DE2022025A1 - Process for the production of hollow bodies from semiconductor material - Google Patents
Process for the production of hollow bodies from semiconductor materialInfo
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Description
Verfahren' zur Herstellung von Hohlkörpern aus Halbleitermaterial (Zusatz zu Patent ..,: (Alrt.Z. P 1 805 9T0?6)Process for the production of hollow bodies from semiconductor material (Addition to patent ..,: (Alrt.Z. P 1 805 9T0? 6)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus Halbleitermaterial durch Abscheiden aus einer gasförmigen Verbindung dieses Halbleitermaterials auf der Oberfläche eines beheizten Trägerkörper s? der nach dem Abscheiden einer genügend dicken Schicht des Halbleitermatei^ials ohne Zerstörung derselben entfernt wird, nach Patent , „■ <, (Aktζ= Ρ 1 805 970<>6 VPA 68/1635).\. : The present invention relates to a method for producing hollow bodies from semiconductor material by depositing this semiconductor material from a gaseous compound on the surface of a heated carrier body. which after the deposition of a sufficiently thick layer of the semiconductor file ^ ials is removed without destroying the same, according to patent, "■ <, (Aktζ = Ρ 1 805 970 <> 6 VPA 68/1635). \. :
Ein Verfahren der erwähnten Gattung ist bereits in der DAS T 109 142 beschrieben worden'.. Auf einem Trägerkörper konstanten Durchmessers oder einem leicht konischen Trägerkörper wird z.B. Silizium durch thermische Zersetzung von Silicochloroform abgeschiedene Nach Abscheiden einer genügend dicken Siliziumsehicht v/ird der Trägerkörper entfernt ο Die abgeschiedene Siliziumschicht bildet dann ein Rohr konstanten Durchmessers oder ein leicht konisches offenes Rohr« Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der US-Patentschrift 2 890 976'.-■ bekannt-.- Auch damit lassen sich Rohre konstanten Durchmeösers erzeugen<.A method of the type mentioned is already in the DAS T 109 142 '.. On a support body With a constant diameter or a slightly conical support body, e.g. silicon is deposited by thermal decomposition of silicochloroform a sufficiently thick silicon layer v / ird the carrier body removed ο The deposited silicon layer forms then a tube of constant diameter or a light one conical open tube «A similar procedure is also available from US Pat. No. 2,890,976 '.- ■ known -.- Also with it pipes of constant diameter can be produced <.
In der Hauptanmeldung ist bereits ein ähnlichas Verfahren vorgeschlagen worden» Durch die Erfindung wire', das Verfahren gemäß der Hauptanmeldung so weitergebildet, daß sich auch andere Hohlkörper außer Rohren aus Halbleitermaterial herstellen lassen» There is already a similar procedure in the main application has been proposed 'By the invention wire', the method according to the main application developed so that other hollow bodies besides tubes can also be made from semiconductor material »
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger-VPA 9/110/0061 Hab/Hob 109847/1795 - 2 -The invention is characterized in that a carrier VPA 9/110/0061 Hab / Hob 109847/1795 - 2 -
_ ρ —_ ρ -
körper verwendet wird, dor eine in Umfangrichtung geschlossene, sich von einem größten Umfang hinweg verjüngende Mantelfläche aufweist, und daß lediglich auf dem vom größten Umfang der Mantelfläche "begrenzten Bereich kein Halbleitermaterial abgeschieden wird»body is used, because a circumferentially closed, has tapered circumferential surface away from a largest circumference, and that only on no semiconductor material is deposited in the area bounded by the largest circumference of the jacket surface »
Dazu können pyramidenförmige, kegelförmige, kegelstumpfförmige, pyramidenstumpfförmige Trägerkörper verwendet werden. Es ist weiterhin auch möglich, kugelkalottenförmige und halbkugelförmige Trägerkörper zu verwenden = Außerdem lassen sich ollipsoidische, hyperboloidische und Spitzbogen.rörmigc Trägerkörper verwenden =Pyramid-shaped, conical, frustoconical, Truncated pyramidal support body used will. It is also possible to have a spherical cap and hemispherical support bodies to be used = In addition, ollipsoidal, hyperboloidal and Use pointed arches =
