DE1901752C3 - Process for growing silicon single crystals on a substrate - Google Patents
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Description
Bei der Fabrikation von integrierten Schaltungen mit Silicium ist es wegen der Bildung der Matrix erforderlich, daß das Substrat aus einem Einkristall besteht Dazu ist es notwendig, ein Einlcristallplättchen zu züchten und dieses dann durch besondere Mittel in eine Anzahl von Einkristallsubstraten zu zerteilen, was eine relativ kostspielige Methode ist Sie liefert aber ein »Einkristalk-SubstratIn the fabrication of integrated circuits with silicon it is because of the formation of the matrix It is necessary that the substrate consists of a single crystal. For this it is necessary to use a single crystal plate to grow and then to divide this into a number of single crystal substrates by special means, what It is a relatively expensive method, but it provides a »single crystal substrate
Da aber für integrierte Schaltungen nur ein kleiner Teil der Gesamtfläche des Substrats ausgenutzt werden kann, führt die Züchtung eines Einkristallsubstrates zu einem wesentlich größeren Verbrauch an Silicium als man tatsächlich für die Bildung der integrierten Schaltung benötigt.However, since only a small part of the total area of the substrate is used for integrated circuits can, the growth of a single crystal substrate leads to a significantly larger consumption of silicon than actually needed to form the integrated circuit.
Außerdem ist es bei der Bildung verschiedener integrierter Schaltungen im Substrat notwendig, daß diese Schaltungen auch gegenseitig elektrisch isoliert werden. Dies geschieht z. B. auch mit Hilfe von PN-Übergängen oder durch Verwendung dielektrischer Materialien.In addition, in forming various integrated circuits in the substrate, it is necessary that these circuits are also electrically isolated from one another. This happens e.g. B. also with the help of PN junctions or by using dielectric materials.
Die bestehenden Schwierigkeiten zu beheben, um zu einer wesentlichen Herabsetzung der Herstellungskosten und um zu einer erheblichen Einsparung ungenutzten Siliciums bei integrierten Halbleiterschaltungen zu gelangen, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.To resolve the existing difficulties in order to achieve a substantial reduction in manufacturing costs and in order to achieve a considerable saving in unused silicon in integrated semiconductor circuits arrive, is the underlying task of the invention.
Aus einem Aufsatz, betitelt »New Mechanism Used to Grow Crystals«, in der Zeitschrift Chem. and Engng. News 42 (1964), Heft 11, S. 48 und 49, ist bekanntgeworden, daß Kristallwachsen in einem Dampf-Flüssigkeit-Fest-Mechanismus dann zustandekommt, wenn ein Tröpfchen einer gesättigten Lösung eines kristallinen Materials plus einer Beimengung aus Gold, d. h. also ein Tröpfchen einer flüssigen Au-Si-Legierung, Siliciumatome aus einem Silicium-Tetrachloriddampf aufnimmt und wenn diese Atome sich zwischen dem genannten Flüssigkeitströpfchen aus einem kristallinen Siliciumsubstrat ablagern können. Das Tröpfchen ist nach der erwähnten Veröffentlichung möglicherweise Katalysator für die Reaktion. Das bekannte Verfahren dient der Herstellung nahezu perfekter Siliciumkristalle bei Temperaturen, die erheblich niedriger liegen als die Züchtungstemperaturen von etwa 12000C der konventionellen Verfahren.From an article titled "New Mechanism Used to Grow Crystals" in the journal Chem. And Engng. News 42 (1964), No. 11, pp. 48 and 49, has become known that crystal growth in a vapor-liquid-solid mechanism occurs when a droplet of a saturated solution of a crystalline material plus an admixture of gold, ie a Droplets of a liquid Au-Si alloy, silicon atoms from a silicon tetrachloride vapor and if these atoms can be deposited between said liquid droplets from a crystalline silicon substrate. According to the publication mentioned, the droplet is possibly a catalyst for the reaction. The known process is used to produce almost perfect silicon crystals at temperatures which are considerably lower than the growth temperatures of around 1200 ° C. of the conventional processes.
