DE2316602A1 - Verfahren zum herstellen polykristallinen siliciums - Google Patents

Description

Verfahren zum Herstellen polykristallinen Silioinas

Die Erfindung betrifft die Herstellung von polykristallinen Silicium durch thermische Reduktion von Trichlorsilan, insbesondere mit höherer Produktivität, wie sie bisher noch nicht als möglich erachtet wurde.

Polykristallines Silicium wird bisher durch thermische Zersetzung von iDrichlorsilan, Siliciumtetrachlorid oder Silan erhalten. Praktisch das gesamte, großtechnisch erhaltene SiIiciummetall v/ird durch thermische Zersetzung von Trichlorsilari ^. in einem geschlossenen Reaktionsgefäß erhalten, in den ohne Berührung mit der Reaktorwand . ein Stab hineinhängt (die Form des eingehängten Gegenstandes ist von untergeordneter Bedeutung, es kann sich um Stäbe, Drähte, Fäden oder dergleichen handeln? im folgenden wird immer nur von "Stab" gesprochen). Der Stab wird üblicherweise durch Stromdurchgang elektrisch beheizt. Der am häufigsten angewandte Reaktor hat glockenförmiges Aussehen und enthält eine Metallgrundplatte, von der sich nach oben der Stab erhebt. Weiters sind Zu- und Ableitungen für die

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ORJOiNAL INSPECTEÖ

Gase und eine Quarzglasglöcke über der Platte vorgesehen. ;._; Schließlich weist der Stab Stromzuführungen zur Beheizung auf»

Der Stab wird auf Reaktionstemperatur gebracht, üblicherweise etwa 1000 - 1200°C|.und dann ein Gasgemisch von Wasserstoff und HSiOl, eingeführt. Die Staboberfläche befindet sich auf der höchsten Temperatur, sodaß die Siliciumabscheidung dort stattfindet. Es ist wesentlich, wie bei den meisten chemischen Reaktionen, Reaktionen mit den Reaktorwänden zu vermeiden. Aus diesem Grund, werden die Reaktorwände auch bei einer Temperatur tief genug zur Verhinderung derartiger Reaktionen gehalten und zwar müssen Reaktionen, die zu einer Abscheidung des Siliciums an den Wänden führen, vermieden werden· . - ...

Das Reaktionsgasgemisch wird im allgemeinen wie üblich erhalten, nämlich indem Wasserstoff durch HSiCl_x durchgeleitet

/iiper /durch ihren ■>

oder/dieser Flüssigkeit oder/Dampfraum geführt wird. Die Temperatur von HSiCl^ und des Reaktionsgasgemisohes bestimmt den Partialdruck von HSiGl, und demzufolge dessen molaren Anteil im Reaktionsgemisch· Üblicherweise liegen nicht mehr als 5 Molprozent HSiCl., im Reaktionsgas neben Wasserstoff vor.

Die Strömungsgeschwindigkeiten, Molverhältnisse und Reaktionsbedingungen sind bei Beginn der Umsetzung einzustellen. Die Produktion läuft dann im wesentlichen ohne nennenswerte Änderung ab.

Der Reduktionsmechanismus von HSiOl, wurde chemisch bestimmt· Einige Faktoren aus diesen Untersuchungen führten zu der Entdeckung, daß die Siliciumproduktion hinsichtlich der Leistungsfähigkeit wesentlich verbessert werden kann, nämlich zumindest verdoppelt und auch noch darüber, ja sogar bis auf die fünffache Menge· Wesentliche Faktoren für die Siliciumabscheidung sind offensichtlich folgende:
a). Die Abscheidung des Siliciums aus Trichlorsilan erfolgt'bei

- 3. 30 98 427 0 9 23

100O⁰C innerhalb von O,3jmöglicherweise 0,1 Sekunden. Dies bedeutet, daß die Zersetzung von HSiCl₃ schneller erfolgt.

b) Es konnte festgestellt werden, daß sich im Raum HSiCl₇ bei derartigen Abscheidungstemperaturen disproportioniert zu HCl und SiCl.. Man erhält" auf diese Weise ein Gasgemisch mit weniger Wasserstoff je Siliciumatom als es HSiCl₅ entspricht. Die Art der Disproportionierungsprodukte ist damit abhängig vom Verhältnis HCl : SiCl, : HSiCl₅.