Als Material für den Trägerkörper verwendet man vorzugsweise einen der Stoffe Graphit, vordichteten Graphit, Glanzkohlenstoff, Glaskohle, Pyrographit oder Spektralkohle, Bas Entfernen des Trägerkörpers wird besonders leicht möglich, wenn in den Trägerkörper ein Kühlmittel gegeben wird»The material used for the support body is preferably one of graphite, pre-sealed graphite, Bright carbon, vitreous carbon, pyrographite or spectral carbon, Bas Removal of the carrier body is particularly easy possible if a coolant is added to the carrier body »
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert» Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to Figures 1 to 4. They show:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Anordnung zum Herstellen von Hohlkörpern gemäß der Erfindung mit direkter Heizung;1 shows a longitudinal section through an arrangement for producing hollow bodies according to the invention direct heating;
Figur 2 einen Längsschnitt durch einen Trägerkörper zum Erzeugen eines kegelförmigen Hohlkörpers aus Halbleitermaterial mit indirekter Heizung;FIG. 2 shows a longitudinal section through a carrier body for producing a conical hollow body from semiconductor material with indirect heating;
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Trägerkörper zum Herstellen eines spitzbogenförmigen Hohlkörper aus Halbleitermaterial undFigure 3 is a longitudinal section through a support body for Manufacture of an ogival hollow body from semiconductor material and
Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Trägerkörper zum Herstellen eines kugelkalottenförmigen Hohlkörper aus Halbleitermaterialο .FIG. 4 shows a longitudinal section through a carrier body for producing a spherical cap-shaped hollow body made of semiconductor material
VPA 9/110/0061 - 3 -VPA 9/110/0061 - 3 -
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In Figur 1 ist im Schnitt eine Anordnung zum Erzeugen eines im Längsschnitt dreieckigen Hohlkörpers aus Halbleitermaterial gezeigte Diese Anordnung besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsgefäß 1, das auf der Unterseite zwei Auslaßrohre 2 aufweist* An der Oberseite ist das Reaktionsgefäß 1 mit einem Einlaß 3 versehen= Auf die Unterseite des Reaktionsgefäßes ist eine mit 5 bezeichnete Bodenplatte eines Trägerkörpers 4 aufgesetzt= Die Bodenplatte 5 wird durch einen von außen auf den Boden des Reaktionsgefäßes gesetzten Diehtring mit Schrauben 7 gasdicht gegen den Boden des Reaktionsgefäßes angepreßt, so daß der Trägerkörper wie ein PingorIn Figure 1, an arrangement for producing a longitudinally triangular hollow body made of semiconductor material is shown in section. This arrangement consists essentially of a reaction vessel 1, which has two outlet tubes 2 on the underside On the underside of the reaction vessel, a base plate, labeled 5, of a support body 4 is placed = the base plate 5 is pressed gas-tight against the base of the reaction vessel by a die ring with screws 7 placed on the bottom of the reaction vessel from the outside, so that the support body looks like a pingor
in das Innere des Reaktionsgefäßes hineinragt und das ™protrudes into the interior of the reaction vessel and the ™
Innere des Trägerkörpers 4 nach außen gegen die Atmosphäre abgedichtet ist. In das Innere des Trägerkörpers 4, der aus leitendem Material wie Graphit, verdichtetem Graphit, Glanzkohle, Spektralkohle bestehen kann, ist ein Stab 8 eingeschraubt.- Dieser Stab steht über eine Leitung 11, die mittels zweier Muttern 9 am unteren Ende des Stabes angeklemmt sind, mit einer Klemme einer nicht gezeigten Spannungsquelle in Verbindung, An der anderen Zlemme der Spannungsquelle liegt eine Zuleitung 10, die mitteis einer der Schrauben 7 an den Ring 6 angeklemmt ist. Der Ring 6 steht mit dem Boden des Trägerkörpers 4 über die Schrauben 7 elektrisch in Verbindung, A Inside of the support body 4 is sealed to the outside against the atmosphere. A rod 8 is screwed into the interior of the support body 4, which can consist of conductive material such as graphite, compressed graphite, lustrous carbon, spectral carbon , connected to a terminal of a voltage source (not shown). At the other terminal of the voltage source there is a supply line 10 which is clamped to the ring 6 in the middle of one of the screws 7. The ring 6 is electrically connected to the bottom of the support body 4 via the screws 7, A
