DE1444421C

DE1444421C - Device for the production of silicon by thermal dissociation of a gaseous silicon compound

Info

Publication number: DE1444421C
Application number: DE19621444421
Authority: DE
Inventors: Hans 8032 Lochham Kruger Eduard 8000 München Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-28
Filing date: 1962-09-28
Publication date: 1973-04-26

Description

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und 9 an den Verstärker 10 geliefert wird, wachsen. Programmeinrichtung 53 gegeben, deren Programmand 9 supplied to the amplifier 10 grow. Program device 53 given whose program

Der Ausgangswert von 40 wird über die Leitung 41 ist, die Menge des dem Raum 51 zugeführten Dotie-The output value of 40 is via the line 41, the amount of the doping supplied to the space 51

auf die Programmeinrichtung 42 gegeben. Das in rungsstoffes dem jeweilig erreichten Durchmesser desgiven to the program device 42. The in rungsstoffes the respective achieved diameter of the

dieser Programmeinrichtung vorgesehene Steuer- Niederschlagkörpers 1 entsprechend anzupassen,to adapt the control precipitator 1 provided for this program device accordingly,

programm enthält eine Funktion zwischen dem S Die Programmeinrichtung 53 wirkt wieder ähnlichprogram contains a function between the S The program device 53 again has a similar effect

Durchmesser bzw. Querschnitt des Niederschlags- der Einrichtung nach Fig. 1 über die Leitung 54Diameter or cross section of the precipitation device according to FIG. 1 via the line 54

körpers 1 und der jeweils entsprechenden zweck- auf ein Stellglied 55 in Form eines Ventils. Diesesbody 1 and the respective corresponding purpose on an actuator 55 in the form of a valve. This

mäßigen Mischung des Trägergasstromes mit der Ventil befindet sich in einer Leitung 56 zu demmoderate mixing of the carrier gas flow with the valve is located in a line 56 to the

chemischen Verbindung gemäß einem jeweils vor- Behälter 57, welcher z. B. als chemische Verbindung,chemical compound according to a respective pre-container 57, which z. B. as a chemical compound,

bestimmten Molverhältnis, damit im Niederschlags- io welche den Dotierungsstoff Phosphor enthält, mitcertain molar ratio, so that in the precipitation io which contains the dopant phosphorus

prozeß aus der chemischen Verbindung an dem Phosphorpentachlorid 58 angefüllt ist. Der Behälterprocess from the chemical compound on the phosphorus pentachloride 58 is filled. The container

Halbleiterkörper 1 bzw. bei der jeweiligen Durch- 49 ist wie in F i g. 1 mit der chemischen Verbindung,Semiconductor body 1 or the respective through-49 is as in FIG. 1 with the chemical compound,

satzmenge an Dampfstrom die Anlage für .den welche das zu gewinnende reinste Silicium enthält,set amount of steam flow for the plant, which contains the purest silicon to be extracted,

mengenmäßigen Niederschlag am Körper 1 einen also z.B. wieder mit Silicochloroform50, angefüllt,Quantitative precipitation on the body 1, e.g. again filled with Silicochloroform50,

möglichst günstigen Wirkungsgrad erreicht. Der 15 Beim Betrieb wird über die Leitung 45 wieder z. B.the most favorable efficiency possible. The 15 during operation is again z. B.

Ausgangswert der Programmeinrichtung 42 wird Wasserstoff zugeführt. Dieses kann anteilig unmittel-Hydrogen is supplied to the output value of the program device 42. This can be proportionately

über die Leitung 43 auf eine Mischarmatur 44 ge- bar einerseits seinen Weg über die Leitung 59 zumVia line 43 to a mixer fitting 44, on the one hand, its path via line 59 to

geben, an welcher die drei Rohrleitungen 45 bis 47 Kammerraum 51 der Niederschlagsanordnung neh-to which the three pipes 45 to 47 take chamber space 51 of the precipitation arrangement.

angeschlossen sind, und in welcher das Steuerglied men. Andererseits wird Wasserstoff als Trägergasare connected, and in which the control member men. On the other hand, hydrogen is used as a carrier gas