. ^reduzierte

c) E__s ist bekannt, daß/Silane sich schneller zu Silicium zersetzen, als vollständig oxidierte Silane wie SiCl., zum Vergleich SiHy⁵McIH₃, SiCl₂H₂, SiCl₃H und SiCl.. Man kann also annehmen, daß im Reaktionsgefäß die Konzentration /siCl. um die Staboberfläche größer ist,wo es gebildet wird, und daher das Verhältnis H : Si in unmittelbarer Nähe der Stabfläche geringer ist, als an anderen Stellen des Reaktors.

d) Es wurde auch festgestellt, daß der Temperaturgradient von dem heißen Stab bis zu dem sehr viel kühleren Reaktionsgefäß merklich abfällt in einem Abstand' von wenigen cm von dem Stab auf eine Temperatur unterhalb einer wirksamen Zersetzung von HSiCl₃.

Daraus ergibt sich folgendes:

1. Die meisten, wenn nicht überhaupt im wesentlichen alle Reaktionen im Raum und/oder an der Fläche finden in unmittelbarer Nähe der Stabfläche statt.

2. Die Konzentration von HSiCl., in unmittelbarer Nähe der Stab

es

fläche für ein hohes Verhältnis Wasserstoff : Silicium ist für die Wirksamkeit des Verfahrens von höchster Bedeutung.

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Es ergab sich, daß die Geschwindigkeit des Siliciumwachstums (Abscheidungsgeschwindigkeit) bei einem bekannten Verfahren zur thermischen Zersetzung von HSiCl-, zu Silicium zumindest verdoppelt, in manchen Fällen sogar um 5ÖÖ^ und darüber gesteigert v/erden kann durch die einfache Maßnahme,zu gewährleisten, daß im Reaktor ausreichend HSiCl,, vorhanden ist, um eine solche Abscheidungsgeschwindigkeit zu erreichen und aufrecht zu erhalten. Die Anwendung derartig großer Mengen an Trichlorsilan im Reaktor in Verbindung mit konsequent steigender Geschwindigkeit in der Zunahme der Staboberfläche ist neu. Es v/ird angenommen, daß die erhöhte Menge an HSiCl₇, im Reaktor zu günstigeren Si:H-Verhältnissen in unmittelbarer Mbe der Stabfläche im Hinblick auf die Siliciumabscheidung führt.

Die bekannten und großtechnisch angewandten Verfahren zur Herstellung von Silicium aus SiliciumchlorofOrm laufen ab unter Mangel der einen Reaktionskomponente, d.h. es wird zu wenig · HSiCl₅ angewandt..

Die Erfindung bringt nun ein Verfahren im Sinne der üblichen Herstellungsweise von Silicium aus einem Reaktionsgasgemisch von Viasserstoff und Siliciumtrichlorxd und ist dadurch gekennzeichnet-, daß man im Reaktor größere Mengen an Siliciumtrichlorid aufrecht erhält, vorzugsweise nach der Gleichung :

a _ 4 ,.8237 · S- ._ R

^A -■ C

A gibt die Einspeisung von HSiCl-: in g/h an, G ist das dachstum des. S.tabs während des Verfahrens durch Abscheidung von Silicium

in g/h »cm .. Dieser Wert liegt vor zugsweise über ejv/a· 0,12 5 g/h· cm

2 und. übersteigt, im allgemeinen nicht Q,-5- g/h«cm "",.. vorzugsweise

beträgt/ zwischen 0,2 und 0,4.. R bedeutet die; Stabfläche und ist bei Anwendung von mehreren Stäben im Reaktor die Summe der Stab—

flächen, Sie wird •angegeben in cm » C ist das Umwandlungsver-/ hältnis. HSlCl₅ : Si., Die Eonstante: 4,8237 ergibt sich aus dem

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Molekulargewicht für HSiCIz135>5 gebrochen durch das Atomgewicht von Silicium 28,09.

Die für den Reaktor wünschenswerte SiHCl,-Menge ist nicht abhängig von irgendeinem Konzentrationsfaktor. Die Konzentration des dem Reaktor zugeführten Reaktionsgemischs an SiHCl., kann jedoch als Mittel für die gewünschte Menge im Reaktor herangezogen werden. Die zweite Möglichkeit zur Regelung des SiHCl.,-Gehalts" im Reaktor ist die Vergrößerung oder Verringerung der Einspeisegeschwindigkeit des Gasgemischs. Als dritte Methode ist die Kombination dieser zwei Möglichkeiten vorgesehen.

Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die im Reaktor vorhandene Menge an SiHGl- größer ist, als man sie bisher als zweckmäßig erachtete, so gilt die Beschränkung der zentration im einzuspeisenden Gasgemisch von maximal etwa 5 Mol-$ nicht mehr. Man kann also nach der Erfindung jetzt höhere Konzentrationen, nämlich bis hinauf su etwa 25 Mol-$,im' einzuspeisenden Reaktionsgasgemisch anwenden. Da jedoch eine hohe Konzentration kein kritischer Faktor zur Erreichung der erforderlichen Menge von SiHCl., im Reaktor ist, so kann man auch Konzentrationen von etwa 2 Mol—$ oder darunter anwenden_e

Fach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Reaktionsgasgemisch ein Anteil an SiHCl- von über 4 MoI-^, vorzugsweise über 5 Mol-$, aufrecht erhalten. D?. man auch Rücklaufsas anwenden kann, so können geringe Anteile *>n Nebenprodukten/sich im Reaktor gebildet haben, vorliegen, v/enn

sie vorher nicht abgetrennt worden sind, wie Mono- oder Dichlorsilan oder¹ Siliciumwasserstoff.

Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Trichlorsilan im Gemisch mit Wasserstoff so eingeführt, daß der Anteil an Trichlorsilan leicht geregelt werden kann. Die Reaktionstemperatur entspricht obigen Angaben und ist im wesentlichen die gleiche wie bei den üblichen Verfahren.

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Die Abscheidungsgeschwindigkeit an den. Stäben während der Reaktion läßt sich leicht ermitteln, indem die Zunahme des Stabdürchmessers festgestellt wird. Da die Stablänge festliegt, ist die Zunahme des Durchmessers ein direktes Maß für die Ausbeute, also die Abscheidungsgeschwindigkeit in g/cm . Daraus ergibt sich auch die Möglichkeit der Berechnung des Flächenv/achsturns zur Einhaltung obiger Gleichung.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auf das Wachstum von reduziertem Trichlorsilan, insbesondere der Siliciumabscheidung, an der Reaktionswand zu achten. Diese Problem ist besonders wesentlich, v/enn der Stab soweit wächst, daß die Wandtemperatur durch größere Wdhe zu der Stabfläche ansteigt. Die V/andtemperatur kann herabgesetzt werden durch Steigerung der Grasströmungsgeschwindigkeit in den Reaktor. In diesem Pail ist dafür zu sorgen, daß die zugeführte Menge an Trichlorsilan nicht vergeutet wird durch Verringerung der Umsetzungsgeschwindigkeit C auf ein untragbares Ausmaß. In solchen Fällen sollte die Konzentration an Trichlorsilan im Reaktionsgasstrom herabgesetzt werden.

Bei den in den Tabellen zusammengefaßten Reaktionsbedingungeti und Versuchsergebnissen wurde ein üblicher glockenartiger P.eaktor für die Abscheidung von polykristallinem. Silicium angewandt.

Den Reaktionsraum begrenzte eine Quarzglasglöcke, Innendurchmesser 431 cm, Wandstärke 19 mm, Höhe bis zum Scheitel der Halbkugel 1,016 m. In der Glocke befand, sich in der Uähe der offenen Seite ein rechteckiges Schauglas, 50x305 mm. Die Glocke ruhte auf einer Grundplatte aus Kohlenstoffstahl mit einem Überzug-aus Hickel und Iridium. Siewar in üblicher Weise wassergekühlt, um ein Verwerfen zu verhindern. Sie v/ies auch zwei "wassergekühlte Silberelektroden mit Stromanschluß auf, um dem in den Raum von der Mitte der Grundplatte reichenden Siliciumstab einen Strom hoher Spannung und geringer Stromstärke zuzuführen, Auch war im Zentrum der Grundplatte eine Einführung, Außendurchmesser 12,7 mm Innendurchmesser 9,5 mm, vorgesehen, die um 76 mm über die _:

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Grundplatte in den Reaktionsraum vorstand. An einer Seite der Grundplatte befindet sich ein Gasabzug, lichte \Jeite 50 mm. Jeder Siliciumstab, der in den Reaktionsraum reicht, war gehalten von einer Fassung aus spektroskopisch reiner Kohle, direkt verbunden mit den Silberelektroden. Ein Kohlestab gleicher Qualität lag quer über die Enden von jeweils zwei Stäben angeordnet, um damit den Stromschluß sicherzustellen. Die Glocke saß in einer Dichtung um den Umfang der Grundplatte, um ein Entweichen des Gases zu verhindern. Als Abschirmung diente um den Reaktor ein Metallmantel.