Für ein Verfahren zum Aufwachsen von Silicium-Einkristallen auf einem Substrat, wobei in zylindrischen Vertiefungen des Substrats Tropfen von Metallen, die mit Silicium Legierungen bilden, erschmolzen und dem Dampf einer Siljcwmverbmdung, die bei der SchmeTztemperatur zu Silicium zu reagieren vermag, ausgesetzt werden, besteht zur Lösung der vorstehend erörtertenFor a method for growing silicon single crystals on a substrate, wherein in cylindrical recesses of the substrate drops of metals, the Form alloys with silicon, melted and the vapor of a silicon compound, which at the melting temperature capable of reacting to silicon, is exposed to the solution of those discussed above
S Probleme die Erfindung darin, daß als Substrat keramische und als Legierungsmetall Gold, Zinn, Zink oder Indium bei Temperaturen oberhalb des eutektischen Punktes der Siliciumlegierung und unterhalb des Siliciumschmelzpunktes und bei einem Temperaturgradienten am Legierungsiropfen von >50°C · cm~' verwendet werden.S problems with the invention are that the substrate is ceramic and the alloy metal is gold, tin, zinc or indium at temperatures above the eutectic point of the silicon alloy and below the Silicon melting point and with a temperature gradient at the alloy plug of > 50 ° C · cm ~ 'can be used.
Mit diesem Verfahren kommt man zu einem selektiven Züchten diskreter Einkristalle aus dielektrischem Material. Das Erfordernis der Züchtung einesThis method leads to a selective growth of discrete single crystals of dielectric Material. The requirement of breeding a
is Einkristallsubstrates besteht dabei in vorteilhafter Waise nicht mehr. Auch der Gebrauch besonderer, elektrisch isolierender integrierter Schaltungen entfällt bei der Erfindung, da die diskreten Einkristalle aus Silicium wegen des besonderen Substratmaterials schon voneinander getrennt sind. Dieses Substratmaterial kann polykristallin oder amorph sein.Is single crystal substrate consists in advantageous Orphan no more. There is also no need to use special, electrically insulating integrated circuits in the invention, because the discrete single crystals of silicon because of the special substrate material are separated from each other. This substrate material can be polycrystalline or amorphous.
Die Erfindung sei nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen für eine beispielsweise Ausführungsform näher erläutert The invention is hereinafter based on the schematic Drawings for an example embodiment explained in more detail
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for performing the method according to Invention.
Fig.2 ist ein Phasen-Diagramm des Gold-Silicium-Systems. Fig. 2 is a phase diagram of the gold-silicon system.
Fig.3 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung eines Teiles eines nichtmonokristallinen Substrates mit in Vertiefungen eingelegten Goldkugeln.Fig. 3 is an enlarged sectional view of a Part of a non-monocrystalline substrate with in Depressions inlaid gold balls.
Fig.4 ist eine vergrößerte Schnittzeichnung eines Teiles des nichtmonokristallinen Substrates nach F i g. 3, wobei Einkristallteile gewachsen sind.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the non-monocrystalline substrate of Figure 4. 3, single crystal parts have grown.
F i g. 5 ist eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, des nichtmonokristallinen Substrates nach Fig.3 und 4 mit Siliciumkristallteilen, deren obere Flächenteile diesele Ebene haben wie die obere Fläche des nichtmonokristallinen Substrates.F i g. 5 is a perspective view, partly in section, of the non-monocrystalline substrate of FIG 3 and 4 with silicon crystal parts, the upper Surface parts have this plane like the upper surface of the non-monocrystalline substrate.
Die in Fi g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung enthält ein Reaktionsrohr 10, das vorzugsweise aus Quarz besteht. In das Rohr 10 wird durch das Einlaßrohr U dasThe in Fi g. 1 shown device for implementation of the method according to the invention contains a reaction tube 10, which is preferably made of quartz. In the pipe 10 is through the inlet pipe U that
12 abgeführt Das Auslaßrohr 12 befindet sich am12 discharged The outlet pipe 12 is located on
schließtcloses
so Substrat 15 eingebracht, das sich auf einem Halter 16 befindet Der Halter 16 ist mit einem nach außen geführten Handgriff 17 verbunden. Der Handgriff 17 ist durch das Abschlußglied 14 hindurchgeführt, so daß man die Lage des Substrates 15 innerhalb des Rohrs 10so substrate 15 is introduced, which is on a holder 16 The holder 16 is connected to a handle 17 that extends outwards. The handle 17 is passed through the end member 14 so that the position of the substrate 15 within the tube 10
ss einstellen kann.ss can set.