48 mittels eines nicht besonders dargestellten An- 20 über die bereits angeführte Leitung 56 dem Behälter48 by means of an attachment 20, not specifically shown, via the already mentioned line 56 to the container

triebs entsprechend eingestellt wird. Über die Leitung 57 zugeführt, welcher die chemische Verbindung 58drive is set accordingly. Supplied via line 57, to which the chemical compound 58

45 wird der Mischarmatur Wasserstoff als Trägergas für den Dotierungsstoff enthält. Dieser Behälter 5745 the mixer fitting will contain hydrogen as a carrier gas for the dopant. This container 57

f) zugeführt. Dieses gelangt anteilig über die Leitung 46 ist über die Leitung 61 an die Leitung 59 angein den Behälter 49, welcher als chemische Verbin- schlossen. Zwischen dem Abschluß dep Leitung 56 dung, welche das z. B. zu gewinnende Reinstsilicium 25 und der Leitung 51 an 59 ist eine Strömungsdrossel als Element enthält, mit Silicochloroform 50 gefüllt 62 vorgesehen, so daß auf jeden Fall Wasserstoff ist, und ferner anteilig unmittelbar über die Leitung seinen Weg über 56, 57 und 61 wieder nach 59 47 in den Kammerraum 51 des Reaktionsgefäßes 39. nimmt, wobei der Wasserstoff, der das Gefäß 57 Außerdem gelangt aus dem Behälter 49 zusammen passiert hat, nun mit einer entsprechenden Menge mit dem durch dieses als Trägergas hindurch- 30 an Phosphorpentachlorid beladen worden ist. Ferner geschickten Wasserstoff die chemische Verbindung nimmt der durch 45 gelieferte Wasserstoff seinen über die Leitung 52 in die Leitung 47, so daß ein Weg über die Leitung 60 durch das Gefäß 49, wo er entsprechendes Mqlverhältnis durch eine Steuerung sich mit Silicochloroform belädt und dann in dieser des unmittelbar der Leitung 47 zugeführten Wasser- Form seinen Weg über die Leitung 63 in den Raum stoffes und des durch den Behälter 49 geschickten 35 51 des Reaktionsgefäßes nimmt. Es ist zu übersehen, und dort mit Silicochloroform beladenen Wasser- daß mit wachsendem Durchmesser bzw. Querschnitt stoffstromes stattfindet. des Niederschlagkörpers 1 auf diese Weise das an-Die Wirkungsweise der Apparatur nach Fig. 1 teilige Verhältnis von chemischer Verbindung Träfür die Anpassung des Molverhältnisses in dem 51 gergas und Dotierungsstoff nach einem solchen geeigzugeführten Dampfstrom aus Trägergas und Silico- 40 neten Programm gesteuert werden kann, daß in dem chloroform entsprechend dem durch 42 vorge- Inneren des Gefäßes 39 bzw. dem Raum 51 die niegebenen Programm wird mit wachsendem Quer- derzuschlagenden Stoffe reinstes Halbleitermaterial schnitt bzw. Durchmesser des Niederschlagskörpers 1 und Dotierungsstoff mit einem solchen Betrag bereit-f) supplied. This reaches proportionately via the line 46 and is connected to the line 59 via the line 61 the container 49, which is a chemical compound. Between the termination dep line 56 dung, which z. B. to be extracted high-purity silicon 25 and the line 51 to 59 is a flow restrictor contains as an element, filled with Silicochloroform 50 provided 62, so that in any case hydrogen is, and also proportionally directly via the line its way via 56, 57 and 61 back to 59 47 in the chamber space 51 of the reaction vessel 39. takes the hydrogen, which the vessel 57 In addition, from the container 49 has happened together, now with a corresponding amount with which it has been loaded with phosphorus pentachloride as a carrier gas. Further sent hydrogen the chemical compound takes the hydrogen delivered by 45 its via line 52 into line 47, so that a path via line 60 through vessel 49, where he corresponding molar ratio is loaded with silicochloroform by a control and then in this of the water directly supplied to the line 47 forms its way via the line 63 into the room substance and sent through the container 49 35 51 of the reaction vessel takes. It can be overlooked and there water loaded with silicochloroform - that with increasing diameter or cross-section material flow takes place. of the precipitate 1 in this way the on-die Mode of operation of the apparatus according to FIG. 1 part ratio of chemical compound Träfür the adjustment of the molar ratio in the gas and dopant according to such a suitable supply Steam flow from carrier gas and silicone 40 denotes can be controlled that in the chloroform corresponding to the interior of the vessel 39 or the space 51 given by 42 The program will become the purest semiconductor material as the amount of material to be transversely added increases cut or diameter of the precipitate 1 and dopant with such an amount ready-

