DE3138227A1 - Verfahren zur herstellung von silicum-einkristallen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von silicum-einkristallenInfo
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Description
DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER
POSTFACH 86 02 60 '
ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
EUROPEANPATENTATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPCENS
TELEFON 089/4 70 60 TELEX 522 TELEGRAMM SOMBEZ
Ü.S.Ser.No. 191,260 11108/Bl/Ro.
AT: 26. September 1980
CRYSTAL SYSTEMS INC.
Salem, MA (V.St.A.)
25 Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristallen
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35
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Siliciumkristallen, die zur Verwendung in
Photoelementen bzw. Solarzellen geeignet sind, ausgehend von Silicium mit geringer Reinheit.
Die besten Solarzellen sind bisher ausgehend von hochreinem, einkristallinem Silicium hergestellt worden,
dessen Erzeugung bei den bekannten Verfahren viele Verfahrensschritte benötigt. Silicium mit metallurgischer
Reinheit wird normalerweise in grpssen Mengen in Lichtbogenofen
erzeugt, in denen eine thermische Reduktion von Siliciumdioxid mittels Kohlenstoff stattfindet. Dieses
Silicium besitzt eine Reinheit von 9 8 bis 99 %, wodurch die Bildung von Einkristallen verhindert und die Leitfähigkeit
zur Verwendung für Solarzellen zu gross ist, was hauptsächlich auf die Anwesenheit von Bor und Phosphor zurückzuführen
ist. Dieses carbothermische Verfahren bedingt die Anwesenheit von beträchtlichen Mengen an Kohlenstoff,
hauptsächlich in Form von Siliciumcarbid, und da das Silicium an der Luft umgegossen wird, unterliegt seine Oberfläche
einer Oxidation zu Siliciumdioxid. Dieses metallurgische Silicium wird dann nach einem anderen Verfahren chemisch in
ein Zwischenprodukt umgewandelt, beispielsweise Trichlorsilan, welches dann wieder nach einem anderen Verfahren, beispielsweise
dem Siemens-Verfahren, in halbleiterreines Silicium mit Verunreinigungen im ppb-Gebiet umgewandelt werden muss* Erst
aus diesem Silicium erzeugt man Einkristalle, die zur Verwendung-für
Solarzellen geeignet sind. Ein Verfahren, welches zur Erzeugung von Einkristallen aus derartigem '
hochreinem Silicium gut geeignet ist, d.h. aus Silicium mit Verunreinigungen von weniger als 10 ppb, ist das
Wärmeaustausch-
verfahren, bei dem man das Material in einem Tiegel bis . oberhalb seines Schmelzpunktes im Vakuum erhitzt, um das
Material im Tiegel zu schmelzen, und danach der Schmelze durch den Boden des Tiegels Wärme entzieht, indem man einen
Wärmeaustauscher in wärmeleitende Verbindung mit diesem Tiegelboden bringt. Diese Wärmeaustauschermethode ist
in den US-PS 3 653 432 und 3 898 051 und den Anmeldungen Nm. 4465 (18.01.79) und 967 114 (07.12.78) beschrieben, deren Offenbarung auch für die vorliegende Anmeldung gelten soll.
in den US-PS 3 653 432 und 3 898 051 und den Anmeldungen Nm. 4465 (18.01.79) und 967 114 (07.12.78) beschrieben, deren Offenbarung auch für die vorliegende Anmeldung gelten soll.