Die Wasserstoffzufuhr wurde mit Hilfe eines Rotaraeters gere- ' gelt. Das Trichlorsilan wurde verdampft aus einem mit einem Heizmantel versehenen Gefäß, welches mit Heißwasser beheizt wurde. Auch die eingespeiste Trichlorsilanmenge wurde mit Hilfe eines Rotameters geregelt. Vor Eintritt in den Reaktor durch die Zuführung wurden die beiden Gase gemischt. Die in den Reaktor eintretenden und ihn verlassenden Gase wurden chromatographisch analysiert. Vor Einführung des Reaktionsgasgemisches wurde der Reaktor 15 Hinuten mit Stickstoff ausgespült, um Sauerstoff zu verdrängen, anschließend wurden 15 Minuten mit Wasserstoff gespült und dann erst Irichlorsilan zugemischt. Durch entsprechende Stromzufuhr und Regelung zu den Stäben v/urden die angestrebten Temperaturen aufrechterhalten.

Die Stabtemperatur wurde mit einem optischen Pyrometer während der ganzen Versuchszeit überwacht. Die Trichlorsilanmenge im Reaktor wurde erhöht mit zunehmender Stabfläche. Dadurch gewährleistet man maximale Abscheidung.

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	Versuch I\Tr.	H2 l/min.	HSiCl5 HSiCIx kg/h · l/min	10.9	HoI- Verhältti.	Tabelle	I	Ausbeute % g/h	88	mitti.Ab / um/min
	1	236	4.09	15,1	4.6	Si_	Stab- 0(cm)	10.6"	108	14,5
	2	236	5.685	25.5 10.4	6.0	526	1.245	. 9.1	132, 92	' 16,6
	3 4	236 472	9.08 3,6	2:5.7	9.7 2.1	646	1.397	7.0 11 .-8	140	18,0 14,8
O	5	472	9.08	25-2 50.3	5.2	792 . 554	1.499 1.270	7.3	166 169	19,2
	6 7	472 472	12.7 18.16	15.1	6.9 9,6	842	1.588	6.9 5.2	96	20,5 20,6
2/092	8	708	5.45	30.2	2.0	1000 . 1020	1.676 1.689.	8.25	162	16,9
	9	708	11.35	45*3	4.0	574	1.422	7.35	195	20,5
	10	708	16>34	■ 50.5	' 6.0	970	1.681	6.02	237	22,5
	11	944"	18.16	106.7	5.0	1120	1.821.	6^.09	273	25,6
	12	944.	45.4		11.7	1368	1.976	2.9		29,5
			1366 ■	1.948

mittl.Abscheidungsgeschwitidigkeit / g/h» cm²

0,224	ca	N> CO
0,242	j	σί cn CD NJ
0,280
0,230
0,281
0,314
0,320
0,209
0,300
0,341
0,381
0,446

Wie erwartet, steigt die Abscheidungsgesehwindigkeit mit höherem Molverhältnis und die Ausbeute sinkt mit steigendem Molverhältnis·

Die Oberflächenqualität steigt stark mit dem Molverhältnis. Bei 2 Möl-$ ist die Siliciumoberfläche rauh/und durchgehend klumpig. Mit steigendem Molverhältnio wird die kristalline Struktur gleichmäßiger und glatter. Bei den in der labeile I wiedergegebenen Versuühsbedingungen betrug die Versuchsdauer jeweils 6 Stunden, die !Temperatur v/ar 115O⁰G und es befanden sich im Reaktor zwei aufwärts gerichtete Stäbe,

In Tabelle II sind die Verhältnisse zusammengefaßt bei konstanter Stabtemperatur von 115O⁰C und konstant'5 Mol-fo Trichlorsilan im eingespeisten Reaktionsgasgemisch. Das Gewicht des Siliciums stieg von 526 auf 1368 g bei zunehmendem Stabdurchmesser von 1j245 und 1,976 cm bei einer Wasserstoffströmungsgeschwindigkeit von 236 bzw. 944 l/min. Die prozentuale Siliciumausbeute sank von 10,6 auf 6. Die Oberflächenqualität verschlechterte sich nur wenig bei zunehmender V/asserstoffströmung bei gleichem Molverhältnis und gleicher Stabtemperatur. Dies zeigt, daß der Anteil an Trichlorsilan in dem Dampfraum des Reaktors außerordentlich wichtig ist.