Der Trägerkörper 4 wird durch den durch ihn fließenden Strom aufgeheizt Hat er eine Temperatur von etwa 1200 ü erreicht, so wird durch das Einlaßrohr 3 eine gasförmige Verbindung des Halbleitermaterials und ein Reaktionsgas in das Innere des Reaktionsgefäßes geschickt= Als gasförmige Verbindung zur Herstellung eines Hohlkörpers aus Silizium eignet sich Z5B. Silicochloroform SiHCl^ und. als Reaktionsgas molekularer T/asserstofj Hp* Aus dieser gasförmigen-Verbindung schadet sich eine Siliziumscliicht 13 auf der erhitzten Oberfläche des Trägerkörpers 4 ab, während dasThe carrier body 4 is heated by the current flowing through it. Once it has reached a temperature of about 1200 ohms, a gaseous compound of the semiconductor material and a reaction gas is sent into the interior of the reaction vessel through the inlet pipe 3 = as a gaseous compound for the production of a hollow body Silicon is suitable Z 5 B. Silicochloroform SiHCl ^ and. Molecular hydrogen Hp * as reaction gas
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Restgas durch den Auslaß 2 entweicht, Der Trägerkörper· 4 kann im Querschnitt rund ader oval sein, oder auch ©inen. Polygon als Srundflache aufweisenc Jc nach Forst dies verwendeten ürägerkörpers scheidet sieh dann ein Kegel oder ein pyramidenförmiger Hohlkörper aus Silizium auf dem irägerkörper afc»Residual gas escapes through the outlet 2. The support body 4 can be round or oval in cross-section, or it can be © inen. Have a polygon as a round surface c Jc according to Forst this carrier body used then separates a cone or a pyramid-shaped hollow body made of silicon on the carrier body afc »
Ist eine genügend dicke Schicht des Halbleitermaterials ■ abgeschieden- so wird der StroHifluß und die Gaszufuhr unterbrochen und der frägerkörper nach Lösen der Schrauben und Entfernen des Mchtringes δ dem Reaktio.nsgefa.fi von unten entnommen- Ua der thermische Ausdehnungskoeffizient des [Erägerkörpers größer als d-er des Siliziums ist,,, schrumpft dieser rascher als die Halfeleiterschicht und löst sich daher "beim Abkühlen, von dieser= Lieser Yorgang kann noch dadurch beschleunigt werden* daß in das Innere des Crägerkörpers ein Kuhlmittel,. aJ, flüssiger Stickstoff, gegeben wird -.-Is a sufficiently thick layer of the semiconductor material ■ This is how the straw flow and the gas supply are separated interrupted and the carrier body after loosening the screws and removing the power ring δ dem Reaktio.nsgefa.fi from below taken - including the coefficient of thermal expansion of the [Carrier body is larger than that of silicon ,,, shrinks this faster than the semiconductor layer and therefore dissolves "while cooling down, from this = Lieser Yorgang can still thereby accelerated * that in the interior of the carrier body a coolant ,. aJ, liquid nitrogen will -.-
Her Srägerkörper 4 muß nicht unbedingt direkt befreist werdens sondern kann auch durch eine 2-B-. außerhalb des Heaktionsgefäßes 1 angeordnete Induktionsspule 12 beheizt werden-. Wenn der Srägerkörper 4 jedoch direkt beheizt wird^ so empfiehlt es sich?, ihn so auszubilden, daß/ der Querschnitt des Strompfades über die gesamte Höhe der Mantelfläche des Srägerkörpers 4 wenigstens angenähert konstant ist» wie dies durch die Spitze 14 angedeutet ist, Damit wird die Oberfläche des Srägerkörpers wenigstens angenähert auf die gleiche !Temperatur aufgeheizt.Her Srägerkörper 4 need not necessarily be directly liberate s but can also be a 2-B. Outside the heating vessel 1 arranged induction coil 12 are heated-. If the beam body 4 is heated directly, however, is it recommended ? to design it so that / the cross-section of the current path is at least approximately constant over the entire height of the lateral surface of the carrier body 4, as indicated by the tip 14, so that the surface of the carrier body is heated to at least approximately the same temperature.