<ff\ gesteuert. gestellt sind, daß eine vorbestimmte Dotierung des <ff \ controlled. are made that a predetermined doping of the

In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, 45 wachsenden Niederschlagkörpers 1 in seiner jeweili-In FIG. 2 shows an exemplary embodiment, 45 growing precipitation body 1 in its respective

nach welchem gleichzeitig mit dem Wachstum des gen Volumenwachstumszone erfolgt.after which occurs simultaneously with the growth of the gene volume growth zone.

Niederschlagskörpers 1 in seinem Querschnitt auch In die F i g. 2 ist noch bereits gestrichelt ein Be-Precipitation body 1 in its cross section also In the F i g. 2 is already a dashed line

der Dotierungsstoff quantitativ gesteuert wird, wel- hälter 57' eingetragen, der wieder eine Füllung 58the dopant is controlled quantitatively, which container 57 'is entered, which again has a filling 58

eher bei der Beschickung des Raumes 51 des der chemischen Verbindung, welche den Dotierungs-rather when the chamber 51 is being charged with the chemical compound which

Reaktionsgefäßes 39 zusammen mit dem Reinst- 50 stoff enthält, besitzt und einerseits an die Leitung 56Reaction vessel 39 together with the pure substance 50 contains, and on the one hand to the line 56

silicium, welches sich an dem Niederschlagsaus- mit der Ventileinrichtung 55 angeschlossen ist undsilicon, which is connected to the precipitation outlet with the valve device 55 and

gangskörper 1 niederschlägt, in den Niederschlag als nunmehr über eine Leitung 64, welche unmittelbargang body 1 is reflected in the precipitation as now via a line 64, which directly

Störstellenstoff eingebaut wird. Hierzu wird in die- von 57 in den Kammerraum 51 mündet, an das Reak-Impurity substance is incorporated. For this purpose, the- of 57 opens into the chamber space 51, to the reactor

ser Einrichtung wieder von dem glühenden Nieder- tionsgefäß39 angeschlossen ist. Trägergas mit che-This device is connected again from the glowing low-pressure vessel39. Carrier gas with chemical

schlagskörper 1 über die Optik 4 die strahlungs- 55 mischer Verbindung für den niederzuschlagendenimpact body 1 via optics 4 the radiation 55 mixer connection for the person to be knocked down

empfindliche Fläche der Fotozelle 5 bestrahlt, wobei Halbleiterwerkstoff und Trägergas mit Dotierungsdie bestrahlte Fläche 6 mit wachsendem Querschnitt stoff werden in diesem Falle also auf parallelen gevon 1 sinngemäß wieder in ihrer Breitenausdehnung trennten Wegen dem Raum 51 zugeführt,sensitive surface of the photocell 5 irradiated, the semiconductor material and carrier gas with doping die irradiated area 6 with increasing cross-section fabric are in this case so on parallel gevon 1 again in their widths separated paths fed to room 51,

wächst und damit auch die EMK, die über die Lei- Der nach der thermischen Dissoziation verbleitungen 8 und 9 auf den Verstärker 40 gegeben wird, 60 bende Reststrom des zugeführten Dampfstromes kann entsprechend anwächst. Der von 40 gelieferte Aus- jeweils seinen Weg über die Ableitung 66 aus dem gangswert wird über die Leitung 41 auf eine Gefäß 39 nehmen.grows and with it the EMF, which leads over the conductors after the thermal dissociation 8 and 9 is fed to the amplifier 40, 60 bende residual flow of the supplied steam flow can grows accordingly. The output supplied by 40 always finds its way via the derivation 66 from the The initial value is taken to a vessel 39 via line 41.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

'cross-section during the deposition of further claims: semiconductor material. The change becomes the con-. "...... '.,.'. ,, Maintaining the temperature of the rod

1. Device for the production of silicon Control of the heating current in the deposition pre- ' exploited by thermal dissociation of a gaseous 5 direction.