Der Halter 16 und der Handgriff 17 bestehen aus einem Material, welches chemisch mit allen Elementen innerhalb des Rohrs 10 und mit den durchfließenden Gasen und Dämpfen nicht reagiert Der Halter 16 und der Handgriff 17 können z. B. aus Quarz, Aluminium oder einem geeigneten beschichteten Graphit bestehen. Der vom Halter 16 getragene Substratkörper 15 ruht vorteilhaft auf einem Klotz 18, der die Wirkung eines Wärmeleiters hat. Der Klotz 18 besteht aus einem Material, welches chemisch mit den durch das Rohr 10 strömenden Dämpfen nicht reagiert. Der Klotz 18 könnte aus Silicium oder einem geeignet beschichteten Graphit beispielsweise bestehen.The holder 16 and the handle 17 are made of a material which is chemically with all elements inside the tube 10 and does not react with the gases and vapors flowing through the holder 16 and the handle 17 can, for. B. made of quartz, aluminum or a suitable coated graphite. The substrate body 15 carried by the holder 16 rests advantageously on a block 18, which has the effect of a Has thermal conductor. The block 18 consists of a material which chemically interacts with the through the pipe 10 flowing vapors does not respond. The block 18 could be made of silicon or a suitably coated one Graphite, for example, are made of.
3 4 3 4
z.B. Aluminiumoxyd und Siliciumdioxyd, Fernerhin System reinigen,e.g. aluminum oxide and silicon dioxide, also clean the system,
könnte das Substrat eine gemischte Oxydkeramik, z, B, Nach dem Reinigungsprozeß mit Helium wurde dasthe substrate could be a mixed oxide ceramic, e.g. After the cleaning process with helium, that became
eine Mischung von Oxyden von Aluminium, Silicium Ventil 30 geschlossen und das Ventil 26 geöffnet, so daßa mixture of oxides of aluminum, silicon valve 30 closed and valve 26 opened so that
und Magnesium sein. Quelle 25 mit vorbestimmter Geschwindigkeit ausströ-and be magnesium. Source 25 outflow at a predetermined speed
sind und weiche zur Aufnahme metallischer Kugeln 20 genommen, um einen Temperaturgradienten am kugeli-are and soft to accommodate metallic balls 20 taken to create a temperature gradient on the spherical
dienen. Sie bestehen aus Gold, Zinn, Zink oder Indium. io gen Körper 20 herzustellen. Dieser Gradient verläuft imto serve. They are made of gold, tin, zinc or indium. io gene body 20 to produce. This gradient runs in
vorzugsweise getrennt voneinander. Jedes der genann- Goldpreferably separately from each other. Each of the named- gold
ten Heizelemente ist genau steuerbar. 15 Danach wurde das Ventil 28 aufgemacht, so daßth heating elements can be precisely controlled. 15 Then the valve 28 was opened so that
ein Infrarotstrahler oder ein sonstiger Strahlungsheizer Ventile 26 und 28 wurden so justiert, daß dasan infrared heater or other radiant heater Valves 26 and 28 were adjusted so that the
sein. Die Heizelemente 23 können auch als elektrische Molverhältnis des Tetrachlorosilans zum Wasserstoffbe. The heating elements 23 can also be used as the electrical molar ratio of the tetrachlorosilane to the hydrogen
eine Ansauge-Rohrverzweigung 24. Diese Ansauge- kugeligen Korpers 20 auf 9500C reduziert und dasa Ansauge-manifold 24. This Ansauge- spherical body 20 is reduced to 950 0 C, and the
enthalten, wozu beispielsweise Tetrachlorosilan (SiCU) geschlossen, um den Ruß des Tetrachlorosilans zucontain, including, for example, tetrachlorosilane (SiCU) closed to the soot of the tetrachlorosilane
gehört Der Gas- oder Dampffluß aus der Quelle 27 in stoppen. Der Fluß des Wasserstoffes wurde jedoch fürThe gas or steam flow from the source 27 in stopping. The flow of hydrogen was however for
die Rohrverzweigung 24 ist durch das Ventil 28 eine ausreichende Zeitperiode fortgesetzt, um dasmanifold 24 is continued through valve 28 for a sufficient period of time to allow the
regulierbar. System zu reinigen. Dann wurde die elektrischenadjustable. Clean system. Then the electric
Der Fluß des inerten Gases aus der Quelle 29 in die Der Punkt 31 zeigt eine Legierung an, die iinen Rohrverzweigung 24 ist durch ein Ventil 30 regulierbar. 40 größeren Siliciumprozentgehalt aufweist als im PunkteThe flow of the inert gas from the source 29 into the. The point 31 indicates an alloy that iinen Pipe branch 24 can be regulated by a valve 30. 40 has a greater silicon percentage than in the point