In 3?igur 2 ist eine gegenüber dem Srägerkörper nach Figur etwas abgewandelter Srägerkörpor- gezeigt« Diesel* Trägerkörper, der mit 15 bezeichnet ist«, weist am unteren Ende ein Gewinde 16 auf 5 das in eine mit einem Ghawinde 18 versehene Bodenplatte 17 eingeschraubt ist« Kit einem solchen irägerkörpe^ lassen siefc kegelförmige Höhlkörper aus. HaIbleiterwefeerial mit krais^uaaer Grtmailache herstellen. DerFIG. 3 shows a slightly modified carrier body compared to the carrier body according to FIG. "Diesel * carrier body, which is denoted by 15", has a thread 16 at the lower end 5 which is screwed into a base plate 17 provided with a Ghawind 18 "Kit of such an irägerkörpe ^ leave out cone-shaped cavities. Make semiconductors with krais ^ uaaer Grtmailache. Of the
15 kann auf gleic&e Weise wie der frägerkörper15 can be used in the same way as the carrier body
BADBATH
in dem Reaktionsgefäß 1 nach Figur 1 verwendet werden» Der Trägerkörper braucht nicht durch einen Strom direkt erwärmt zu werden, sondern kann auch indirekt geheizt werden. Diese Möglichkeit ist in Figur 2 schematisch durch eine im Inneren des Trägerkörpers 15 angeordnete Heizschlange 19 dargestellte Die auf dem Trägerkörper 15 abgeschiedene Halbleiterjchicht ist"hier mit 20 bezeichnetebe used in the reaction vessel 1 according to Figure 1 » The carrier body does not need to be heated directly by a current, but can also be heated indirectly. This possibility is shown schematically in FIG. 2 by a heating coil 19 arranged in the interior of the carrier body 15 The semiconductor layer deposited on the carrier body 15 is “denoted by 20 here
Zwischen den Maßnahmen der indirekten Heizung und dem eingeschraubten Trägerkörper 15 besteht kein notwendiger Zusammenhang, vielmehr kann auch ein in eine Bodenplatte eingeschraubter Trägerkörper direkt und ein mit einer Bodenplatte fest verbundener Trägerkörper (Fig, 1) indirekt beheizt werden«Between the measures of indirect heating and the screwed in There is no necessary connection between the carrier body 15; Carrier body can be heated directly and a carrier body firmly connected to a base plate (Fig, 1) indirectly heated «
In Figur 3 ist im Längsschnitt ein Trägerkörper gezeigt, mit dessen Hilfe sich spitzbogenförmige Hohlkörper aus Halbleitermaterial herstellen lassen» Der Trägerkörper ist mit 23 bezeichnet und an seinem unteren Ende in eine konische Ausnehmung 24 einer Grundplatte .22 eingepreßt» Zu diesem Zweck-v/eist der Trägerkörper 23 an seinem unteren Ende ein sich verjüngendes Teil 25 auf, dessen Außenfläche der konischen Ausnehmung 24 der Grundplatte 22 angepaßt ist, In das Innere des Trägerkörpers 23 ist ein Stab 8 eingeschraubt, der der Stromzuführung dient» Damit der Strompfad über die ganze Höhe des Trägerkörpers etwa gleichen Querschnitt aufweist, ist der Trägerkörper 23 