DE1045995B

DE1045995B - Verfahren zur Herstellung von reinstem Silicium

Info

Publication number: DE1045995B
Application number: DES36927A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Ludwig Guenther
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-12-23
Filing date: 1953-12-23
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren zur Herstellung von reinstem Silicium Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von reinstem Silicium, vorzugsweise für Halbleiterzwecke, durch thermischeZusammensetzung der Siliciumverbindung, die durch Kristallisieren und/oder Destillieren sehr rein darstellbar ist.
Es ist bereits bekannt, als Ausgangsmaterial eine Verbindung zu benutzen, die einerseits durch Kristallisieren und/oder Destillieren sehr rein darstellbar ist und andererseits durch thermische Zersetzung bei Temperaturen, die wesentlich unterhalb des Schmelzpunktes des Siliciums liegen, dieses kristallin abzuscheiden. Dabei ist in erster Linie als Ausgangsverbindung ein höheres Siliciumhalogenid oder ein Gemisch höherer Siliciumhalogenide, vorzugsweise Siliciumhexachlorid, zu benutzen vorgesehen, wobei als günstige thermische Zersetzungstemperaturen solche bei etwa 800° C oder im Temperaturintervall zwischen 800° C und 1000° C angesehen werden.
Inzwischen ist nun auf Grund der der Erfindung zugrunde liegenden Versuche und theoretischer Vorstellungen die Erkenntnis gewonnen worden, daß beispielsweise Siliciumhexachlorid beiTemperaturen von ungefähr 800° C ab instabil wird und daß die Instabilität sich mit Erhöhung der Temperatur vergrößert; während im Gegensatz hierzu in der Literatur, z. B. in dem Lehrbuch über anorganische Chemie von Remy, angegeben wird, Siliciumhexachlorid sei bei tiefen Temperaturen metastabil und zerfalle bei diesen niedrigen Temperaturen nur deshalb nicht, weil die Reaktionsgeschwindigkeiten zu langsam seien; es würde jedoch bei höheren Temperaturen bei etwa 1000' C stabil.
Erfindungsgemäß wird auf Grund der gewonnenen 1?rlzenntnis die Zersetzung bei Temperaturen über dein Schmelzpunkt des Siliciums durchgeführt und (las in flüssiger Form abgeschiedene reine Silicium in Form eines Stabes gewonnen, in dem man das in Gestalt von Tröpfchen von einer Fläche aufgefangene und von der Fläche herabtropfende Silicium mittels eines sich nach Maßgabe der Menge des abtropfenden Siliciums kontinuierlich senkenden Tropfenfängers auffängt und dabei abkühlt. Es werden dabei also Temperaturen, die oberhalb der Schmelztemperatur des Siliciums, beispielsweise bei oder oberhalb 1400° C, liegen, benutzt, und das sich in flüssiger Form abscheidende Silicium wird an hierzu vorgesehenen geeigneten Flächen, beispielsweise an einem Stab, einer trichterförmigen Vorrichtung, einer schiefen Ebene, die gegebenenfalls Teil der Wandung des Reaktionsgefäßes od. dgl. sein kann, zum Abtropfen gebracht wid evtl. in einem innerhalb oder unterhalb des Reaktionsgefäßes aufgestellten Behältnis aufgefangen, vergleiche Zeichnung.
Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens dienen als Ausgangsstoffe reine, höhere Siliciumhalogenide, insbesondere Siliciumhexachlorid.
Die Wände, an denen sich das Silicium in flüssiger Form abscheidet und eventuell auch das Sammelbehältnis, bestehen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aus solchen Stoffen, die bei derart hohen Temperaturen von Silicium nicht angreifbar sind. Als geeigneter Stoff empfiehlt sich hierzu beispielsweise Siliciumcarbid, aus dein unter Umständen die Wandung des Reaktionsgefäßes ganz oder teilweise besteht. Es genügt im übrigen, wenn die Innenfläche der Wandung bzw. die Oberfläche auf der die Kondensation erfolgt, mit Siliciumcarbid überzogen ist. Die Herstellung der Siliciumcarbidschicht kann in der Weise erfolgen, daß eine Kohleschicht als Kondensationsfläche benutzt wird und durch Silicium, gegebenenfalls durch die erste Phase des Reaktionsprozesses selbst, in Siliciunicarbid bis zu einer gewissen Schichttiefe umgewandelt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von reinstem Silicium, vorzugsweise für Halbleiterzwecke, durch thermische Zersetzung einer Siliciumverbindung, welche durch Kristallisieren und/oder Destillieren sehr rein darstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Siliciums durchgeführt und das in flüssiger Form abgeschiedene reine Silicium in Form eines Stabes gewonnen wird, indem man das in Gestalt von Tröpfchen von einer Fläche aufgefangene und von der Fläche herabtropfende Silicium mittels eines sieh nach Maßgabe der Menge des abtropfenden Siliciums kontinuierlich senkenden Tropfenfängers auffängt und dabei abkühlt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff reine, höhere Siliciumhalogenide, insbesondere Siliciumhexachlorid, dienen.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, an der sich die Siliciumtropfen abscheiden, aus einem aus Siliciumcarbid besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumcarbidschicht aus einer Kohleschicht erzeugt ist, die von Silicium, gegebenenfalls in einer ersten Phase des Reaktionsprozesses, selbst in Carbid umgewandelt ist.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daB die zum Auffangen der Siliciumtropfen dienende Fläche einen Teil der Wandung des Reaktionsgefäßes bildet. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für anorganische Chemie, Bd. 265, S. 193 bis 194; Fritz E p h r a i m, »Anorganische Chemie«, 2. und 3. Auflage, 1923, S. 618 bis 619; K. A. und T -T. R. H o f m a n n, »Anorganische Chemie«, 13. Auflage, 1949, S. 346.