Wenn man besonders ausgesuchtes Siliciumdioxid und Kohlenstoff in.einem Lichtbogenofen verwendet, so gelingt,
wie die Dow Corning Corporation gezeigt hat, die
Herstellung von metallurgischem Silicium mit einer Reinheit von etwa 99,8 % und niedrigen Konzentrationen an
Bor und Phosphor. Diese Verunreinigungen haben hohe
Segregationskoefficienten und sind daher bei einer gerichteten Verfestigung der Schmelze nur sehr schwierig
durch Entmischen abzutrennen. Das bezeichnete Silicium wurde in Luft vergossen, wodurch eine Oberflächenschicht aus Siliciumdioxid entstand, welche man durch Abätzen
entfernte, bevor man dieses Silicium einer gerichteten Verfestigung nach dem Czochralski-Verfahren unterwarf. Dabei trat immer noch ein Verlust an Einkristallinität auf; jedoch ermöglichte das Wachstum eines zweiten Kristalls für dessen Herstellung man die besten Anteile des ersten Wachstums aus Ausgangsmaterial benutzte, die Produktion eines einkristallinem Materials, das sich für die Fabrikation von Solarzellen eignete.
Herstellung von metallurgischem Silicium mit einer Reinheit von etwa 99,8 % und niedrigen Konzentrationen an
Bor und Phosphor. Diese Verunreinigungen haben hohe
Segregationskoefficienten und sind daher bei einer gerichteten Verfestigung der Schmelze nur sehr schwierig
durch Entmischen abzutrennen. Das bezeichnete Silicium wurde in Luft vergossen, wodurch eine Oberflächenschicht aus Siliciumdioxid entstand, welche man durch Abätzen
entfernte, bevor man dieses Silicium einer gerichteten Verfestigung nach dem Czochralski-Verfahren unterwarf. Dabei trat immer noch ein Verlust an Einkristallinität auf; jedoch ermöglichte das Wachstum eines zweiten Kristalls für dessen Herstellung man die besten Anteile des ersten Wachstums aus Ausgangsmaterial benutzte, die Produktion eines einkristallinem Materials, das sich für die Fabrikation von Solarzellen eignete.
Es wurde nun gefunden, dass sich Silicium mit Verunreinigungen von mehr als 100 ppm, beispielsweise
metallurgisch-reines Silicium, das eine Reinheit von weniger
metallurgisch-reines Silicium, das eine Reinheit von weniger
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als 99 % aufweist, in einen einkristailinen Barren nach
einem einstufigen Verfahren umgewandelt werden kann, indem man das Wärmeaustauscherverfahren anwendet.
Es wurde weiterhin gefunden, dass man vor dem Kristallwachstum beim Wärmeaustauscherverfahren das Ausgangsprodukt
raffinieren kann. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird das Siliciumdioxid, welches das metallurgischreine Silicium bedeckt, vor dem Aufschmelzen nicht abgeätzt,
weil man dadurch die Entfernung von Siliciumcarbid durch Verschlacken des Siliciumdioxids fördern kann, und bei einer
sehr bevorzugten Ausführungsform wird reines gepulvertes
Siliciumdioxid (in Form der amorphen Phase, d.h. als Glas) vor dem Kristallwachstum der Schmelze zugesetzt. Bei
anderen Ausführungsformen wird die Schmelze gerührt und
feuchter Wasserstoff vor dem Kristallwachstum durch die
Schmelze hindurchgeleitet, damit verunreinigendes Bor als Borwasserstoff entfernt wird, oder es wird Chlor durch die
Schmelze hindurchgeleitet, wodurch sich flüchtige Reaktionsprodukte bilden und ebenfalls zur Entfernung von Verunreinigungen
führen, und ausserdem kann die Schmelze auf hohe Temperaturen vor dem Kristallwachstum erwärmt werden,
das bei einer niederen Temperatur stattfindet, damit Verunreinigungen ausgetrieben werden.