an der Spitze mit einer Verdiokung 26 versehen« Scheidet man auf einem solchen Trägerkörper Halbleitermaterial ab, so erhält man einen im Längsschnitt spitzenbogenförmigen Hohlkörper, der mit 27 bezeichnet ist. Der Trägerkörper 23 könnte natürlich auch statt in die Grundplatte 23 eingepreßt mit dieser verschraubt v/erden oder mit ihr ein gemeinsames Bauteil bilden, wie in den Fig, 2 bzw» 1 gezeigte '■ ■■In Figure 3, a carrier body is shown in longitudinal section, with the aid of which ogival hollow bodies made of semiconductor material can be produced »The support body is designated 23 and at its lower end into a conical Recess 24 of a base plate .22 is pressed in. For this purpose, the carrier body 23 is inserted at its lower end tapered part 25, the outer surface of which is adapted to the conical recess 24 of the base plate 22, A rod 8 is screwed into the interior of the carrier body 23, which is used to supply power, so that the current path has approximately the same cross section over the entire height of the carrier body, the carrier body 23 is at the tip provided with a digits 26 «If you divorce on one from such a carrier body semiconductor material, one obtains a hollow body with a pointed arch in longitudinal section, which is designated by 27. The carrier body 23 could of course also be pressed into the base plate 23 instead this is screwed to earth or form a common component with it, as shown in FIGS. 2 and 1, respectively
In Figur 4 ist ein Trägerkörper gezeigt, mit dessen Hilfe •sich kugelkalottenförmige Hohlkörper aus Halbleitermaterial' herstellen lassen. Der Trägerkörper, der mit 31 bezeichnetIn Figure 4, a carrier body is shown, with the help of • spherical cap-shaped hollow bodies made of semiconductor material ' can be produced. The carrier body, which is designated by 31
VPA 9/110/0061 10984771795 _ 6'_.' v VPA 9/110/0061 10984771795 _ 6 '_ .' v
BAD ÖBKStNAIi iV.äBAD ÖBKStNAIi iV.ä.
ist, weist an seinem unteren Ende ein Gewinde 32 auf, mit dem er in eine ein Gewinde 30 aufweisende Bodenplatte 29 eingeschraubt ist= Audi dieser Trägerkörper wird direkt geheizt, indem ihm im Inneren durch einen Stab 8 Strom zugeführt wird- Der Trägerkörper 31 ist an seinem oberen tinäe 33 verdickt, so daß der Strompfad an j er1 er Stelle des Trägerkörpers etwa den gleichen Querschnitt aufweist. Die abgeschiedene Halbleiterschicht ist in Figur 4 mit 34 bezeichnet»is, has a thread 32 at its lower end, with which it is screwed into a base plate 29 having a thread 30 = Audi this support body is heated directly by being supplied with electricity inside through a rod 8- The support body 31 is on its upper tinäe 33 is thickened, so that the current path at j er er has about 1 instead of the support body has the same cross-section. The deposited semiconductor layer is denoted by 34 in FIG.
