DE1202770B - Device for producing rods from high-purity silicon - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
COIbCOIb
Deutsche KL: 12 i-33/02German KL: 12 i-33/02
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1202770
S 66637 IV a/12 i
14. Januar 1960
14. Oktober 19651202770
S 66637 IV a / 12 i
January 14, 1960
October 14, 1965
Das Hauptpatent 1102117 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Silicium für Halbleiteranordnungen, bei dem eine Siliciumverbindung in Gasform thermisch unter Bildung von freiem Silicium zersetzt und das aus der Gasphase anfallende Silicium auf einen erhitzten Silicium-Trägerkörper abgeschieden wird und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein langgestreckter Draht oder fadenförmiger Trägerkörper aus Silicium mit einem Reinheitsgrad, der mindestens dem Reinheitsgrad des zu gewinnenden Siliciums entspricht, verwendet wird, der Trägerkörper zunächst vorgewärmt und anschließend zur Durchführung des Abscheidevorganges durch direkten Stromdurchgang weiter erhitzt und auf Reaktionstemperatur gehalten wird.The main patent 1102117 relates to a method for the production of silicon for semiconductor devices, in which a silicon compound in gaseous form thermally decomposed with the formation of free silicon and the silicon obtained from the gas phase on a heated silicon carrier body is deposited and which is characterized in that an elongated wire or filamentary support body made of silicon with a degree of purity that corresponds at least to the degree of purity of the silicon to be obtained, the carrier body is used first preheated and then to carry out the deposition process by direct Current passage is further heated and kept at reaction temperature.
Die bei jenem Verfahren als Träger zu verwendenden Drähte oder dünnen Siliciumstäbe sind bei Zimmertemperatur starr. Bei erhöhter Temperatur werden sie jedoch duktil. Es empfiehlt sich deshalb, die Träger im Abscheidungsgefäß entweder vertikal ao anzuordnen oder sie bei horizontaler Anordnung elektromagnetisch zu stützen, so daß die Träger, wenn die Behandlungstemperatur die Duktilitätsgrenze überschritten hat, sich nicht auf Grund ihres Eigengewichtes verbiegen können. Die durch eine solche Verbiegung hervorgerufenen Spannungen könnten nämlich ein angestrebtes einkristallines Wachstum stören. Ferner führt die Abscheidung auf verbogenen Trägern zu krummen Siliciumstäben, die ihrerseits durch Zonenschmelzen erst wieder geradegerichtet werden müssen und einen erhöhten Arbeitsaufwand bedeuten.The wires or thin silicon rods to be used as supports in that method are at Room temperature rigid. However, at elevated temperature they become ductile. It is therefore recommended to arrange the carriers in the separation vessel either vertically or horizontally electromagnetically support so that the carrier when the treatment temperature the ductility limit has exceeded, cannot bend due to their own weight. The through a Stresses caused by such bending could namely be a desired monocrystalline Disrupt growth. Furthermore, the deposition on bent carriers leads to crooked silicon rods, which for their part must first be straightened again by zone melting and an increased workload mean.
Nun hat es sich gezeigt, daß sich der zwischen zwei Elektroden eingespannte Träger infolge der mit der Wärmebehandlung verbundenen Ausdehnung sehr leicht verbiegt, selbst wenn der Träger bei Raumtemperatur vollkommen gestreckt eingespannt war und die besagten, eine Verbiegung des Trägers durch sein Eigengewicht verhindernden Maßnahmen getroffen wurden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Elektroden die Ausdehnung des Trägers nicht ausgleichen können. Anderseits ist jedoch ein fester Sitz des Trägers in den Elektroden erforderlich, damit der zur Beheizung erforderliche Strom ohne Störungen dem Träger zugeführt werden kann. Man hat deshalb Elektroden versucht, welche eine konische Bohrung zur Aufnahme der angespitzten Enden des Trägers aufwiesen, aber auch hierdurch konnte die genannte Störung nicht behoben werden. Außerdem trat häufig folgender Nachteil auf:It has now been shown that the carrier clamped between two electrodes as a result of the with The expansion associated with the heat treatment bends very easily, even when the beam is subjected to Room temperature was clamped completely stretched and the said, a bending of the carrier Preventive measures have been taken by its own weight. This is due to, that the electrodes cannot compensate for the expansion of the carrier. On the other hand, however, is a Tight fit of the carrier in the electrodes is required to ensure the current required for heating can be fed to the carrier without interference. It has therefore tried electrodes, which one had conical bore for receiving the pointed ends of the carrier, but also through this the mentioned malfunction could not be eliminated. In addition, the following disadvantage often occurred:
Im Interesse einer sehr sauberen Oberfläche des Trägers ist es nämlich erwünscht, den Träger vor
Vorrichtung zum Herstellen von Stäben aus
hochreinem SiliciumIn the interests of a very clean surface of the carrier, it is desirable to have the carrier in front of the device for producing rods
high purity silicon
Zusatz zum Patent: 1102 117Addition to the patent: 1102 117
