturgemäß von dem Durchmesser des Rohres abhängen. Eine Teilchengröße bis zu etwa 6 mm ist für ein Reaktionsrohr von 25 mm Durchmesser geeignet, obwohl auch etwas größere Teilchen angewandt werden können. Wenn Siliciumstücke einer Größe bis zu etwa 6 mm in einem Rohr mit einem Durchmesser von 25 mm verarbeitet werden, so ist gefunden worden, daß die Schmelzzone sich hierbei zweckmäßig mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 30 cm pro Stunde durch die Siliciumstücke bewegt.

Ein Siliciumstab, der gemäß dem Verfahren der

Erfindung hergestellt worden ist, beispielsweise in der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Apparatur, kann dann einer Zonenschmelzbehandlung in einer getrennten Apparatur in an sich bekannter Weise unterworfen werden, beispielsweise zum Zweck, das Silicium weiter zu reinigen oder die Verunreinigungen in einer bestimmten Zone abzuscheiden und/oder bestimmte Verunreinigungszentren zu schaffen. Gemäß einer weiteren Entwicklung der Erfindung werden jedoch Stücke aus Silicium aus einer Zwischenform in eine Stabform übergeführt und der Stab wird dann einer bekannten Zonenschmelzbehandlung unterworfen, ohne daß es aus der Herstellungsapparatur entfernt zu werden braucht. Bei Anwendung der in F i g. 1 und 2 dargestellten Apparatur können Siliciumstücke in Stabform beispielsweise dadurch übergeführt werden, daß eine Schmelzzone nach unten durch die Masse der Stücke in der beschriebenen Weise bewegt wird, und wenn die Schmelzzone sich bis auf etwa 12 bis 25 mm vom Boden der Masse bewegt hat, kann die Bewegung der Schmelzzone umgekehrt werden, so daß das jetzt in Stabform vorliegende Silicium einer Schmelzzonenbehandlung unterworfen wird, bei der sich die Schmelzzone nach oben durch den Stab bewegt.

Es kann aber auch, nachdem die Siliciumstücke in Stabform durch den Hindurchgang einer Schmelzzone

gebracht worden sind, eine oder mehrere Schmelzzonen nacheinander nach unten durch den hergestellten Stab geführt werden, wobei jedesmal von den ursprünglichen Aufhängemitteln oder in der Nähe derselben begonnen wird.

Es besteht jedoch die Gefahr bei der Durchführung einer Zonenschmelznachbehandlung des hergestellten Stabes in der Apparatur der F i g. 1 und 2, daß der Boden des Stabes nicht fest an dem Boden des Rohres 1 gehalten wird und daß der Teil des Stabes, unterhalb der sich bewegenden Schmelzzone, in irgendeiner Stufe des Verfahrens seitlich verschoben wird, so daß der fertige Stab verformt oder durch die Schmelzzone sogar in zwei Stücke unterteilt wird. Dieser Gefahr kann dadurch begegnet werden, daß die Apparatur, in der die Siliciumstücke in eine Stabform übergeführt werden, und die nachfolgende Zonenschmelzbehandlung des Stabes erfolgt, abgewandelt wird. Eine Ausführungsform einer geeigneten Apparatur, welche etwas von der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Apparatur abweicht, ist in Fig. 3 dargestellt. Ein Aufnahmegefäß 1, das ebenfalls vorzugsweise aus einem Siliciumdioxydrohr besteht, ist ursprünglich an beiden Enden offen. Das untere Ende des Rohres wird von einem Verschluß 8 verschlossen, der eine zentrale Einspannvorrichtung 9 besitzt, in die eine kurze Länge eines aus sehr reinem Silicium bestehenden Stabes 10 eingeklemmt wird und sich axial in der Rohrachse erstreckt. Die Bezugszeichen 2 bis 7 entsprechen denjenigen der F i g. 2, nämlich den das Ausgangsmaterial darstellenden SiIiciumstücken, der Aufhängevorrichtung, die vorzugsweise aus einem Silicmmstab besteht, den Heizvorrichtungen 4 zum Anlaufen des Verfahrens, der Induktionsheizwicklung 5, der Schmelzzone 6 des SiIiciums und dem gemäß der Erfindung hergestellten Siliciumstab 7. Durch den unteren Verschluß 8 ragt ein Rohr 11 in das Innere des Rohres und ist in dem Verschluß 8 durch nicht dargestellte Dichtungsmittel abgedichtet. Die Schmelzzone 6 des Siliciums bewegt sich von der Aufhängevorrichtung 3 nach unten durch die Masse der Siliciumstücke 2 in der gleichen Weise wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, so daß ein Siliciumstab 7 gebildet wird. Wenn das untere Ende des wachsenden Siliciumstabes das obere Ende des in den unteren Teil des Rohres 1 hineinragenden Stabes 10 erreicht, wird die Abwärtsbewegung der Schmelzzone fortgesetzt, bis diese Zone ganz oder teilweise in den unteren Stab 10 eingetreten ist. Wenn man die Schmelzzone dann erstarren läßt, wird der gebildete Siliciumstab 7 fest mit dem Stab 10 verbunden sein, der selbst von dem Spannfutter 9 gehalten wird. Die beiden ursprünglichen Stäbe 3 und 10 und der hergestellte Stab 7 bilden somit ein zusammenhängendes längliches Stück, das sich in der Achse des Rohres 1 erstreckt, jedoch mit der Innenwandung desselben nicht in Berührung tritt und das an beiden Enden abgeklemmt ist, so daß die Einwirkung der Schmelzzonen beliebig oft nach oben oder unten wiederholt werden kann, um hierdurch den Stabaufbau zu reinigen, die Verunreinigungen in eine bestimmte Ebene zu bringen oder eine Abscheidung der Verunreinigungen an bestimmten Stellen vorzunehmen, und zwar ohne daß der Stabaufbau aus der Apparatur entfernt zu werden braucht.