Bei allen diesen beschriebenen Verfahren wird eine Raffinierung durch die sich ausdehnende Grenzfläche zwischen
Feststoff und Flüssigkeit' verbessert, nämlich im Gegensatz zur konstanten Grenzflächengrösse bei einer gerichteten
Verfestigung, oder aber einer sich verkleinernden Grenz fläche bei Verfahren, bei denen sich äussere Bereiche vor
den inneren Bereichen verfestigen, und beim erfindungsgemässen
Verfahren wird die Konzentration an Verunreinigungen
an der Grenzfläche beschränkt, wogegen bei den bekannten Verfahren die unvermeidliche Erhöhung der Konzentration an
Unreinheiten in der Grenzfläche zu deren Zerstörung und dem Verlust an Einkristallinität führt. Beim vorliegenden
Verfahren werden zusätzlich die Verunreinigungen zu Aussenflachen
transportiert, wo man sie leicht abziehen kann, und der Temperaturgradient, der dadurch entsteht, dass die
höchste Temperatur der Schmelze an deren Oberfläche liegt, fördert stabile Unreinheitsgradienten und eine Bewegung der
Flüssigkeit. Die Schicht aus Kieselsäureschlacke schwimmt an der Oberfläche der Schmelze und stört die Grenzfläche
fest/flüssig nicht. Bei den Ausführungsformen, bei denen man Gas in die Schmelze einleitet bzw. diese umrührt,
fördert die erhöhte Turbulenz die Entfernung von Verunreinigungen aus der Grenzfläche und ihren Transport an die
Oberfläche der Schmelze.
Führt man das Wärmeaustauscherverfahren im Vakuum mit Silicium aus, welches relativ hohe Konzentrationen an
Verunreinigungen enthält, beispielsweise mit metallurgischem Silicium, so erzielt man eine zusätzliche Raffinierung durch
Verdampfung von Verunreinigungen, die einen hohen Dampfdruck aufweisen. Diese Stoffe sind solche Verunreinigungen,
beispielsweise Alkalimetalle, Mangan usw., die die Neigung besitzen, in die Dampfphase überzugehen, anstatt in der
Siliciumschmelze zu verbleiben. Im Vakuum, beispielsweise
unterhalb 30 Torr und vorzugsweise bei etwa 0,1 Torr, wird der Dampf an Verunreinigungen kontinuierlich von der
Reaktionsstelle entfernt und kann sich nicht an der Oberfläche
der Schmelze ansammeln, wodurch die Entfernung dieser Verunreinigungen aus der Schmelze verbessert wird.
Es sollen nun einzelne Ausführungsformen der
Erfindung zur besseren Erläuterung im Zusammenhang mit der
Zeichnung besprochen werden, die aus einer einzigen Figur besteht und die schematisch eine teilgeschnittene Ansicht
einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsger massen Verfahrens zeigt.
In der Figur ist ein Tiegel 10 aus Siliciumdioxid gezeigt, der in einer zylindrischen Heizkammer steht,
welche durch eine Widerstandsheiz ungl2 eines Giessofens gemäss ÜS-PS 3 898 051 gebildet ist. Der Tiegel 10 steht
auf einer Molybdänscheibe 11, die wiederum durch Graphit
stäbe 14 abgestützt ist, welche auf einer Graphitplatte auf dem Boden 18 der Heizkammer liegen,und der Tiegel 10
wird weiterhin von einem zylindrischen Molybdänkäfig 9 umgeben. Ein mit Helium gekühlter Molybdän-Wärmetauseher 20,
der nach der Lehre der US-PS 3 653 432 aufgebaut ist, erstreckt sich durch Oeffnungen im Mittelbereich der Graphitplatte 16 und des Bodens 18 der Heizkammer.
■ Der Tiegel 10 besitzt beispielsweise eine Höhe und einen Durchmesser von etwa 15 cm, und seine zylindrische
Wandung 22 und der Boden 24 sind etwa 3,7 mm dick. Die Molybdänscheibe 11 hat beispielsweise eine Dicke von
etwa 1 mm, und der Molybdänkäfig 9 aus einem Blech der gleichen Dicke, welches zu einem Zylinder gewalzt ist,
umgibt die Aussenwandung des Zylinders 22. Im Inneren des Tiegels 10 ist ein teilweise verfestigter Siliciumbarren
gemäss dem in den vorstehenden Patentschriften beschriebenen Verfahren angedeutet, wobei die Grenzfläche fest/
flüssig 28 vom Saatkristall aus fortgeschritten ist, der gestrichelt dargestellt und mit 30 bezeichnet ist.