Anmelder:Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,Berlin and Munich,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Phys. Dr. Josef Grabmaier, VaterstettenDipl.-Phys. Dr. Josef Grabmaier, Vaterstetten
Beginn des Abscheidungsvorganges bei einer oberhalb der Abscheidungstemperatur von etwa 1100° C liegenden Temperatur bei etwa 1250° C längere Zeit im Wasserstoffstrom zu glühen. Wird dann die Temperatur des Trägers auf die Abscheidungstemperatur abgesenkt, so löst sich der gute Kontakt mit den konisch angebohrten Elektroden, so daß die Stromzufuhr hierdurch unterbrochen wird.The deposition process begins at a temperature above the deposition temperature of around 1100 ° C lying temperature at about 1250 ° C to glow in the hydrogen stream for a long time. Then the temperature of the carrier is lowered to the deposition temperature, the good contact with the conically drilled electrodes, so that the power supply is interrupted thereby.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Stäben aus hochreinem Silicium, das auf einen durch Stromdurchgang erhitzten, mittels der die Stromzuführung bewirkenden Elektroden an beiden Enden gehalterten dünnen, stabförmigen Trägerkörper aus hochreinem Silicium aus einem den Träger umgebenden, eine flüchtige Siliciumverbindung enthaltenden hochreinen Reaktionsgas infolge thermischer Zersetzung und/oder Reduktion niedergeschlagen und zur Ankristallisation an den Träger gebracht wird, nach Patent 1102117. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die den Träger halternden Elektroden aus hochreiner Kohle bestehen, die zwecks Aufnahme der verjüngten, insbesondere konisch oder zylindrisch zugespitzten Enden des Trägers koaxiale Bohrungen mit konstantem Querschnitt aufweisen, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des nicht verjüngten Teiles des stabförmigen Trägers, und die nach dem Einspannen des Trägers so weit voneinander entfernt sind, daß der Träger ohne Durchbiegung in den Bohrungen festgehalten ist.The invention relates to a device for producing rods from high-purity silicon, that on a heated by the passage of current, by means of the current supply causing electrodes at both ends held thin, rod-shaped support body made of high-purity silicon from one of the High-purity reaction gas surrounding the carrier and containing a volatile silicon compound as a result thermal decomposition and / or reduction precipitated and to crystallize on the carrier is brought, according to patent 1102117. The invention is characterized in that the electrodes holding the carrier are made of high-purity carbon, for the purpose of receiving the tapered, in particular conically or cylindrically pointed ends of the carrier have coaxial bores with constant cross-section, the cross-section of which is smaller than the cross-section of the non-tapered part of the rod-shaped carrier, and that after clamping the carrier are so far apart that the carrier is held in the bores without sagging is.
Da die Elektroden aus reiner Kohle, entsprechend dieser Lehre, bei der Verwendung zylindrischer Trä-Since the electrodes made of pure carbon, according to this teaching, when using cylindrical carriers
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ger eine zylindrische, die zylindrisch oder konisch zugespitzten Enden des stabförmigen Trägers aufnehmende Bohrung aufweisen, können die Enden des Stabes bei Erwärmung auf die jeweilige Behandlungstemperatur tiefer in die Bohrungen hineinschlüpfen, ohne daß sie dabei einen großen mechanischen Widerstand erfahren, wodurch ein Durchbiegen des Trägers verhindert wird. Das verwendete Elektrodenmaterial ist nämlich hinreichend nachgiebig. Anderseits können bei Abkühlung auf eine niedrigere Behandlungstemperatur sich die Enden des Trägers in der zylindrischen Bohrung wieder zurückziehen, wobei die Bohrung sich infolge der elastischen Eigenschaften des Elektrodenmaterials wieder etwas einengt, so daß der gute Kontakt erhalten bleibt. Die elastischen Eigenschaften der Elektrode werden nicht gestört, wenn diese mit einem Überzug aus hochreinem Silicium versehen ist, der durch geeignetes Erhitzen der Elektrode in einem hochreines Silicium aus einem eine Siliciumverbindung enthaltenden Gas hergestellt sein kann. Hierdurch kann das Abdampfen von Verunreinigungen aus der Elektrode wirksam verhindert werden.ger a cylindrical, the cylindrical or conically pointed ends of the rod-shaped support receiving Have bores, the ends of the rod can slip deeper into the bores when heated to the respective treatment temperature, without that they experience great mechanical resistance, which means that the Carrier is prevented. The electrode material used is in fact sufficiently flexible. On the other hand the ends of the carrier can move into retract the cylindrical bore again, whereby the bore is due to the elastic properties of the electrode material again somewhat constricts so that good contact is maintained. the elastic properties of the electrode are not disturbed if they are covered with a high-purity coating Silicon is provided, which by suitable heating of the electrode in a high-purity silicon can be made from a gas containing a silicon compound. This allows the evaporation contamination from the electrode can be effectively prevented.