beispiel aus Gold und hatten einen Durchmesser von von 9500C am Boden des kugeligen Körpers 20 erreichtexample made of gold and had a diameter of 950 ° C. at the bottom of the spherical body 20
zehn Tausendstel Meter. Die kugeligen Körper 20 sind Wenn die Siliciumkonzentration im Körper 20 denten thousandths of a meter. The spherical bodies 20 are when the silicon concentration in the body 20 den
an ihrer oberen Oberfläche abgeflacht und im Punkt 34 erreicht, ist der Körper 20 mit Silicium wesentlichen parallel mit der Oberfläche des Substrates so gesättigt Eine Fortsetzung der Einführung von Siliciumflattened on its upper surface and reached at point 34, the body 20 is made of silicon substantially parallel with the surface of the substrate so saturated a continuation of the introduction of silicon
15, in welchem die Vertiefungen 19 gebildet sind. Sie in den Körper 20 aus der Dampfphase führt zu einer15, in which the recesses 19 are formed. You in the body 20 from the vapor phase leads to a
können sich nach außen über die Oberfläche hinaus mit Übersättigung des Körpers 20 mit Silicium, so daß diecan extend outward beyond the surface with supersaturation of the body 20 with silicon, so that the
einem Abstand erstrecken, der nicht größer ist als der Bedingung zur Keimbildung von Silicium geschaffen istextend a distance which is not greater than the condition for nucleation of silicon is created
Radius des kugeligen Körpers 20. Damit ist ein Zwischen dem Boden des Körpers 20 und dem Substrat Zusammenwirken gewährleistet zwischen der Wandung $5 15 ist die Übersättigung, die für eine Siliciumkeimbil-Radius of the spherical body 20. This is between the bottom of the body 20 and the substrate interaction ensured between the wall 5 $ 15 is the supersaturation for a Siliciumkeimbil-
der Vertiefung 19 und dem kugeligen Körper 20, so daß dung notwendig ist, bedeutend niedriger, als die zurthe recess 19 and the spherical body 20, so that manure is necessary, significantly lower than that for
jeder Dampffluß dazwischen zum Boden der Vertiefung Bildung fester Siliciumkeime durch eine Keimbildung imany vapor flow therebetween to the bottom of the well nucleation of solid silicon by nucleation in the
19 begrenzt wird. Körper 20 erforderliche.19 is limited. Body 20 required.
In einer Versuchsausführung bestand der Klotz 18 aus Wenn einmal Keimbildung stattgefunden hat, wird Silicium, während der Halter 16 und sein Handgriff 17 60 das Wachsen des Kristalls aus der Dampfphase durch aus Quarz hergestellt waren. Der Durchmesser im die flüssige Lösung unter Mitwirkung des Temperatur-Inneren des Rohres betrug etwa 25 mm. Nach der gradienten gesteuert. Natürlich ist es erforderlich, daß Einführung des Substrates 15 in das Rohr 10 und nach die niedrigste Temperatur des Körpers 20 größer ist als dem Schließen des offenen Endes 14 des Rohrs 10, durch die eutektische Temperatur (etwa 3000C) der Zusamwelche das Substrat 15 eingeführt wurde, wurde das 6j mensetzung.In one experimental design, the block 18 consisted of once nucleation has taken place becomes silicon, while the holder 16 and its handle 17 were made of quartz through the growth of the crystal from the vapor phase. The diameter in the liquid solution with the help of the temperature inside the tube was about 25 mm. Controlled according to the gradient. Of course, it is necessary that the introduction of the substrate 15 into the tube 10 and after the lowest temperature of the body 20 is greater than the closing of the open end 14 of the tube 10, due to the eutectic temperature (about 300 0 C) of the interconnection of the substrate 15 was introduced, the 6j composition.
19 Ol 75219 Ol 752
Anzahl der Keime, welche sich am Substrat 15 bilden wollen, reduziert. Der durch den Körper 20 geschaffene hohe; Kontaktwinkel gewährleistet, daß eine Keimbildung am unteren Teil des Körpers 20 stattfindet.Number of nuclei that form on substrate 15 want reduced. The high created by the body 20; Contact angle ensures nucleation takes place on the lower part of the body 20.