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Tabelle II

	Versuch Nr.	8	236	-HSiCl, 1/min/	Mol-fo	Stsb- temp.	Si 0G ς	S-cab-0 cm	Ausbeute °/o v/h	88	ge s cn /Um/min ' 14.5
	1		472	11.8	4.9	1150	526	1,245	10.6	140	19.2
	5	708	25.5	5.2	1150	842	1,588	7.3	195	22.5
Ca) O CD	10	944	45.3	6.0	1150	1120	1,821	6.0	238	25.6
C©	11	472	50.Ό	5.0	1150	1368	1,976	6.0	92	14.8
it	4	708	10.4	2.0	1150	554	1,270	11.8	96	16.9
O «0 ro	15.1	2.0	1150	574	1,422'	'8.2

mittl. Abacheidungsadigkeit „ g/b. * cm

0,224 0.281 0.341 ■ 0.381 0.230 0.209

Es wäre zu erwarten, daß die höheren Gasströmungen die Verweilzeit zui* Einschränkung der Reaktion ausreichend verringern . wurden. Obwohl die Ausbeute absinkt um 2, so steigt um 4 die absolute, in den Reaktor eingeführte Stliciummenge: Insgesamt also eine Zunahme der Abncheidungsgeschwindigkeit. Die hohen Gasgesehwindigkeiten vergrößern die Turbulenz und die "Wärmeübertragung im System, Die Abgastemperaturen nach den Versuchen waren für 236 l/min 245⁰G bzw. für 644 l/min 35O⁰C.

Zum Vergleich mit den zwei Stäben wurden vier Stäbe im Sinne der Bedingungen nach Tabelle III gezüchtet. Wie erwartet, zeigte die doppelte Siliciumfläche den erwarteten Effekt.

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Tabelle III

	Versuch 1fr. '	H2 1/nrin	HSiCl* l/min	Mol	.■ yo ,	Stabtemp. Oq	Si	>	Ausb.eute ßf/h	■ 115
309	15 *	207	14.2	• 5.	7	1100'	695	10.	9	60
CO .ρ-	14 **	256	14.2	5.	7	1100	560	5.	9
ΙΟ
O
CD »ο	* 4 Stäbe
α>	** 2 Stäbe

KJi

Stab-0

'. cm

1,054 1,041

CD to

Die erhaltene Silieiummenge war praktisch doppelt, weil die Stabgröße gleich war. Demzufolge war die Siliciumausbeute zweifach. Die Silieiumoberflache der vier Stäbe zeigte anfänglich Unebenheiten am unteren Teil, jedoch war der Rest glatt. Die Oberfläche der beiden zusätzlichen Stäbe war vollständig glatt.

Es wurde ein 12-Stundenversucti durchgeführt und zwar unter folgenden Bedingungen:

V/a s s er st off strom 708 l/min

Stabtemperatur 115O⁰C

HSittU 18,16-22 kg/h

In Tabelle IV sind die Bedingungen und Ergebnisse von 5 Versuchen über 12 Stunden zusammengestellte Bei hoher Gasgeschwindigkeit und ßtabtemperatur vibrierten die Siliciumstäbe. Drei Versuche wurden vorzeitig abgebrochen wegen Bruch der Stäbe, i'ür zwei Stäbe galten folgende Arbeitsbedingungen:

Wasserstoffstrom Stabtemperatur HSiGl^

708 l/min
11500O
18,1-22.
50-62,6
6,6 - 8,
,7 kg/h bzw.
l/min
,1

-H-

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Tabelle IV

	Versuch Nr.	Versuchszeit h	5	1	Si s;	Stab-0 cm	Ausbeute Io sc/h	168	mittlere Abscheidungs- geschwindigkeit « /Um/min . g/h·cm	•	0,374	er Γ"1	h	%/*■	2	0,243
	9	4	75		674	1,427	4,0	193	/ 25	0,313					0,230 0,253
	6	6,	1300	1,821	4,6	229 309	20,7	0,322 0,288	623	2,5	249	0,172
8608	15 16	8, 13	2010 4020	2,515 3,411	4,6 4,6	472	22 20,5	0,215	710 2010	2,25 5,25	315 472
	17	36	7025	6,985	9,8		15,7		13005	23	565
ο tO