Es empfiehlt sich, die Kohleelektroden als Einsatz in Metallelektroden anzuordnen, wodurch ihre mechanische Stabilität erhöht wird. Als Elektrodenmaterial für die Metallelektroden kommt in erster Linie Kupfer oder Silber in Betracht, welches mit einem gasdichten, chemisch resistenten Metallüberzug versehen sein kann. Um ein Verdampfen des Überzuges, beispielsweise aus Platin oder Gold, zu verhindern, empfiehlt es sich, die betreffenden Metallteile während des Abscheidevorganges und des Vorglühvorganges zu kühlen. Um das Einspannen der stabförmigen Träger zu erleichtern, empfiehlt es sich, eine der Kohleelektroden in der sie halternden Metallelektrode verschiebbar einzubauen, was z. B. durch Anwendung einer Molybdänfeder geschehen kann, welche die Kohleelektrode gegen die Metallelektrode drückt und dadurch guten elektrischen Kontakt sichert.It is advisable to arrange the carbon electrodes as an insert in metal electrodes, whereby their mechanical stability is increased. The first electrode material for the metal electrodes is used Line copper or silver into consideration, which with a gas-tight, chemically resistant metal coating can be provided. In order to evaporate the coating, for example made of platinum or gold prevent, it is advisable to remove the relevant metal parts during the separation process and the preheating process to cool. In order to facilitate the clamping of the rod-shaped girders, it is advisable to to install one of the carbon electrodes in the metal electrode holding it so that it can be slid, which z. B. can be done by using a molybdenum spring, which the carbon electrode against the metal electrode presses and thereby ensures good electrical contact.
In der Zeichnung ist eine Anordnung gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Das vorzugsweise aus Quarz bestehende Abscheidungsgefäß 1 weist zwei leitende Durchführungen 2, 3 auf, an deren Enden die einander zugekehrten Metallelektroden 4 und 5 befestigt sind. In den Metallelektroden befinden sich Kohleelektroden 6,7, wobei die obere Kohleelektrode gegen die siehalternde Metallelektrode verschiebbar angeordnet sein kann. Zum Festhalten der Einstellung der oberen Kohleelektrode 6 dient eine Feder 8 aus Molybdän. Das Reaktionsgas betritt die Anordnung an der Stelle 9 und verläßt sie nach dem Abscheidevorgang an der Stelle 10. Zur Beheizung des Trägers 13 dient die Stromquelle 11, der ein Widerstand 12 zur Stabilisierung des Stromkreises vorgeschaltet ist.In the drawing, an arrangement according to the invention is shown for example. The separation vessel 1, which is preferably made of quartz, has two conductive feedthroughs 2, 3, at the ends of which the facing metal electrodes 4 and 5 are attached. In the metal electrodes there are carbon electrodes 6, 7, whereby the upper carbon electrode can be arranged so as to be displaceable against the metal electrode holding it. A spring 8 made of molybdenum is used to hold the setting of the upper carbon electrode 6. The reaction gas enters the arrangement at the point 9 and leaves it after the deposition process at the point 10. The power source 11 is used to heat the carrier 13, upstream of which a resistor 12 is connected to stabilize the circuit.
Wesentlich ist bei einer Anordnung gemäß der Erfindung, daß die die verjüngten Endstücke des Trägers aufnehmenden Bohrungen in den Kohleelektroden sich wenigstens bis zu der Tiefe, bis zu der ein Eindringen der Enden des Trägers zu erwarten ist, nicht verjüngen, sondern der Querschnitt der Bohrung unverändert bleibt. Diese Vorrichtung kann auch dann mit Vorteil angewendet werden, wenn der Träger bzw. dessen Enden nicht einen runden, sondern einen dreieckigen oder viereckigen Querschnitt aufweisen.It is essential in an arrangement according to the invention that the tapered end pieces of the carrier receiving holes in the carbon electrodes at least to the depth to the one Penetration of the ends of the beam is expected to taper rather than taper the cross-section of the bore remains unchanged. This device can also be used with advantage when the Support or its ends do not have a round, but a triangular or square cross-section exhibit.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES66637A DE1202770B (en) | 1958-06-26 | 1960-01-14 | Device for producing rods from high-purity silicon |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES58726A DE1202769B (en) | 1958-06-26 | 1958-06-26 | Process for producing high purity silicon |
| DES66637A DE1202770B (en) | 1958-06-26 | 1960-01-14 | Device for producing rods from high-purity silicon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE1202770B true DE1202770B (en) | 1965-10-14 |
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ID=25995542
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DES66637A Pending DE1202770B (en) | 1958-06-26 | 1960-01-14 | Device for producing rods from high-purity silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1202770B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3165508A4 (en) * | 2014-07-04 | 2017-11-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon core wire for producing polycrystalline silicon rod, and device for producing polycrystalline silicon rod |
-
1960
- 1960-01-14 DE DES66637A patent/DE1202770B/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3165508A4 (en) * | 2014-07-04 | 2017-11-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon core wire for producing polycrystalline silicon rod, and device for producing polycrystalline silicon rod |
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