Der Endkristall des Siliciums hat etwa 0,0001 Prozent Gold bei den oben angeführten Bedingungen. Dieser Goldanteil kann erwünscht sein, um z. B. die Trägerlebensdlauerzeit zu begrenzen.The final crystal of silicon has about 0.0001 percent gold under the above conditions. This Gold content may be desirable, e.g. B. the carrier lifetime to limit.
Die Temperatur am unteren Teil des Goldkörpers 20 könnte irgendein Wert oberhalb der eutektischen Temperatur der Gold-Silicium-Legierung und unterhalb des Schmelzpunktes von Silicium sein, so z. B. zwischen 6000C und 12000C. Fernerhin muß der Temperaturgradient! am Goldkörper 20 größer als 5O0C pro Zentimeter vertikaler Verschiebung sein. Bei diesem Temperaturgradienten beträgt die Durchflußgeschwindigkeit des Wasserstoffs durch das Rohr 10 vor dem Substrat 15 etwa ein Liter pro Minute.The temperature at the lower part of the gold body 20 could be any value above the eutectic temperature of the gold-silicon alloy and below the melting point of silicon, e.g. B. between 600 0 C and 1200 0 C. Furthermore, the temperature gradient! be greater than 50 0 C per centimeter of vertical displacement on the gold body 20. With this temperature gradient, the flow rate of hydrogen through the tube 10 in front of the substrate 15 is about one liter per minute.
In F i g. 4 ist das Substrat 15 mit Siliciumeinkristalle 35 dargestellt Diese Krisiaiie 35 sind aus den Guiukürpci i'i 20 gewachsen. Sie besitzen im oberen Bereich Teile 36, die aus einer Silicium-Gold-Legierung bestehen. Das Wachsen der Eink/istallteile 35 hört daher auf, wenn die oberen Teile der Kristallteile 35 über dem oberen Teil des Substrates 15 sind. Zu diesem Zeitpunkt ist es erforderlich, den Teil 36 von jedem der Einkristallteile 35 mit der Silicium-Gold-Legierung zu entfernen. Die Entfernung der Silicium-Gold-Legierung kann auf mechanischem Wege oder unter Zuhilfenahme chemischer Mittel erfolgen. Im Falle mechanischer Mittel könnte die Methode des Abreibens benutzt werden. Bei Einssitz chemischer Mittel könnte man Quecksilber verwenden, mit dem das Gold unter Bildung von Amalgam reagiert. Wenn verlangt wird, daß die obere Oberfläche der Einkristallteile 35 in gleicher Ebene mit der oberen Oberfläche des Substrates, wie in Fig.5 gezeigt, liegt, dann würde es notwendig werden, alles Silicium über der oberen Oberfläche des Substrates 15 zu entfernen. Man könnte dies z. B. durch Polieren erreichen. Es ist natürlich nicht notwendig, daß die obere Oberfläche der Einkristallteile 35 in gleicher Ebene mit der oberen Oberfläche des Substrates 15 liegt, wenn man integrierte Schaltungen dort bilden wollte.In Fig. 4 is the substrate 15 with silicon single crystals 35 These crises 35 are from the Guiukürpci i'i 20 grown. You have parts 36 in the upper area, which consist of a silicon-gold alloy. That Growing of the Eink / istallteile 35 therefore stops when the upper parts of the crystal parts 35 are above the upper part of the substrate 15. At this point it is required to remove the part 36 from each of the single crystal parts 35 with the silicon-gold alloy. the The silicon-gold alloy can be removed mechanically or with the aid of chemicals Means done. In the case of mechanical means, the abrasion method could be used. at Chemical agents could use mercury, with which the gold is formed Amalgam reacts. When the upper surface of the single crystal pieces 35 is required to be in the same plane with the top surface of the substrate, as in Fig.5 As shown, it would be necessary to place all of the silicon over the top surface of the substrate 15 to remove. You could do this e.g. B. can be achieved by polishing. It is of course not necessary that the upper surface of the single crystal parts 35 in the same plane with the upper surface of the substrate 15 lies if one wanted to form integrated circuits there.
