DE3112879A1

DE3112879A1 - Verfahren zum herstellen von halbleiter-, insbesondere siliciumstaeben aus pulverfoermigem ausgangsmaterial

Info

Publication number: DE3112879A1
Application number: DE19813112879
Authority: DE
Inventors: Horst 8520 Erlangen Müsebeck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1981-03-31
Publication date: 1982-10-21

Description

Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-, insbesondere
Siliciumstäben aus pulverförmigem Ausgangsmaterial Bei der Verarbeitung von Siliciumstäben zu Scheiben und weiter zu Halbleiterbauelementen tritt beim Sägen der Stäbe, aber auch beim Läppen der Scheiben ein unvergleichlich hoher Materialverlust auf, der bei der heute üblichen Technik in der Größenordnung von 40 und mehr Prozent liegt.
Es handelt sich dabei um Material, das unter hohem technischen und finanziellen Aufwand einen Reinheitsgrad von 10'9, mindestens aber von 10-6 erhalten hat.
Mit mehr oder weniger Erfolg ist man schon immer bestrebt gewesen, abfallendes Halbleitermaterial wieder aufzubereiten und einer weiteren Verwertung zuzuführen. FLur billige Halbleiterbauelemente, z.B. für Solarelemente, kann vernünftig aufbereitetes Silicium auf alle Fälle wieder verwendet werden.
Während bei grobkörnigem Siliciumpulver ein Zusammenschmelzen im Tiegel üblich ist, wird feinkörniges Material durch CVD-Prozeß auf dem Umweg über die Herstellung von SiHCl3 oder SiCl4 in eine kompakte Form übergeführt.
Solch ein Verfahren ist sehr aufwendig und für aus Sägeschlamm anfallendes Material wenig oder gar nicht geeignet.
Um dem Bedürfnis nach Aufbereitung von feinstem Siliciumpulver, wie es beispielsweise im Sägeschlamm anfällt, gerecht zu werden, sieht die vorliegende Erfindung vor, daß pulverförmiges Halbleitermaterial in einen dünnwandigen, vorzugsweise rohrförmigen, Hohlkörper aus dehnbarem elastischem und/oder plastisch verformbarem Material eingebracht, danach der gefüllte Hohlkörper verschlossen und sein Inhalt durch Kaltverformung mechanisch verdichtet und schließlich der ummantelnde Hohlkörper wieder entfernt wird.
Der Hohlkörper selbst soll aus elastischem bzw. dehnbarem-Material bestehen, wofür sich Gummi oder Plastikschläuche bestens eignen. Ein brauchbarer rohrförmiger Hohlkörper hat bei einem Durchmesser von 10 bis 50 mm und mehr eine Länge von bis zu 1000 mm. Die Stirnflächen des Hohlkörpers werden in einfacher Weise mit Stopfen, vorzugsweise aus Gummi oder Plastik, fest verschlossen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die mechanische Verdichtung in einer hydrostatischen Öl- oder Wasserfüllung aufweisenden Presse vorgenommen wird.
Der Hohlkörper ist durch seine Zerstörung vorzugsweise durch Aufschlitzen von dem Halbleiterpreßkörper ablösbar, da während des Verdichtungsvorganges keine chemischen Reaktionen zwischen dem Silicium und dem Hohlkörper stattgefunden haben.
Der so gewonnene Halbleiterkörper kann entweder durch Zonenschmelzen oder nach Einschmelzen in einen Tiegel nach dem Czochralski-Verfahren in einen Kristallstab umgewandelt werden.
Die Erfindung wird anhand einer als Ausführungsbeispiel zu wertenden Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt einige rohrförmige Hohlkörper 1 aus Gummi; bei einer Länge von 1 m besitzen sie einen Innendurchmesser von 3 cm und eine Wandstärke von einigen Zehntel-mm. Der Abschluß der Gummischläuche geschieht auf beiden Seiten durch Gummistopfen 2. In das Innere der Schläuche 1 ist pulverförmiges Silicium 3 mit einer Pulverkorngröße von 1 mm und darunter eingefüllt bzw.
eingepreßt worden. Nach Abschluß mit den Gummi stopfen 2 hängt man so viele Schläuche wie möglich in die beispielsweise mit Wasser arbeitende hydrostatische Presse 3.
Vermöge der pumpe 4 wird ein Druck von etwa 2000 bar erzeugt. Damit wird durch Kaltverformung das eingefüllte Silicium so verdichtet, daß kompaktes Silicium in Stangen- oder Barrenform erhalten wird.
Durch einfaches Aufschlitzen der Schläuche sind die Siliciumstäbe entnehmbar und können unmittelbar mit den bekannten Siliciumherstellungsverfahren wie Zonenschmelzen oder Tiegelziehen weiterverarbeitet werden. Es ist sogar möglich, solch einen Stab als Trägerkörper, d.h. als Düünstab, bei der Polyabscheidung von Silicium aus der Gasphase einzusetzen.
Bei Weiterverwendung der Siliciumpreßlinge in Zonenziehapparaturen oder in Polyabscheidungsreaktoren ist es sinnvoll, den Schläuchen die gleiche, meist durch die geometrischen Abmessungen der Presse bedingte Länge von beispielsweise 1 m zu geben. Fluor das Einschmelzen im Tiegel können die Schläuche natürlich unterschiedliche Längen, Dicken und Formen besitzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Aufbereitung von Silicium aus Siliciumschlamm beschränkt, es ist mit besonderem Vorteil auch dort anwendbar, wo es gilt, durch Billigverfahren hergestelltes Silicium zu veredeln. Technisches Silicium, das z.B. durch Gießen von Platten, durch Sintern von Laminaten zu Schichten, Folien bzw. Ingots oder durch Lichtbogenverfahren aus Quarzsand gewonnen wurde, läßt sich technisch einfach und billig in kleine und kleinste Stückchen zerschlagen, zermahlen oder pulverisieren, um als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden zu können.
9 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiter-, insbesondere Siliciumstäben aus pulverförmigem Äusgangsmaterial, da -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß pulverförmiges Halbleitermaterial in einen dünnwandigen, vorzugsweise rohrförmigen Hohlkörper aus dehnbarem elastischem und plastisch verformbarem Material eingebracht, danach der gefüllte Hohlkörper verschlossen und sein Inhalt durch Kaltverformung mechanisch verdichtet und der ummantelnde Hohlkörper entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Hohlkörper ein Gummischlauch verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i e h n e t , daß als Hohlkörper ein Plastikschlauch verwendet wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der rohrförmige Hohlkörper bei einem Durchmesser von 10 bis 50 mm eine Länge bis zu 1000 mm hat.
5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stirnflächen des Hohlkörpers mit Stopfen, vorzugsweise aus Gummi oder Plastik, fest verschlossen werden.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mechanische Verdichtung in einer hydrostatischen Öl-oder Wasserfüllung aufweisenden Presse vorgenommen wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hohlkörper durch seine Zerstörung vorzugsweise durch Aufschlitzen von dem Halbleiterkörper entfernt wird.
8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der so gewonnene Halbleiterkörper im Tiegel eingeschmolzen und nach dem Czochralski-Verfahren in einen Halbleiterkristallstab umgewandelt wird.
9. Verfahren nach wenigstens einem der Anspruche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der so gewonnene Siliciumkörper durch Zonenschmelzen in einen Siliciumkri stall stab umgewandelt wird.