Vom Boden 18 der Heizkammer erstreckt sich durch koaxiale Oeffnung 52, 54 und 56 in der Platte 16, der
Molybdänscheibe 11, bzw. dem Tiegelboden 24 ein abgesetzter
zylindrischer Graphitstopfen 50, dessen oberer Durchmesser beispielsweise 4,8 mm und dessen Durchmesser im unteren
Bereich etwa 6,35 mm beträgt. Die Stirnfläche 58 des Stopfens 50 fluchtet mit der inneren Bodenfläche 24 des
Tiegels 10. Der Saatkristall 30 ist über dem Stopfen 50 und den anliegenden Bereichen des Tiegelbodens 24 derart
plaziert, dass er die Oeffnung 56 bedeckt. Die Mantelfläche des oberen Bereiches des Stopfens 50 passt lose in
die Oeffnungen 54 und 56, damit eine Wärmeausdehnung möglich ist; die Stufe 60 zwischen den beiden Bereichen des Stopfens
mit verschiedenem Durchmesser liegt an der Unterseite der Molybdanscheibe 11 an. Man bringt eine kleine Menge an
Siliciumpulver in den Bereich der Oeffnung 56, wo der Saatkristall 30, der Tiegel 10 und der Graphitstopfen 50 in der
Nähe sind. Der Wärmeaustauscher 20 passt in eine Ausnehmung 62 im Boden des Stopfens 50, wobei die Stirnfläche
des Wärmetauschers etwa 3,2 mm unterhalb der oberen Fläche 58 des Stopfens endet. Eine Isolation aus Graphitfilz
und/oder einem Hitzeschild aus einer Molybdänhülse 64 umgibt eng den Bereich des Stopfens 50 mit grösserem Durchmesser
und erstreckt sich axial zwischen dem Kammerboden 18
und der Molybdanscheibe 11. Wie gezeigt ist, liegt die Mantelfläche der Isolierhülse 6 4 am Inneren der Oeffnung 52
in der Graphitplatte 16 an.
Bei einer Ausführungsform, die weiter unten beschrieben wird, ist ein bewegliches Rohr aus Siliciumdioxid
66 durch nicht gezeigte Mittel· so aufgehängt, dass ein Ende in den Tiegel 10 hineinragt und das andere Ende
mit einem nicht dargestellten Gasvorrat verbunden ist.
Zur Erzeugung von Einkristallen durch Wachstum aus der Schmelze eines Siliciums mit metallurgischer Reinheit
wurde die beschriebene Vorrichtung unter Verfahrensbedingungen
betrieben, die in den genannten Patenten und Patentanmeldungen beschrieben sind. Zuerst wurde geätztes metallurgisch
reines Silicium nach oben und aussen in einem Tiegel 10 der obengenannten Abmessungen nach der Wärmeaustauschermethode
verfestigt. Die Schmelze wurde unter einem Vakuum von 0fl
Torr so erhitzt, dass die Ofentemperatür auf weniger als
3°C oberhalb des Schmelzpunktes des Silicium gehalten wurde, und die Temperatur des Wärmeaustauschers wurde auf 113°C
unterhalb des Schmelzpunktes eingestellt. Dann wurde die Temperatur des Wärmetauschers im Verlaufe des Kristallwac>
jtums im Tiegel mit einer Geschwindigkeit von 4200C pro
Stunde abgesenkt, die Ofentemperatur wurde konstant gehalten, und das Kristallwaehstum dauerte etwa 7 3/4 Stunden. Man