Der in Fig.5 gezeigte Substratkörper 15 enthält Einkristallteile 35, deren überstehende Teile entfernt sind. Die Einkristalle 35 sind bei der Ausführungsform nach F i g. 5 nur als Siliciumeinkristalle mit einem geringen Goldbetrag hergestellt. Mit der oberen Oberfläche jedes der Elemente 35 in gleicher Ebene mit der oberen Oberfläche des Substrates 15 sind die verschiedenen Glieder 35 voneinander im Substrat 15 elektrisch getrennt und bilden separate Inseln. Demgemäß liefert das Verfahren nach der Erfindung ein Produkt, in welchem monolithische integrierte Schaltungen in jedem der Einkristallglieder 35, die von einander im Substrat 15 isoliert sind, gebildet werden können. D. h_, jeder der Einkristalle 35 ist in der Lage, eine monolithische integrierte Schaltung aufzunehmen.The substrate body 15 shown in Figure 5 contains Single crystal parts 35 whose protruding parts are removed. The single crystals 35 are in the embodiment according to FIG. 5 produced only as silicon single crystals with a small amount of gold. With the top Surface of each of the elements 35 in the same plane with the upper surface of the substrate 15 are the various members 35 are electrically isolated from one another in the substrate 15 and form separate islands. Accordingly the method according to the invention provides a product in which monolithic integrated circuits in each of the single crystal members 35 isolated from each other in the substrate 15 are formed can. That is, each of the single crystals 35 is able to to include a monolithic integrated circuit.
Während in dem benutzten Beispiele der Klotz 18 aus Silicium besteht und als Wärmeentzug wirksam ist, würde es auch möglich sein, daß die Siliciumkristalle in dem Substrat 15 ohne das Wärmeentzugsglied wachsen können. Jedoch ist ein größerer Betrag zugeführter Wanne aus dem Heizelement 23 erforderlich, um den gewünschten Temperaturgradienten am Körper 20 zu erreichen.While in the example used, the block 18 consists of silicon and is effective for extracting heat, it would also be possible for the silicon crystals to grow in the substrate 15 without the heat extraction member can. However, a larger amount of supplied tub from the heating element 23 is required to the to achieve the desired temperature gradient on the body 20.
setzt werden, wobei dann der Wasserstoff aus der Quelle 25 nicht notwendig wäre. Anstelle vor Heliumgas aus der Quelle 29 könnte man als Trägergas Monosilan verwenden.are set, in which case the hydrogen from the source 25 would not be necessary. Instead of before Helium gas from source 29 could be used as the carrier gas monosilane.
Ein Rohr aus Quarz mit 25 Millimeter Durchmesse! wurde in einem Ofein eingebracht. Um das 72 mm lange halbzylindrische Rohr war eine Heizspule gewickeltA tube made of quartz with a diameter of 25 millimeters! was placed in an oven. Around 72 mm long semi-cylindrical tube was wound on a heating coil
jo Diese Hilfsheizung befand sich auf dem Rohr unmittelbar über der Stelle des eingebrachten Substrates. Der Ofen konnte auf 800° C gebracht werden. Durch die Hilfsheizung konnte im Ofen höhere Temperaturer eingeregelt werden.jo This auxiliary heater was located directly on the pipe over the place of the introduced substrate. The oven could be brought to 800 ° C. Through the Auxiliary heating could be adjusted to higher temperatures in the furnace.
Das Rohr hatte eine einfache Gas-Misch-Rohrver zweigung für die Einführung der gewünschten Gase ir das Rohr. Diese Rohrverzweigung war in einer Leitung für die Einführung des reinen Wasserstoffes odei Heliums und in einer zweiten Leitung für die EinführungThe pipe had a simple gas-mixing pipe branch for the introduction of the desired gases ir the pipe. This branch pipe was in a line for the introduction of the pure hydrogen odei Heliums and in a second line for the introduction
eingerichtet.set up.
Vor dem Niederschlagen auf dem Substrat wurde Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von einem Litei pro Minute durchgeleitet. Das Rohr war mit Platin unc 2j 10% Rhodium von einem Zentimeter Dicke beschichtet Das Substrat bestand aus einem lameliierten polykristal linem Material, da:s auf einem dicken Siliciumklot; aufgebracht war. Das Substrat befand sich sehr nahe ar der oberer. Oberflache der Reaktorröhre und dicht art Hilfsheizer. Der Temperaturgradient wurde mit Hilfe von zwei Thermoelementen kontrolliert. Das Substra wurde auf einen dicken Siliciumklumpen gesetzt welcher als Wärmeabfluß funktionierte.Before being deposited on the substrate, hydrogen was passed through at a rate of one liter per minute. The tube was with platinum unc 2 j 10% Rhodium thickness of one centimeter coated, the substrate consisted of a lameliierten polykristal linem material because: s on a thick Siliciumklot; was upset. The substrate was very close to the upper one. Surface of the reactor tube and dense type auxiliary heater. The temperature gradient was controlled with the aid of two thermocouples. The substrate was placed on a thick lump of silicon which acted as a heat sink.
