DE1215112B

DE1215112B - Verfahren zum Vorheizen von Formlingen fuer die Abscheidung hochohmiger Halbleitermaterialien

Info

Publication number: DE1215112B
Application number: DEW28964A
Authority: DE
Inventors: Dr Eduard Enk; Dr Julius Nickl; Horst Teich
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1960-11-22
Filing date: 1960-11-22
Publication date: 1966-04-28

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOId

Deutsche Kl.: 12 c - 2

Nummer: 1215 112

Aktenzeichen: W 28964IV c/12 c

Anmeldetag: 22. November 1960

Auslegetag: 28. April 1966

Bei der bekannten, reduktiven Herstellung von Silicium aus Siliciumhalogeniden in Gegenwart von Wasserstoff wird wegen des gewünschten Reinheitsgrades und wegen der für die Weiterverarbeitung notwendigen Homogenität des hergestellten Siliciums vorwiegend direkt auf einem Siliciumkörper der gleichen Qualität abgeschieden.

Die zur Abscheidung vorgegebenen Formlinge werden dabei in der Regel im direkten Stromdurchgang auf die Umsetzungstemperatur von 800 bis 1400° C, vorzugsweise 1150° C, gebracht. Die Direkt- wie auch die Hochfrequenzheizung der Ausgangs-Siliciumkörper ist wegen der halbleitenden Eigenschaft des Ausgangsmaterials ohne Starthilfe, d. h. ohne Vorheizen auf die entsprechende Mindestleitfähigkeit, nicht möglich.

Da die Hochspannungsvorheizung selbst bei einer Spannung von 5000 Volt für hochohmige Ausgangs-Halbleiterkörper nicht ausreicht, werden die Körper in der Praxis hauptsächlich elektrisch durch Heizhauben oder mittels Wasserstoffbrenner von außerhalb des Abscheidungsraumes auf etwa 700° C aufgeheizt, d. h. bis zur Erreichung der Leitfähigkeit für den direkten Stromdurchgang.

Die Hochspannungsvorheizung und die Vorheizung von außerhalb des Abscheidungsraumes wird bei Quarzglocken als Behälter für die Formlinge mit zunehmendem Durchmesser immer schwieriger. In Metallglocken können Siliciumkörper ohne Verunreinigung durch das Metall nicht aufgeheizt werden.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden zum Vorheizen von Formungen für die Abscheidung hochohmiger Halbleitermaterialien aus gasförmigen Verbindungen des Halbleitermaterials auf zunächst vorerwärmten und dann durch direkten Stromdurchgang geheizten Formkörpern in Abscheidungsräumen aus Metall oder Quarz, letztere mit einer lichten Weite von mehr als 150 mm, wobei die Vorheizvorrichtung durch einen getrennten Stromkreis gespeist wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Heizvorrichtung unmittelbar neben die Formlinge im Abscheidungsraum anbringt und nach der Vorheizung entfernt.

Nun ist zwar ein Verfahren bekannt, bei dem Heizkörper in einem Reaktionsraum angebracht und mit deren Hilfe exakte Temperaturverhältnisse zur Herstelung definierter Halbleiterverbindungen eingestellt werden.

Auch ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Plättchen aus Antimon und Aluminium, die auf Siliciumcarbid ruhen, durch eine in einem Behälter sich befindende Heizvorrichtung aufgeheizt werden".

Verfahren zum Vorheizen von Formungen für die Abscheidung hochohmiger
Halbleitermaterialien

Anmelder:

Wacker-Chemie G. m. b. H.,
München 22, Prinzregentenstr. 22

Als Erfinder benannt:

Dr. Eduard Enk,

Dr. Julius Nicki,

Horst Teich, Burghausen (Obb.)

Die erwähnten Heizvorrichtungen befinden sich aber dauernd in dem Raum, in welchem die Reaktion abläuft, und haben die Aufgabe, eine Reaktionstemperatur konstant zu halten. Dagegen bewirkt die Heizvorrichtung des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die Leitfähigkeit von Abscheidungsausgangskörpern durch Aufheizen so weit erhöht wird, daß anschließend letztere durch direkten Stromdurchgang erhitzt werden können.

