DE1184177B - Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem Halbleitermaterial - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Herstellung von hochreinem Halbleitermaterial Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von hochreinem Halbleitermaterial durch Abscheidung eines Materials aus einem strömenden Gemisch einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials mit einem Trägergas und/oder einem Reaktionsgas auf einem erhitzten Trägerkörper in einer Reaktionskammer.
• Derartige Vorrichtungen sind bereits bekanntgeworden, z. B. durch die USA.-Patentschrift 2 438 892 sowie die deutsche Patentschrift 1061593. Aus einem Behälter, welcher mit einem Trägergas, vorzugsweise unter Überdruck, gefüllt ist, strömte dieses Trägergas durch verschiedene der Reinigung dienende Gefäße. Ein Teil des Trägergases wird durch ein Gefäß geführt, in welchem eine Verbindung des Halbleitermaterials, vorzugsweise ein Halogenid desselben, beispielsweise Siliziumtetrachlorid oder Silikochloroform bzw. die entsprechenden Germaniumverbindungen, sich befindet. Das Trägergas nimmt die bei Raumtemperatur meist in flüssiger Form vorhandene Verbindung des Halbleitermaterials teilweise mit und strömt anschließend in die Reaktionskammer. In der Reaktionskammer werden Trägerstäbe, auf welchen das Halbleitermaterial abgeschieden werden soll, auf die notwendige Reaktionstemperatur aufgeheizt. Das Trägergas dient häufig gleichzeitig als Reaktionspartner der Verbindung des Halbleitermaterials; insbesondere kommt hierfür Wasserstoff in Frage. Der Trägerstab kann beispielsweise aus einem Fremdmaterial bestehen oder auch aus dem Halbleitermaterial selbst.
• Es zeigte sich nun, daß insbesondere bei der Herstellung von hochreinem Halbleitermaterial die in der Verbindung des Halbleitermaterials und dem Trägergas vorhandenen Verunreinigungen sorgfältig entfernt werden müssen, wenn eine Verunreinigung des aufwachsenden Materials vermieden werden soll. Insbesondere Bor stellt eine für die nachfolgende Verwendung des Halbleitermaterials unbequeme Verunreinigung dar, weil es sich schwer durch die üblichen Reinigungsmethoden, wie beispielsweise Zonenschmelzen, entfernen läßt. Es wurden deshalb insbesondere Versuche unternommen, das in der Verbindung des Halbleitermaterials, beispielsweise Silikochloroform, vorhandene Borchlorid zu entfernen.
• Wie sich nun überraschenderweise herausstellte, genügt es nicht allein, die in Form gasförmiger bzw. flüssiger Verbindungen vorliegenden Verunreinigungen zu entfernen. Es wurde beobachtet, daß feste Verunreinigungen, insbesondere staubförmige Borverbindungen, in die Reaktionskammer eingeschleppt wurden, und zwar hauptsächlich durch das Trägergas. Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten. Sie betrifft deshalb eine Vorrichtung zum Herstellen von hochreinem Halbleitermaterial durch Abscheidung des Materials aus einem strömenden Gemisch einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials mit einem Trägergas und/oder einem Reaktionsgas, insbesondere Wasserstoff, auf einem erhitzten Trägerkörper in einer Reaktionskammer, in welche die Gase durch Rohrleitungen eingeführt werden. Erfindungsgemäß ist in der Rohrleitung vor der Reaktionskammer ein Staubfilter angebracht, zweckmäßigerweise unmittelbar vor der Reaktionskammer, d. h. in dem bereits von dem Gasgemisch durchströmten Teil.
• Das Staubfilter kann in der einfachsten Form aus einem mit Paraffinöl getränkten Wattepfropfen bestehen. Sowohl Zellulosewatte als auch Paraffinöl sind handelsüblich in einer Reinheit erhältlich, welche sie für Anwendungen in der Halbleitertechnik brauchbar macht. Der Wattepfropfen kann z. B. in der Niederdnickleitung des Trägergases, insbesondere des Wasserstoffgases, angebracht werden. Vorzugsweise wird ein Membranfilter verwendet, welches beispielsweise aus Zelluloseestern besteht und eine Porenweite von unter 100 mw aufweist. Hiermit läßt sich Staub bis zu einer Korngröße von 0,1 w zurückhalten. Wie sich zeigte, 1äßt sich durch diese einfache Maßnahme die Reinheit des abgeschiedenen Halbleitermaterials um mindestens den Faktor 2 vergrößern. Zum Beispiel ließ sich der spezifische Widerstand von Silizium von etwa 1000 auf 6000 bis 7000 Qcm bei Abscheidung unter sonst gleichen Bedingungen steigern. Ein wichtiger Vorteil ist weiter darin zu sehen, daß bei Abscheidung von Halbleitermaterial auf einkristallinen Trägerstäben des gleichen Gittertyps die Störungen des ebenfalls einkristallin aufwachsenden Materials bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich vermindert werden. Man kann bei einem durch Abscheidung einkristallin hergestellten Siliziumstab von etwa 30 cm Länge fünfzig bis hundert Kristallstörungen mit dem bloßen Auge erkennen. Nach Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gingen sie auf etwa fünf bis zehn zurück.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Ein Rohr 2 bzw. 2a ist geteilt und mit Flanschen 3 und 4 versehen. Der eine Flansch weist eine Ausnehmung auf, in welcher eine Filterplatte 5 angebracht ist, z. B. aus gesintertenn Stahl. Derartiger Sinterstahl weist eine Porenweite von etwa 5 g auf. Das ist zur Zurückhaltung der staubförmigen Verunreinigungen allein nicht ausreichend. Es wird deshalb ein Membranfiiter 6 der beschriebenen Art aufgelegt, welches zur Zurückhaltung feinerer Staubteilchen dient. Ein Dichtungsring 7, welcher beispielsweise aus Polytetrafluoäthylen bestehen kann, dient zur Abdichtung der beiden Flansche 3 und 4 gegeneinander. Die Flansche werden zweckmäßigerweise miteinander verschraubt. Sowohl die Flansche als auch die Rohrleitungen bestehen vorteilhaft aus einem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Herstellen von hochreinem Halbleitermaterial durch Abscheidung des Materials aus einem strömenden Gemisch einer gasförmigen Verbindung des Halbleitermaterials mit einem Trägergas und/ oder einem Reaktionsgas; insbesondere Wasserstoff, auf einem erhitzten Trägerkörper in einer Reaktionskammer, in welche die Gase durch Rohrleitungen eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung vor der Reaktionskammer ein Staubfilter angebracht ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Staubfilter aus einem mit Paraffinöl getränkten Wattepfropfen besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Staubfilter aus einem Membranfilter mit einer Porenweite unter 100 min besteht.