erhielt einen Einkristall mit Verunreinigungen, die sich an der Aussenseite des erhaltenen Barrens entmischt abgeschieden
hatten. Selbst Verunreinigungen, die als Feststoffteilchen vorliegen, die weder an der Oberfläche der Schmelze schwimmen
noch in ihr absinken, sondern in Suspension verblieben, konnten die Einkristallinitat nicht beseitigen, da beim Verfahren sich eine sehr stabile Grenzfläche fest/flüssig ausbildet,
die Temperatur- und Unreinheitsgradienten ebenfalls sehr stabil sind und mechanische Vibrationen sowie Temperatur änderungen
des Heizelementes durch den flüssigen Pufferbereich zwischen der Grenzfläche 28 und der Tiegelwandung 22 gedämpft
werden. Ein wichtiges Merkmal des Kristallwachsturns beim
Wärmeaustauscherverfahren, wodurch Verunreinigungen aus metallurgisch reinem Silicium leichter entfernt werden, besteht
darin, dass der Kristall vom Mittelpunkt des Tiegelbodens nach aussen wächst, so dass die letzten Bereiche, die
sich verfestigen, an der Oberfläche der Schmelze und an den Tiegelwandungen liegen. Nach Massgabe des Fortschreitens der
Verfestigung trennen sich Verunreinigungen durch Entmischung schon vor der Grenzfläche fest/flüssig ab, wodurch diese
Verunreinigung nicht
in der Grenzfläche erscheinen, sondern ihre Konzentration in der vorbleibenden Schmelze zunimmt. Obschon die Erhöhung
der Konzentration an Verunreinigungen vor der Grenzfläche bei den Verfestigungsverfahren, bei denen die Grenzfläche
in einer Richtung fortschreitet, zur Zerstörung der Grenzfläche und Verlust der Einkristallinität führt, tritt dies
beim erfindungsgemässen Verfahren nicht ein, weil sich bei diesem Verfahren die genannte Grenzfläche ständig vergrössert
und die Verunreinigungen demgemäss sich ständig über eine
grössere Grenzfläche verteilen. Auf diese Weise ist die Konzentrationserhöhung der Verunreinigungen pro Flächeneinheit
der Grenzfläche viel geringer als bei einseitig gerichteter Verfestigung. Daraus folgt wiederum, dass man
nach dem Wärmeaustauscherverfahren höhere Verunreinigungen zulassen kann, ohne dass die Einkristallstruktur verloren
geht. Die Verunreinigungen werden nach Aussenflachen
transportiert, wo man sie leicht abscheiden und abnehmen kann. Eine Aufkonzentrierung der Verunreinigungen in der
Grenzfläche fest/flüssig 28 kann weiter dadurch herabgedrückt werden, dass man die Schmelze rührt=
Der hohe Kohlenstoffgehalt des verwendeten
Siliciums, nämlich bis zu 0,5 %, führte zur Bildung von Siliciumcarbidteilchen sowohl an der Oberfläche des Barrens,
wo man sie leicht entfernen kann, als auch im Inneren des Kristalls, wo sie die Reinheit des Kristalls vermindern,
seine Einkristallinität jedoch nicht verhindern.