Die Hohlkörper aus Halbleitermaterial lassen sich auch in den Fällen nach den Figuren 2 bis 4 besonders leicht von den Trägerkörpern trennen, wenn diese aus Graphit, verdichtetem Graphit, Glanzkohle, Spektralkohle oder Pyrographit bestehen= Da diese Stoffe einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Halbleitermaterial aufweisen, schrumpfen diese bei Abkühlung stärker als das Halbleitermaterial und lösen sich von selbst von diesem * Man kann diesen Vorgang, via schon in Verbindung mit Figur 1 erwähnt, noch dadurch beschleunigen, daß man in das Innere des Trägerkörpers ein Kühlmittel, ζ = 3, flüssigen Stickstoff gibt^ Mit dem erläuterten Verfahren lassen sich auch noch andere Halbleiterkörper als die gezeigten herstellen-, So ist es auch möglich, pyrarnidenstumpfförmige, kegelstumpfförmige, halbkugelförmige oder auch hyperboloidische Hohlkörper herzustellen.-·The hollow bodies made of semiconductor material can also be particularly easily removed in the cases according to FIGS Separate the support bodies if they are made of graphite, compressed graphite, luster carbon, spectral carbon or pyrographite exist = Because these substances have a greater thermal Have expansion coefficients than the semiconductor material, they shrink more than the semiconductor material when it cools down and detach themselves from it * One can do this process, via already in connection with Figure 1 mentioned, accelerated by the fact that a coolant, ζ = 3, liquid in the interior of the support body Nitrogen gives ^ With the procedure explained you can also produce other semiconductor bodies than those shown, So it is also possible to create frusto-pyramidal, frustoconical, hemispherical or hyperboloidal To manufacture hollow bodies.
Voraussetzung ist jedoch, daß sich die Mantelflächen der Hohlkörper von ihrem größten Umfang nur in einer Richtung verjüngen» Auf dem \'om größten Umfang des Hohlkörpers begrenzten Bereich wird kein Halbleitermaterial abgeschieden, da durch diesen der TrägerkörjDer entfernt wird ο Die Abscheidung von Trägermaterial wird dadurch verhindert, daß der erwähnte. Bereich nicht mit dem Inneren des Reaktionsgefäßes in Verbindung steht= A prerequisite, however, is that the outer surfaces of the hollow bodies extend from their greatest circumference in only one direction rejuvenate »Limited to the largest circumference of the hollow body No semiconductor material is deposited in the area, as this removes the carrier body ο The deposition of carrier material is prevented by the aforementioned. Area not in contact with the interior of the reaction vessel =
VPA 9/110/0061 - 7 -VPA 9/110/0061 - 7 -
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BAD ÖRlGINAfcBAD ÖRlGINAfc
Die beschriebenen Hohlkörper lassen, sich für viele Zwecke anwenden, Sie sind Z:B. geeignet als Behälter für Meßgeräte zur Untersuchung von Strahlungen bestimmter 'Wellenlänge c Da die Behälter gasdicht und temperaturunempfindlich sind, können sie zJ< auch in sehr großen Höhen verwendet werden. Hohlkörper insbesondere aus Silizium können als Reaktionsgefäß Anwendung finde-n- Sie werden gegen chemische Reaktionen besonders unempfindlich,, wenn sie mit einer Schicht aus Siliziumoxyd überzogen sind= Dann läßt sich in einem solchen Gefäß ζ.,B= für Halbleiterzwecke zu verwendendes Germanium schmelzenThe hollow bodies described can be used for many purposes apply, you are Z: B. suitable as a container for measuring instruments for the investigation of radiation of a certain 'wavelength c Since the containers are gas-tight and insensitive to temperature they can also be used at very high altitudes will. Hollow bodies, in particular made of silicon, can be used as reaction vessels. They are used against chemical agents Reactions especially insensitive, when dealing with a Layer of silicon oxide are coated = Then in such a vessel ζ., B = to be used for semiconductor purposes Melt germanium
15 Patentansprüche
4- Figuren . ·15 claims
4- figures. ·
109847/1795109847/1795
VPA 9/110/0061 - 8 -VPA 9/110/0061 - 8 -
BAD ORIGINAL , :.BAD ORIGINAL, : .
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Legal Events
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