DE1177119B - Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium

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DE1177119B DES46215A DES0046215A DE1177119B DE 1177119 B DE1177119 B DE 1177119B DE S46215 A DES46215 A DE S46215A DE S0046215 A DES0046215 A DE S0046215A DE 1177119 B DE1177119 B DE 1177119B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: C Ol b
Deutsche Kl.: 12 i-33/02
Nummer: 1 177 119
Aktenzeichen: S 46215IV a / 12 i
Anmeldetag: 2. November 1955
Auslegetag: 3. September 1964
Es ist bekannt, reinstes Silicium aus der Gasphase, beispielsweise durch Reduktion oder durch thermische Zersetzung geeigneter, zweckmäßig vorgereinigter Siliciumverbindungen, zu gewinnen. Als Ausgangsmaterial werden dabei besonders Siliciumhalogenide, insbesondere Chloride, benutzt, wobei als geeigneter Reaktionspartner ein Reduktionsmittel, wie z. B. Zink und Wasserstoff, benutzt wird. Das bei den Reaktionen anfallende elementare Silicium wird auf einer möglichst reinen Unterlage niedergeschlagen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als Unterlage einen ebenfalls aus Silicium bestehenden, vorzugsweise langgestreckten draht- oder fadenförmigen Trägerkörper zu verwenden. Dieser kann gegebenenfalls zugleich als Wärmequelle für die thermische Zersetzung dienen, indem er durch Hochfrequenz, Strahlung oder/und direkten Stromdurchgang erhitzt, beispielsweise zum Glühen gebracht wird. Der Träger soll möglichst den gleichen hohen Reinheitsgrad besitzen, den das zu gewinnende Material haben soll.
Es sind schon Vorschläge gemacht worden, den Träger durch Kristallfadenziehen aus der Schmelze oder vorzugsweise nach dem Lichtbogenverfahren herzustellen. Beim Ziehen aus der Schmelze besteht aber die Gefahr einer Verunreinigung durch Fremdstoffe aus dem Material des Schmelztiegels. Das Lichtbogenverfahren, bei welchem sich der zu gewinnende Stoff aus der Gasphase durch Zersetzung an den Elektroden niederschlägt, erfordert einen vergleichsweise sehr großen Zeitaufwand, und die Ausbeute dieses Verfahrens, d. h. das Verhältnis des in fester Form erhaltenen Siliciumgewichtes zu dem in der eingesetzten Verbindung enthaltenen Siliciumgewicht in Hundertteilen, ist ziemlich gering. Außerdem enthalten die dünnen Stäbe, welche beim Lichtbogenverfahren durch allmähliche Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes der beiden Elektroden gewonnen werden, häufig Gaseinschlüsse. Wird nun ein solcher fehlerhafter Stab als Träger für die Abscheidung von weiterem gleichem Material zwecks Herstellung eines dickeren Stabes benutzt, so wird durch die Gaseinschlüsse des Trägers auch die Qualität des fertigen Stabes beeinträchtigt. Daraus ergeben sich wiederum Schwierigkeiten bei der weiteren, insbesondere tiegelfreien Behandlung, z.B. beim Zonenziehen zwecks Herstellung von Einkristallen.
Die geschilderten Nachteile können mit Hilfe der Erfindung vermieden werden. Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium, das als Grundmaterial für elektrische Halbleitergeräte geeignet ist, bei welchem das Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr. rer. nat. Hans Schweickert, Pretzfeld,
Dr. phil. nat. Heinrich Gutsche, Erlangen
Silicium aus der Gasphase durch chemische Umsetzung, z. B. thermische Zersetzung oder Reduktion, auf einem Träger gleicher Substanz abgeschieden wird.
Erfindungsgemäß wird zunächst von einem nach diesem Verfahren hergestellten Siliciumkörper durch eine mit einer Querschnittsverringerung verbundene Zwischenbehandlung ein Teil abgetrennt, der dann als Träger für einen gleichartigen Prozeß zum Abscheiden von Silicium verwendet und dadurch wieder verdickt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die vorbezeichneten Einzelprozesse abwechselnd in endloser Folge aneinanderzureihen. Es ist schon früher vorgeschlagen worden, für die Abscheidung von Silicium einen nach dem gleichen Verfahren zuvor gewonnenen Trägerkörper zu verwenden, daraus ergibt sich aber immer nur eine mit Unterbrechungen fortgesetzte Verdickung, die natürlich praktisch begrenzt ist.