Ql O N)

Der Stabdurehmesser nahm von 1,427 cm auf 3,411 cm zu. Das bedeutet, daß die absolute Abscheidungsgeschwindigkeit von 168 g/h auf 309 g/h anstieg. Betrachtet man die Gewichtseinheit in der Zeiteinheit, so erhält man die Einheit der Abscheidungsgeschwindigkeit. Me absolute Absetieidungsgesehwindigkeit v/ar 472 g/h am Ende der Versuchsreihe, während die Einheit der Ab-

Scheidungsgeschwindigkeit sich auf 0,23 bis 0,25 g/h·cm" einstellte. Die Stäbe neigten sich sehr stark und mehrere Versuche führten sogar zu einer Berührung mit der Reaktorwand· Venn jedoch der Siliciumstab-weiter wuchs mit einer Geschwindigkeit von 20 /um/min, so war es möglich, innerhalb von 48 h zwei Stäbe von etwa 100 mm aufzubauen. Dies ist eine bisher nie erreichte leistung.

Um gerade Siliciumstäbe zu erhalten, wird die anfängliche Stabtemperatur bei 1100⁰C gehalten und der Wasserstoffstrom bei 472 l/min,bis der Stabdurehmesser soweit angewachsen ist, um ein Vibrieren zu verhindern. Dann wurde die Temperatur auf 1150⁰C erhöht. Nach 36 h mußte der Versuch abgebrochen werden wegen elektrischer Probleme. Der Stabdurehmesser betrug bereits 6,985 cm und stnnit die absolute Tfiaehstumsgeschwindigkeit 472 g/h.

Die Arbeitsbedingungen wurden während der ganzen Versuchszeit zur Optimierung der Abseheidungsgeschwindigkeit variiert. Der begrenzende Faktor war ein "Nebel", der sich an den Reaktorwänden ausbildete.

"Wenn ein solcher Hebel entweder aus Silicium oder Polysilanen an den Reaktorwänden auftrat, so wurde die Strömungsgeschwindigkeit von SiHCl₅ herabgesetzt. Innerhalb von 30 bis 60 min war der Schleier an der Reaktorwand wieder verschwunden. Steigerte man die Strömungsgeschwindigkeit von SiHCl₅ auf den ursprünglichen V/ert, so trat der Schleier wieder auf. Vfenn man die Strömungsgeschwindigkeit von SiHCl₅ erhöhte, so wurde stufenweise um 25⁰C die Stabtemperatur herabgesetzt. Wenn sich ein Schleier bildet,

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wurde der Viasserstoff strom stufenweise um jeweils 7 m /h erhöht. Bei Versuchsende, betrug
stoffströmung 708 l/min.

Bei Versuchsende, betrug die Stabtemperatur 11QO⁰G und die Wasser

In Tabelle Y ist der Trichlorsilanbedarf für diese Versuche, nämlich zum Aufbau von zwei Stäben von etwa 100 mm/48 Ta ,zusammengestellt. Mit zunehmender Siliciumfläche muß dem Reaktor mehr Ir i, chi or si la η zugefügt v/erden, um ein Verarmen der Gasatmosphäre zu verhindern.

Der begrenzende Paktor ist die Abscheidung von Silicium und Polysilan am Reaktor selbst. Wenn/maximaIe Triehlorsilanmenge

15,85 kg/h betrug, so erlangte die Abscheidungsgeschwindigkeit 800 g/h , wenn die Stäbe einen Durchmesser von 50 mm besitzen,, dann kommt es bereits zu einem Wachstum unter Verarmungserscheinungen.

- 16 -

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Tabelle

cm

Angenommene Abscheidungs-IPläche geschwindigk..

dm² 0,25 g/h.cm²

Angenommene max, Umwandlung

HSiCl,

Si

Trichlorsilan-Bedarf

kg/h

CO O CO

2,54

5,08

7,62

10,16

16 32

48 64

400

800

1200

1600

1600 3200 4800 6400

8
16

24
32

'S,

CJ3 CD CD

In der folgenden Tabelle sind die Arbeitsbedingungen für verschiedene Untersuchungen und die Ergebnisse zusammengestellt. Einige wurden bereits oben besprochen.