So ist es möglich, z. B. Siliciumdünnstäbe 1 (A b b. 1) in einer Ein- und in einer Zweistabanlage durch einen von der Wandung her auf 5 bis 10 mm an den oder die Dünnstäbe herangeschwenkten Bandheizkörper 2 bequem vorzuheizen. Dabei bedeutet 3 die Reaktionsraumwandung und 4 die obere Strombrücke.

Bei der Sechs- und Achtzehn- sowie bei Mehrstababscheidungsanlagen ist es jedoch vorteilhaft, wenn ein Rundheizkörper 5 in der Art eines Stabtauchsieders für die Zeit des Vorheizens von oben her eingeführt wird (A b b. 2).

Zum Vorheizen der Achtzehn- und Mehrstabanlage genügt dabei der gleiche Rundheizkörper wie bei der Sechsstabanlage. Sind die Stäbe z. B. in einem Doppelkreis mit im inneren Kreis sechs und im äußeren Kreis zwölf Stäben angeordnet, so wird der äußere Kreis nach dem Zünden der inneren sechs Stäbe mit der steigenden Heizleistung leicht bis zur notwendigen Leitfähigkeit aufgeheizt.

Bei von der Stabform abweichenden Ausgangskörpern können Formen, die den Körpern angepaßt sind,

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in ähnlicher Weise angeordnet und zum Vorheizen in die unmittelbare Nähe der vorzuheizenden Ausgangskörper gebracht werden.

Als Material für den Träger oder Mantel des Innenheizkörpers eignet sich wegen der geforderten hohen Reinheit vorwiegend Quarz. In besonderen Fällen können die Heizelemente aber auch in Edelmetallhülsen oder -behälter, bzw. solche aus Aluminiumoxyd, eingebaut werden.

Die störungsfreie Vorheizung der Ausgangskörper zur Abscheidung von gleichem Halbleitermaterial, ζ. B. Silicium, Bor, Germanium, mit einer entfernbaren, im Inneren des Abscheidüngsraumes angebrachten Heizvorrichtung ermöglicht es, den Abscheidungsraum und die Abscheidungsbedingungen weiter zu entwickeln, was sich insbesondere in der besseren Verteilung der Ausgangsgase und der Unabhängigkeit in der Raumgröße auswirkt.

Nachdem die Hochspannungsvorheizung sehr aufwendig und für hochohmiges Material ausreichend ist, erlaubt es die Innenvorheizung erstmals, von der engen Quarzglocke als Abscheidungsraum abzugehen. Es wird dadurch möglich, auf große Quarzräume überzugehen, bei denen die Ausgangskörper von außen nicht mehr bis zur entsprechenden Leitfähigkeit vorgeheizt werden können. Andererseits können durch die Innenvorheizung auch Abscheidungsräume aus Metall eingesetzt werden, die ebenfalls als Glocken, aber auch in Schrankform ausgebildet sein können.

Als Material für den Abscheidungsraum eignen sich z. B. Quarz, Geräteglas, Porzellan. Dabei kann mit oder ohne Mantelkühlung gearbeitet werden. Aber auch z. B. Gold-, Silber-, Titan-, Platinauflagen auf Metallhauben mit Kühlmantel (20 bis 400° C) können dafür verwendet werden. In besonderen Fällen kann auch Edelstahl oder Eisen mit Umlaufkühlung eingesetzt werden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Vorheizen von Formungen für die Abscheidung hochohmiger Halbleitermaterialien aus gasförmigen Verbindungen des Halbleitermaterials auf zunächst vorerwärmten und dann durch direkten Stromdurchgang geheizten Formkörpern in Abscheidungsräumen aus Metall oder Quarz, letztere mit einer lichten Weite von mehr als 150 mm, wobei die Vorheizvorrichtung durch einen getrennten Stromkreis gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Heizvorrichtung unmittelbar neben die Formlinge im Abscheidungsraum anbringt und nach der Vorheizung entfernt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1061593;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1040 693;
deutsche Auslegeschrift S 44074 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 31.10.1956);
USA.-Patentschrift Nr. 2759 861.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 560/336 4.66 © Bundesdruckerei Berlin