Das neue Verfahren ist auf verschiedene Weise durchführbar.
Insbesondere durch mechanische Zerteilung in Längsrichtung, z. B. Zersägen, können aus einem Fertigstab mehrere Trägerstäbe von geringerem Querschnitt hergestellt werden. Die Schnittebenen können im Winkel zueinander durch die geometrische Achse gelegt werden.
Man kann auch durch parallel geführte Schnitte vom Ausgangsstab Bänder oder Streifen abschneiden, die als Träger für neue Abscheidungsprozesse verwendet werden können. Solche Parallelschnitte können mittels mehrerer Sägeblätter sämtlich in einem einzigen Arbeitsgang gleichzeitig vollzogen werden.
Die Zerteilung des Ausgangsstabes kann auch auf elektrolytischem Wege mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahles vorgenommen werden. Die elektrolytische
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Ätzung von Siliciumkörpern mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahles ist an sich bekannt.
Nach dem Zerteilen werden zweckmäßig die einzelnen Teile einer Oberflächenreinigung auf mechanischem Wege, z. B. durch Sandstrahlen, oder auf chemischen Wege, durch Ätzen, unterzogen.
Die erforderliche Querschnittsverringerung kann auch durch Streckung des Ausgangskörpers mittels des an sich bekannten tiegelfreien Zonenziehverfahrens hergestellt werden, indem die Stabenden einem früheren Vorschlag zufolge während des Behandlungsvorgan aes auseinanderbewegt werden. Bekanntlich besteht ein Vorteil des erwähnten Zonenziehverfahrens unter anderem in der Möglichkeit- Einkristalle mit einer gewünschten Orientierung der Kristallachsen zu erzielen. Damit die Apparatur für die Streckung nicht zu lang wird bzw. eine ohnehin für die Weiterbearbeitung erforderliche Ziehvorrichbenutzl werden kann, wird zweckmäßig jeweils nur ein Teil der ganzen Länge des Ausgangskörpers auf einen dünneren Querschnitt ausgezogen und abgetrennt zwecks Verwendung für einen folgenden Abscheidungsprozeß.

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    i. Verfahren zur Herstellung von Reins;-siiicium, bei dem das Silicium aus dir Gasphase durch chemische Umsetzung, z. B. thermische Zersetzung oder Reduktion, auf einem Träger gleicher Substanz abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst von einem nach diesem Verfahren hergestellten Siliciumkörper durch eine mit einer Querschnittsverringerung verbundene Zwischenbehandhing ein Teil abgetrennt wird- der dann als Träger für einen gleichartigen Prozeß zum Abscheiden von Silicium verwende; und dadurch wieder verdickt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verwendung als Träger bestimmte verdünnte Teil durch Längsteilung eines Siliciumstabes hergestellt wird.
  3. ■3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schnitte in verschiedenen im Winkel zueinander stehenden und durch die Achse des Siliciumstabes gelegten Ebenen ausgeführt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schnitte in verschiedenen zueinander parallelen Ebenen, die durch den Siliciumstab parallel zu seiner Achse hindurchgehen, ausgeführt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallclschnitte in einem einzigen Arbeitsgang gleichzeitig ausgeführt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung auf eiekirolytischem Weg? mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahl,:, erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß de: zur Verwendung .-.'Is Träger bestimmte verdünn:- Teil durch Dünnziehen eines Siliciunikörpers mittels des iiegelfreien ZoneiVichmeizverfahrcn-- und Abtrennen einer TcilJönge hergestellt v/i.d.
    <v'. Verfahren :--:eh Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, d-.iß nach dem Zerteilen der zur Verwendung als Tiae.v bestimmte Teil einer Oberflächen reinigung auf mechanischem oder chemischem W'ciic iiiitLVzoLren wird.
    In Betracht ;■::/: ^,.ne Druckschriften:
    Österreichische Patentsehriten Nr. 93 744. 95 016; E. van Arkel. »Reine Metalic«. 193':». S. 194.
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