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(D
H
H

El (M bn a ö-p δ 3 τ-) ·

>ΰ ω ,ο ω bn bn

O rö

ra ö ö ,α ή ·η <3i > Ο

• ο a

HB3 -ρ ω -^ -P bn

τ4

bn

'S.	a O
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H
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MoI-	V Si
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^ VO <>(- VD

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tO tO C- O VO VO CM LOVDVO CM

T-VOtTiCMCM tnCM

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CMinOOC— CM OVOVOVD

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Dl ·

U U

ΟθσνΟτ-tOCM IO -Φ <M "Vh t-t-CMCMt-CMCMt- CM

309842/0923

Fortsetzung Tabelle VI

ο cc to co

Yers
Hr.

25
26

3
1

27
5
6

4 28

Stab Vers.
Zahl Zeit
h

2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

6.

4,5

Stab H₂ HSiCl₅ HSiCl₅ Mol- Si Umwandl. Temp. Verh. QC l/min l/min kg/h g ' $

1200 85

1200 221

1150 236

1150 236

1100 472

1150 472

1150 472

1150 472

1150 472

1150 708

23.4 15,1 21,7 822 7,8

21.7 7,7 9,0 560 7,7

25.8 9,1 9,7 792 7,0

10.9 4,1 4,6 526 10,6
21,9 7,9 4,4 602 6,3
25,7 9,4 5,0 842. 7,3

35.2 12,7 6,9 1000 6,9

50.5 18,1 9,6 1020 5,2

10.3 3,6 2,1 554 11,8
17,5 6,4 2,4 158 6,0

mittl.Abscheidungs-Stab-0 geschwindigkeit

cm g/h /Uin/rain g/h > era

1,613 19,5 0,270

1,295 30,2 ' 0,304

1,499 132 18 0,280

1,245 88 14,5 0,224

1,308 101 15,4 0,243

1,588 140 19,2 0,281

1,676 166 ■, 20,5 0,314

1,689 169 20,6 0,320

1,270 92 14,8 0,230

. 0,701 70,2 28,4 0,319

Fortsetzung Tabelle VI

	Vers, Hr.	Stab Zahl	Vers. Zeit h	Stab !Temp, 00	H2 l/min	HSiOl5 1/miti	Wh	■' MoI- ' Verb.	Si	TJmwaiiäl·	Stab-0 cm	mittl.Abscheidungs- geschwindiglceit p g/h' /um/imin n;/h»cm	/	0,209
	29 8	ο											16,9	0,300 *
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co ο	10	2	6	1150	708	30,2	11,4	4,0	970	7,35	1,681	162	22,5	0,295
co OO	30	2	6	1150	708	45,3	16,3	6,0	1120	6,02	1,821	195	20,7	0,169
ro	31	2	6	1200	472	22,6	8,2	4,6	940	8,90	1,694	157	10,2	0,325
	32	2	6	1050	472	22,6	8,2	4,6	300	2,95	0,940	50	20,4	0,446
	12	2	6	1150	472	43,9	15,9	8,6	1060	5,37	1,727	177		0,381
	11	2	5	1130	944	125,6	45,4	11,7	1366	2,9	1,948	273	25,6	0,417
	33	2	5,75	1150	944	50,0	18,1	5,0	1368	6,0	1,976	238	25,8	NJ OJ
		2	3,25	1175	708	50,5	18,1	5,0.	516	5,6	1,209	159		cd
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30 98 42/0923

Claims (1)

1. Patentansprüche

   (Tjl Kontinuierliches Verfahren zur Abscheidung von polykristallinera Silicium an einem Stab durch thermische Zersetzung von Siliciumtrichlorid zwischen 100O⁰C und 1200⁰O im Gemisch

   mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet

   daß man

   Siliciumtrichlorid in einer Menge, entsprechend der Gleichung:

   A =

   - 4,8257 » G « R G

   zuführt, v/orin A g/h HsiCl„, G das Stabwachstum in g/h·cm *ist und nicht über etwa 0,125 liegen soll, R die Abscheidungsfläche

   ρ
   in cm und C die prozentuale Umsetzung von SiHCl^ : Si bedeuten,

   g e s. e η η ~

   2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zeichnet , daß man in dem Reaktor 2. oder 4 Stäbe vorsieht.

   * insbesondere zwischen 0,2 - 0,5

   31IV

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