DE1243147B

DE1243147B - Verfahren zur Gewinnung von reinstem Halbleitermaterial durch chemische Umsetzung aus einer gasfoermigen Verbindung desselben

Info

Publication number: DE1243147B
Application number: DE1960S0067262
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Konrad Reuschel; Dr Phil Nat Norbert Schink
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-02-25
Filing date: 1960-02-25
Publication date: 1967-06-29

Description

Verfahren zur Gewinnung von reinstem Halbleitermaterial durch chemische Umsetzung aus einer gasförmigen Verbindung desselben Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinstem Halbleitermaterial, insbesondere Silicium, für elektronische Zwecke, bei dem das Halbleitermaterial durch chemische Umsetzung aus einer gasförmigen Verbindung desselben mit Hilfe eines als Reduktionsmittel wirkenden Trägergases auf einem aus demselben Halbleitermaterial bestehenden, durch elektrischen Strom beheizten Trägerkörper abgeschieden wird, welcher mittels einer Halterung aus reinem Kohlenstoff befestigt ist. Die Halterung, die z. B. aus Spektralkohle oder Reinstgraphit bestehen kann, enthält jedoch häufig noch Spuren von Verunreinigungen, insbesondere Phosphorverbindungen, die bei dem Abscheidungsprozeß teils durch Diffusion direkt von der Kohle in das abgeschiedene Halbleitermaterial gelangen, teils vom Reaktionsgasgemisch aus der Kohle gelöst und in das abgeschiedene Halbleitermaterial eingelagert werden können. Sie können dotierend auf das abgeschiedene Halbleitermaterial wirken, der Phosphor beispielsweise wirkt n-dotierend, und sind deshalb unter Umständen unerwünscht.
Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß eine Halterung verwendet wird, die vorher durch Behandeln mit einer Silicium-Sauerstoff-Verbindung und anschließendes Erhitzen gereinigt wurde. Vorteilhaft wird eine Halterung verwendet, die unter Schutzgas oder im Vakuum erhitzt wurde. Es ist günstig, wenn die Halterung auf etwa 3000° C erhitzt wurde.
Die Behandlung mit einer Silicium-Sauerstoff-Verbindung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Halterung mit einer kolloidalen Lösung von Kieselsäure in Wasser getränkt wird. Ferner kann die Halterung mit einer flüssigen Silicium-Halogen-Verbindung, beispielsweise Silicochloroform (SiHC13) oder Siliciumtetrachlorid (SiC14), getränkt und längere Zeit, vorzugsweise einige Stunden, im Wasser gelagert werden. Dabei hydrolysiert das Silicochloroform oder das Siliciumtetrachlorid; es bildet sich ein Kieselsäurederivat, beispielsweise bildet sich Silicoameisensäureanhydrid (H,Si,03 - x 11.,0) aus Silicochloroform und Kieselsäure (SiO.., - x1120) aus Siliciumtetrachlorid. Es kann aber auch eine Siliconverbindung in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Benzol, gelöst und damit die Halterung getränkt werden. Außerdem können Kieselsäureester, vorzugsweise Alkoxysilane, in einem organischen Lösungsmittel gelöst und damit die Halterungen getränkt werden.
Bei der sich an die Behandlung anschließenden Erwärmung kann die Temperaturerhöhung vorteilhaft abschnittsweise verschieden rasch durchgeführt werden, derart, daß vorzugsweise der Temperaturbereich zwischen 100 und 200° C besonders langsam, etwa in 1 Stunde, durchlaufen wird, bzw. indem die Temperatur z. B. bei etwa 200° C eine Zeitlang, zweckmäßig mindestens 1 Stunde, konstant gehalten wird. Dabei wird das Lösungsmittel der Siliciumverbindung verdampft und die Halterungen getrocknet. Dann wird die Temperatur langsam weiter erhöht, bis zu einer Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 1000° C, beispielsweise bis zu 800° C, und nochmals eine Zeitlang konstant gehalten. Dabei wird aus der Silicium-Sauerstoff-Verbindung durch thermische Spaltung Kieselsäure gebildet, und die Kieselsäure setzt sich mit den in der Kohle vorhandenen Verunreinigungen um und bildet freie Säuren; beispielsweise setzt sie sich mit den Phosphaten um und setzt Phosphorsäure frei. Anschließend wird die Temperatur der Halterung langsam bis über helle Rotglut, vorteilhaft bis etwa 3000° C, weiter erhöht. Dabei wird die Phosphorsäure von der Kohle reduziert zu elementarem Phosphor, der abdampft.
Statt der Behandlung der Kohle nach einem der beschriebenen Tränkverfahren kann eine Durchsetzung mit einer Silicium-Sauerstoff-Verbindung auch dadurch erreicht werden, daß bei der Herstellung der Halterung beispielsweise aus Kohlepulver dem letzteren etwa 0;5 % Siliciumdioxyd (SiO,) zugesetzt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Gewinnung von reinstem Halbleitermaterial, insbesondere Silicium, für elektronische Zwecke, bei dem das Halbleitermaterial durch chemische Umsetzung aus einer gasförmigen Verbindung desselben mit Hilfe eines als Reduktionsmittel wirkenden Trägergases auf einem aus demselben Halbleitermaterial bestehenden, durch elektrischen Strom beheizten Trägerkörper abgeschieden wird, welcher mittels einer Halterung aus reinem Kohlenstoff befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die vorher durch Behandeln mit einer Silicium-Sauerstoff-Verbindung und anschließendes Erhitzen gereinigt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die unter Schutzgas erhitzt wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die im Vakuum erhitzt wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die auf eine Temperatur von etwa 3000` C erhitzt wurde.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, deren Temperatur beim Erhitzen abschnittsweise verschieden rasch erhöht wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, deren Temperatur zwischen etwa 100 und 300° C vorübergehend, vorzugsweise mindestens 1 Stunde lang, konstant gehalten wurde.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die mit einer kolloidalen Lösung von Kieselsäure in Wasser getränkt wurde. B.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die mit Silicochloroform (SiHCl3) oder Siliciumtetrachlorid (SiC14) getränkt und anschließend der Einwirkung von Wasser, vorzugsweise mindestens 2 Stunden lang, ausgesetzt wurde.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die mit einer in einem organischen Lösungsmittel, z. B. Benzol, gelösten Siliconverbindung getränkt wurde.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, die mit einem in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Benzol, gelösten Kieselsäureester getränkt wurde.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung verwendet wird, der bei ihrer Herstellung aus Kohlepulver etwa 0,51% Siliciumdioxyd (Si02) zugesetzt wurde. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1061593.