In einem nächsten Beispiel wurde ungeätztes
Silicium zusammen mit der anhaftenden Dioxidschicht verwendet,
um den Gehalt des Endproduktes an Siliciumcarbid zu vermindern, Siliciumdioxid reagiert mit Siliciumcarbid nach folgenden
Gleichungen :
η,
| SiC | + | + | + | 2 SiO | 2 |
| SiC | + | + | + | SiO2 | |
| 2 SiC | + | + SiO | 2 | ||
| oiC | SiO2 | ||||
| SiC | SiO2 | ||||
| 2 Si | CO | ||||
| SiO2 | 3C | ||||
| SiO2 | C |
| 3 SiO | + CO | SiO |
| SiO + | CO + Si | SiO |
| 3 Si + 2 CO | 2 CO | |
| 2 Si + CO2 | CO | |
| C + 2 | ||
| SiC + | ||
| SiC + | ||
| SiO + |
Diese Reaktionen besitzen am Schmelzpunkt des
Siliciums und unter einem Druck von etwa 0,1 Torr negative freie Energien, so dass sie die Tendenz haben, im Sinne
der gezeichneten Pfeile abzulaufen. Das Kohlenmonoxid,
Kohlendioxid und Siliciummonoxid, welche nach diesen Reaktionen entstehen, bilden Bläschen, die zur Oberfläche aufsteigen, und auf diese Weise erzielt man schliesslich eine Entfernung von Kohlenstoff aus der Schmelze. Die Anwesenheit von
Siliciumdioxid ermöglicht weiterhin die Entfernung anderer Carbide sowie weiterer Verunreinigungen wie beispielsweise Aluminium durch Verschlacken. Die Schlackenschicht steigt zur Oberfläche der Schmelze, wo sie die Grenzfläche fest/
flüssig nicht mehr beeinflussen kann, und demgemäss finden sich diese Verunreinigungen nicht mehr im gebildeten Kristall.
Siliciums und unter einem Druck von etwa 0,1 Torr negative freie Energien, so dass sie die Tendenz haben, im Sinne
der gezeichneten Pfeile abzulaufen. Das Kohlenmonoxid,
Kohlendioxid und Siliciummonoxid, welche nach diesen Reaktionen entstehen, bilden Bläschen, die zur Oberfläche aufsteigen, und auf diese Weise erzielt man schliesslich eine Entfernung von Kohlenstoff aus der Schmelze. Die Anwesenheit von
Siliciumdioxid ermöglicht weiterhin die Entfernung anderer Carbide sowie weiterer Verunreinigungen wie beispielsweise Aluminium durch Verschlacken. Die Schlackenschicht steigt zur Oberfläche der Schmelze, wo sie die Grenzfläche fest/
flüssig nicht mehr beeinflussen kann, und demgemäss finden sich diese Verunreinigungen nicht mehr im gebildeten Kristall.
Man hat ebenfalls hochreine Kieselsäure vor dem
Einsetzen des Kristallwachstums der Schmelze zugegeben, um den Gehalt an Siliciumcarbid weiter zu reduzieren. Man brachte in den Tiegel 10 mit den angegebenen Abmessungen (Durchmesser und Höhe jeweils 15'cm) 150 g Siliciumdioxid (Reinheit 99 %, gepulvert, Teilchengrösse etwa 100 um) sowie 3 kg Silicium mit metallurgischer Reinheit.
Einsetzen des Kristallwachstums der Schmelze zugegeben, um den Gehalt an Siliciumcarbid weiter zu reduzieren. Man brachte in den Tiegel 10 mit den angegebenen Abmessungen (Durchmesser und Höhe jeweils 15'cm) 150 g Siliciumdioxid (Reinheit 99 %, gepulvert, Teilchengrösse etwa 100 um) sowie 3 kg Silicium mit metallurgischer Reinheit.
Bei den Ausführungsformen, bei denen ungeätztes
Silicium sowie ungeätztes Silicium unter Zugabe von Silicium-
Silicium sowie ungeätztes Silicium unter Zugabe von Silicium-
dioxid eingesetzt wurden, konnte man die Schlacke nach dem Kristallwachstum leicht durch Beschneiden entfernen.
Bei der Ausführungsform mit zugegebenen Silicium dioxid hatte der gebildete Barren eine Leitfähigkeit, die
niedrig genug war, damit er zur Herstellung von Photozellen verwendet werden konnte. Solarzellen aus diesem Silicium
hatten einen Umwandlungs-Wirkungsgrad von 12,33 %.
Ausser den geschilderten Ausführungsformen, bei
denen man ungeätztes, metallurgisch reines Silicium einsetzte sowie Siliciumdioxid der Schmelze zugab, ist die
Anwendung anderer Raffinierverfahren möglich, weil die Grenzfläche fest/flüssig stabil ist und sich ständig vergrössert.