sehen Oxyd bestand, hatte eine Größe von etwa 1 cm und von etwa 1 mm Dicke. Das Substrat war speziell mi vierzylindrischen Lochern versehen. Der Durchmesse!See oxide was about 1 cm in size and about 1 mm thick. The substrate was specially mi four-cylindrical holes provided. The diameter!
der Löcher betrug 0,30 mm. Die Tiefe des Loches betruj 0,125 mm bis 0,25 mm. Diese Löcher befanden sich it der Nähe des Zentrums des Substrates.the holes was 0.30 mm. The depth of the hole differs 0.125 mm to 0.25 mm. These holes were located near the center of the substrate.
Die Goldkörpeir, welche einen Durchmesser vor 0,25 mm hatten, waren in jedem der Löcher angeordnet Die Körper bestanden aus 99,99% reinem Gold.The gold corpse, which has a diameter in front 0.25 mm were placed in each of the holes. The bodies were made of 99.99% pure gold.
einem Wasserstoffstrom von einem Liter pro Minutia hydrogen flow of one liter per minute
sich unter dem Quarzhalter des Substrates. Deunder the quartz holder of the substrate. De
jo Temperaturgradient betrug 80C · cm-'.jo temperature gradient was 8 0 C · cm- '.
Tetrachlorosilan wurde dann in das Rohr eingeführ und dreißig Minuten lang auf 0,05 Molprozent gehaher Die Konzentration des Tetrachlorosilans wurde dam für zwei Stunden auf 2 Molprozent erhöht Dii Bezugstemperatur von 950° C wurde über die Dauer de Gesamtprozesses gehalten.Tetrachlorosilane was then introduced into the tube and increased to 0.05 mole percent over thirty minutes The concentration of the tetrachlorosilane was then increased to 2 mole percent for two hours Reference temperature of 950 ° C was maintained over the duration of the entire process.
Das entstehende Material war in diesem Beispiel· hochpolykristallines Silicium.The resulting material in this example was high polycrystalline silicon.
. Vergleichsbeispiel II. Comparative example II
Alle Parameter aus dem Vergleichsbeispiel I wurdei auch hier eingehallen, jedoch mit der Ausnahme, daß dii Bezugstemperatur auf 1050° C und der Temperaturgra dient auf 16°C · cm-' eingestellt war. Die Temperatu am unteren Thermoelement betrug 10500C Wie in Falle des Vergleichslbeispieles I, so war auch hier das ii allen Löchern erzeugte Material hochpolykristalline: Silicium.All parameters from Comparative Example I were also used here, with the exception that the reference temperature was set at 1050 ° C and the temperature gradient was set at 16 ° C · cm- '. The temperature at the lower thermocouple was 1050 ° C. As in the case of Comparative Example I, here too the material produced in all holes was highly polycrystalline: silicon.
752752
IlIl
19 Ol19 Ol
Alle Parameter des Vergleichsbeispieles I wurden auch hier eingehalten, jedoch mit der Ausnahme, daß der Temperaturgradient etwa 100°C · cm-' betrug. InAll parameters of Comparative Example I were adhered to here, too, with the exception that the temperature gradient was about 100 ° C · cm- '. In
drei von vier Löchern wurden Siliciumeinkristalle 5 etwa 1000C · cm-'betrug. Die Temperatur am unteren
gezüchtet. Im vierten Loch war ein dreikörniger
Siliciumkristall gewachsen.three out of four holes were silicon single crystals 5 about 100 0 C · cm-'. The temperature at the bottom bred. In the fourth hole was a three-grain one
Silicon crystal grown.
Alle Parameter aus dem Vergleichsbeispiel I wurden hier übernommen, jedoch mit der Ausnahme, daß die Bezugstemperatur 1050° und der TemperaturgradientAll parameters from Comparative Example I have been adopted here, with the exception that the Reference temperature 1050 ° and the temperature gradient
Thermoelement war 1050°C. Siliciumeinkristalle wurden in allen vier Löchern gezüchtet.Thermocouple was 1050 ° C. Silicon single crystals were grown in all four holes.
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