Gemäß der Erfindung kann auch ein Siliciumstab in Form eines Einkristalles aus Siliciumstücken oder Granalien hergestellt werden. Für diesen Zweck kann die in F i g. 3 dargestellte Anordnung besonders zweckmäßig angewandt werden, wobei sich der Siliciumstab 1 in einen Einkristall umwandelt. Eine Schmelzzone von Silicium wird sich dabei zunächst nach unten durch die Siliciumstücke von der Aufhängevorrichtung 3 nach unten erstrecken, wodurch diese Stücke in eine Stabform 7 umgewandelt werden und wobei das untere Ende dieses wachsenden Stabes sich schließlich mit dem oberen Ende des Stabes 10 verbindet und dabei das obere Ende des Stabes 7 von der Aufhängevorrichtung in der beschriebenen Weise gehalten wird. Der gebildete Stab 7 wird dann in die Einkristallform übergeführt, indem zunächst der untere Stab 10 durch Aufschmelzen in einen Einkristall übergeführt wird und sich dann die Schmelzzone nach oben in und durch den Stab 7 bewegt, so daß der Einkristall nach oben weiter wächst und sich dabei ständig durch die Fläche zwischen dem Kristall und dem Boden der Schmelzzone bewegt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von kristallinem Silicium in Stabform durch Schmelzen von Siliciumstücken oder Granalien und Ausziehen des erstarrenden Siliciums aus einer Schmelzzone, dadurch gekennzeichnet, daß man das stückige Silicium in ein senkrecht stehendes Rohr einbringt, im oberen Teil des Siliciumeinsatzes eine Schmelzzone waagerechten Querschnittes erzeugt, diese Schmelzzone mit einer Aufhängevorrichtung, deren Querschnitt etwa die Hälfte des Rohrquerschnittes beträgt, in Berührung bringt, so daß ein Teil der festen Phase des Siliciums, das zunächst aus der geschmolzenen Zone erstarrt, an dieser Aufhängevorrichtung haftenbleibt, während gleichzeitig die Schmelzzone durch die SiIiciummasse nach unten bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufhängevorrichtung aus Metall, einem Metalloid, Graphit oder keramischem Material verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufhängevorrichtung ein Siliciumstab verwendet wird, der nach dem gleichen Verfahren hergestellt wurde.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einem Rohr aus Siliciumdioxyd durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Siliciumdioxydrohres außen gekühlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzzone des Siliciums durch Induktionsheizung aufrechterhalten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Aufhängevorrichtung in im wesentlichen senkrechter Richtung mit Bezug auf die Masse des festen Siliciums eingestellt wird, wenn die Schmelzzone sich nach unten bewegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Stabform hergestellte Silicium einer Zonenschmelzbehandlung ohne Verwendung eines besonderen Tiegels unterworfen wird, in dem der Stab in dem Rohr selbst der Einwirkung von mindestens einer durch den Stab geführten Schmelzzone unterworfen ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Rohres, in dem sich die feste Siliciummasse befindet, ein Siliciumstab angebracht ist, der dann mit dem erzeugten Stab verschmolzen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumstab aus einem Siliciumeinkristall besteht und das in Stabform erzeugte Silicium in einen Einkristall übergeführt wird, in dem eine Schmelzzone von dem ein-

gesetzten fertigen Siliciumstab durch den erzeugten Siliciumstab geführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 973 271; USA.-Patentschriften Nr. 2 904 642, 2 904 512; Journal of Metals, Juni 1952, S. 656; Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 58, Nr. 5, 1954, S. 304.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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