Diese anderen Verfahren bestehen darin, dass man der Schmelze eine Substanz zugibt, die mit den Verunreinigungen
im Silicium unter Bildung eines Feststoffes,einer
unmischbaren Flüssigkeit oder eines Gases reagieren.
Beispielsweise kann man Verunreinigungen aus der Schmelze abtreiben, indem man durch das Rohr 66 Gase einleitet,
die mit den Verunreinigungen unter Bildung von Reaktionsprodukten reagieren, welche flüchtig sind oder
anderweitig aus der Schmelze abgeschieden werden können. Insbesondere erreicht man durch das Einleiten von feuchtem
Wasserstoff die Entfernung des Bors durch die Bildung von Boroxiden.
Eingeleitetes Chlor reagiert mit metallischen Verunreinigungen unter Bildung flüchtiger Reaktionsprodukte,
beispielsweise Eisenchloride.
Schliesslich wurde bei Ausführungsformen die Temperatur
der Schmelze auf 5Q bis 100°C oberhalb des Schmelz-
punktes des Siliciums erhöht, um eine Verdampfung von Verunrexnigungen
zu verstärken. Nach ausreichender Entfernung der Verunreinigungen wurde die Temperatur dann wieder auf
3°C oberhalb des Schmelzpunktes gesenkt, um ein Wachstum des Kristalls zu ermöglichen.
Claims (11)
1. - Verfahren zur Herstellung von Siliciumbarren,
die praktisch als Einkristall vorliegen, bei dem man Silicium in einem Tiegel über seinen Schmelzpunkt erhitzt und die
Schmelze dadurch verfestigt, dass man ihr vom Tiegelboden her Wärme mittels eines Wärmetauschers entzieht, der wärmeleitend
mit einem Teil des Tiegelbodens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass man Silicium einsetzt, welches mehr als lOO ppm an Verunreinigungen enthält, und dass man eine
Migration von Verunreinigungen im Silicium zu Aussenflachen des wachsenden Barrens herbeiführt.
2. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Silicium eine Reinheit von
weniger als 99 % aufweist.
3. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Silicium von metallurgischer
Reinheit ist, wie es durch Reduktion von Siliciumdioxid durch Kohle in der Hitze erzeugt wird.
4. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Silicium mit metallurgischer Reinheit verwendet,
welches keine Vorbehandlung zur Entfernung von Siliciumdioxid durchgemacht hat, welches sich bei der Herstellung
auf den Stücken bildet.
5. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man vor der Verfestigung der Schmelze dem
Silicium Siliciumdioxid zugibt.
6. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
zeichnet, dass der Druck in der Kammer unter 30 Torr liegt,
um die Entfernung flüchtiger Verunreinigungen zu fördern.
7. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck bei etwa 0,1 Torr liegt.
8. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schmelze auf eine Temperatur zwischen
50 und 1000C oberhalb des Schmelzpunktes des Siliciums erhitzt,
um die Entfernung flüchtiger Verunreinigungen zu fördern.
9. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Siliciumschmelze Verunreinigungen
mit Substanzen umsetzt, welche die Bildung flüchtiger Reaktionsprodukte ermöglichen, die man dann aus dem geschmolzenen
Silicium abführt.
10. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass man als Reaktionsmittel feuchten Wasserstoff durch das geschmolzene Silicium hindurchleitet.
11. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion durch Hindurchleiten von
Chlor durch die Siliciumschmelze ausführt.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US19126080A | 1980-09-26 | 1980-09-26 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3138227A1 true DE3138227A1 (de) | 1982-07-22 |
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Family Applications (1)
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-
1981
- 1981-08-26 GB GB8126055A patent/GB2084978B/en not_active Expired
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- 1981-09-25 FR FR8118149A patent/FR2491095B1/fr not_active Expired
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