DE976458C

DE976458C - Verfahren zum Reinigen von Germanium

Info

Publication number: DE976458C
Application number: DEN6063A
Authority: DE
Inventors: Adrianus Van Wieringen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-09-13
Filing date: 1952-09-12
Publication date: 1963-09-12
Also published as: BE514120A; FR1062839A; CH311304A; NL163975B; ES205320A1; FR1062889A; GB703606A; NL83988C

Description

AUSGrEGEBENAM 12. SEPTEMBER 1963

N 6063 VIaI40 a

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Spuren von Verunreinigungen durch feste Stoffe, wie z. B. Arsen, Antimon und Wismut, welche die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Durchschlagsspannung,, beeinträchtigen, aus Germanium. Der Ausgangsstoff für asymmetrisch leitende Halbleitervorrichtungen muß sehr rein sein, da schon sehr geringe Spuren solcher Verunreinigungen die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Durchschlagsspannung, beeinträchtigen.

Es ist bekannt, Germanium in Stickstoff oder Helium bei einem Druck über 2 cm Hg und Temperaturen bis 1050⁰ C zu erhitzen oder zu schmelzen und dann durch die unterkühlte Schmelze Stickstoff oder Ammoniakgas hindurchzuführen.

Bei diesen Gasdrucken und Temperaturen wird aber ein hinreichendes Ausdampfen nachteiliger Verunreinigungen nicht erhalten.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung ao von Einkristallen aus Metallen, wie Kupfer, Silber und Gold, wird die Schmelze vor dem Abkühlen kurze Zeit überhitzt, um möglichst alle gelösten Gase zu entfernen, die die Bildung von Kristallfehlern verursachen können. Eine solche Entgasung ist bei der Herstellung von Germanium-Einkristallen für Halbleiterkörper auch notwendig. Die bekannte kurzzeitige Überhitzung, die zur Entfernung der in der Schmelze gelösten Gase führt, reicht jedoch nicht aus, um sehr geringe Spuren der genannten Verunreinigungen auszutreiben, zumal bei den obengenannten Entgasungsverfahren sorg-

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fältig eine Wirbelung der Schmelze vermieden werden muß, welche die Verdampfung der Verunreinigungen beschleunigen könnte:

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Germanium in einem Vakuum unter ι cm Hg, vorzugsweise von io~⁴ bis io~⁵ cm Hg, auf eine Temperatur zwischen 1200 und 1500⁰ C, vorzugsweise etwa 1300⁰ C, erhitzt wird und dabei die Schmelze umgerührt wird.

Die Erhitzung wird in einem Gefäß aus einem feuerfesten, nicht mit dem Germanium reagierenden Material, z. B. Kohle, durchgeführt. Durch das Umrühren kommt möglichst viel Material der Schmelze an die Oberfläche der Schmelze, von wo aus die Verunreinigungen besser abgedampft werden können. Wird eine Hochfrequenzerhitzung verwendet, so wird das geschmolzene Germanium bereits infolge des Hochfrequenzfeldes ausreichend in

ao Bewegung gehalten.

Nach der Erfindung ergibt sich ein Germanium, welches nach der Erhitzung bis oberhalb des Schmelzpunktes in einem schützenden Gasstrom und Überführung in den körnerförmigen Zustand eine höhere Durchschlagsspannung sowie eine bessere Sperrcharakteristik aufweist.

Zum Beispiel wird 50 g Germanium in einem Kohlebecher von 3 cm Durchmesser und 4 cm Höhe durch Hochfrequenzerhitzung in einem Vakuum von io~⁵ bis io~⁴ cm Hg 100 Minuten lang auf einer Temperatur von 1300⁰ C gehalten. Nachdem das Material noch einige Minuten lang bei iooo⁰ C in einem Strom von Stickstoff mit io°/o Wasserstoff erhitzt und darauf granuliert worden ist, weist es eine Durchschlagsspannung von 175 bis 300 Volt und bei 100 Volt in der Sperrichtung einen Sperrstrom von 50 bis 500 Mikroampere auf.

Demgegenüber wird, wenn die Vakuumbehandlung nach der Erfindung nicht angewendet, sondern nur die weitere Behandlung wie oben angegeben durchgeführt wird, ein Material mit einer Durchschlagsspannung von 100 bis 150 Volt und einem Sperrstrom von 500 bis 1000 Mikroampere bei 100 Volt in der Sperrichtung erhalten.

Bei der Erhitzung unter den oben angegebenen Verhältnissen wird je Viertelstunde etwa die Hälfte der ausdampfbaren Verunreinigungen aus der Schmelze entfernt. Bei höherem Gasdruck vollzieht sich das Ausdampfen wesentlich langsamer, so daß ι cm Hg übersteigende Gasdrucke in der Praxis nicht mehr verwendbar sind.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren zum Entfernen von Spuren von Verunreinigungen durch feste Stoffe, wie z. B. Arsen, Antimon und Wismut, welche die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Durchschlagsspannung, beeinträchtigen, aus Germanium, dadurch gekennzeichnet, daß das Germanium in einem Vakuum unter 1 cm Hg, vorzugsweise von io~⁴ bis io~⁵ cm Hg, auf eine Temperatur zwischen 1200 und 1500⁰ C, vorzugsweise etwa 1300 C, erhitzt wird und dabei die Schmelze umgerührt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Zeitschrift für Physik«, Bd. 67 (1931), S. 396; »Fernmeldetechnische Zeitschrift«, 1951, S. 103.

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