Silicon compound, which together with one of the present invention is the object to carrier gas over a the molar ratio of these grains. reasons to achieve an optimal utilization of the gaseous reaction space built-in mixing or metering silicon compound in the production of silicon from the components determining the feed lines to the gas phase, that is, a device should be routed into the reaction space more favorably Efficiency can be achieved. Plus the one in which. there is a silicon body heated to (the dissociation temperature when doping a temperature of the silicon compound is used over the entire cross-section of the silicon body, so that a constant concentration of impurities is established,
Et that a pyrometer is provided, which according to the invention, in a known manner for measuring the annealing temperature, a device of the type mentioned above is arranged for the heated silicon body, which is characterized in that an amplifier is provided, which a pyrometer is provided, which in a known manner gives the output value supplied by the pyrometer in a manner for measuring the annealing temperature to the program control device, is arranged through heated silicon bodies that softening the mixing or metering device is provided for 20 more, which gives the pyrometer the carrier gas and the silicon compound, depending on the output value supplied, to a program control device for the respective diameter of the silicon body, by means of which the mixing or ■ control is controlled. Dosing device for carrier gas and silicon

2. Device for obtaining silicon bond depending on the respective diameter by thermal dissociation of a gaseous 25 of the silicon body is controlled.
In addition, within the scope of the present carrier gas, a device for the recovery of components to an additionally supplied silicon by thermal dissociation of a gas-dopant determining, in the supply lines shaped silicon compound, which together Reaction chamber built-in mixed or 30 men with a carrier gas via a quantity metering device into the reaction chamber. . ., Silicon compound of heated, lines to the reaction chamber built-in mixed silicon body ^ is; 4 characterized by .... or metering device in the reaction chamber is provided a pyrometer, which is set in 35, in which there is a body, which is heated in the dissociation manner for measuring the annealing temperature of the silicon compound, and is arranged in relation to the heated silicon body. This device is characterized in that an amplifier is provided, which is characterized in that a pyrometer is provided which gives the output value supplied by the pyrometer in a known manner for measuring the glow a program control device through which temperature is arranged to the heated silicon body before the mixing - _Jr (or r _; dosing device for. Is that an amplifier is provided, which the carrier gas, silicon compound and doping - supplied by the pyrometer output value to a

'Depending on the respective diameter, there is a program control device through which the

of the silicon body is controlled. Mixing or dosing device for carrier gas,

. ^! 45 silicon compound and dopant dependent

, ■ on the respective diameter of the silicon body

■ '- ■ pers is controlled.

/ ^ ^λ For a more detailed explanation of the invention on hand The '· ■ present:' The invention relates to a 'corresponding exemplary embodiments is now device for the production of silicon by 50 to FIGS. 1 and 2 of the drawing reference thermal dissociation of a gaseous silicon took. ·.
: Compound, the zpsarnmen with a carrier gas In F i g. 1 is an exemplary embodiment for the application of the invention to control the molar ratio of these components in the supply lines to the reaction chamber chemical, the half-reaction space to be obtained, in which a compound containing conductor material is shown, with the dissociation temperature of the silicon compound to which the reaction vessel 39 is charged is compound heated precipitation body 1, which is a process for the production of the purest semiconductors 60 is rather clamped at points 2 and 3, a material is known in which gaseous compounds corresponding radiation via the optics 4 are thermally decomposed on a heated carrier body and on the s radiation-sensitive surface of the and sent the semiconductor material on the photocell 5, so that, for. B. is reflected in the current carrier body. The glowing moment on this radiation-sensitive surface is optically visible on a photocell, from which surface 6 is irradiated. Formed with increasing so that the annealing temperature is recorded and the diameter of the precipitate 1 is converted into electrical values. These values increase the width of this irradiated area 6. The EMF, which is transmitted via the lines 8