DE2328303B2 - Device for manufacturing silicon rods - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Siliciumstäben durch Abscheiden von Silicium aus der Gasphase an der Mantelfläche eines erhitzten, langgestreckten Siliciumträgers, bestehend aus einem eine Grundplatte aus Metall aufweisenden Reaktionsgefäß mit minderes einer zur Halterung eines Endes des langgestreckten Trägers und zv Beheizung des Trägers dienenden Elektrode, die elektrisch isoliert und dicht durch die Grundplatte hindurchge'ührt ist und aus zwei Teilen besteht, von denen der erste, aus Metall bestehende und in der Grundplatte befestigte Elektrodenteil einen Vorsprung in Richtung Reaktionsgefäß aufweist, und der zweite, aus Metall oder Graphit bestehende Elektrodenteil, der an seiner freien Oberfläche die zur Aufnahme und Halterung des Trägers bestimmte Paßfläche besitzt, auf dem ersten Elektrodenteil auswechselbar aufsitzt.The invention relates to an apparatus for producing silicon ingots by depositing silicon from the gas phase on the surface of a heated, elongated silicon substrate, comprising a a base plate having metal reaction vessel with minderes one for supporting one end serving of the longitudinal beam and zv heating of the carrier Electrode which is electrically insulated and tightly guided through the base plate and consists of two parts, of which the first electrode part, made of metal and fastened in the base plate, has a projection in the direction of the reaction vessel, and the second, made of metal or graphite The electrode part, which on its free surface has the mating surface intended for receiving and holding the carrier, sits exchangeably on the first electrode part.
Das Reaktionsgefäß bei bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht in der Regel aus einer metallischen Grundplatte und einer gasdicht auf die Grundplatte aufgesetzten Glocke aus Quarz oder Glas. Die Grundplatte ist mit einer Zuführung für das frische Reaktionsgas und mit einem Abzug für das verbrauchte Gas versehen. Außerdem sind durch die Grundplatte zwei Elektroden gasdicht und voneinander elektrisch isoliert hindurchgeführt. Jede dieser beiden Elektroden weist an ihrer freien Oberfläche eine Paßfläche, ζ. Β. eine Vertiefung, auf, an welcher ein Träger mit seinem Ende fest aufsetzbar ist. Gewöhnlich verwendet man zwei in ihrer Geometrie übereinstimmende Träger, welche parallel zueinander orientiert, insbesondere in vertikaler Lage an je einer der beiden Elektroden befestigt und an ihren oberen Enden durch eine Brücke aus inertem leitenden Material, insbesondere aus Silicium oder Graphit, miteinander verbunden sind. Außerhalb des Reaktionsgefäßes ist die Elektrode mit einer zur Erzeugung des erforderlichen Heizstroms dienenden Vorrichtung leitend verbunden.The reaction vessel in known devices of this type usually consists of a metallic one Base plate and a bell made of quartz or glass placed gas-tight on the base plate. the The base plate has an inlet for the fresh reaction gas and an outlet for the used one Gas provided. In addition, the base plate makes two electrodes gas-tight and electrical from one another passed through isolated. Each of these two electrodes has a mating surface on its free surface, ζ. Β. a recess on which a carrier can be placed firmly with its end. Usually one uses two carriers with the same geometry, which are oriented parallel to one another, in particular in vertical position attached to each of the two electrodes and at their upper ends by a bridge of inert conductive material, in particular of silicon or graphite, are connected to one another. Outside the reaction vessel is the electrode with a for generating the required heating current serving device conductively connected.
Aus der DE-OS 20 50 076 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von rohrförmigen Körpern aus Halbleitermaterial bekannt, bei der die rohrförmigen Träger in entsprechende Bohrungen der sie halternden Elektroden eingesetzt sind. Die Elektroden stehen mit einer Zuleitung in leitender Verbindung. Über Durchbohrungen in den Elektroden gelangt ein in die rohrförmigen Träger einströmendes gasförmiges Kühlmittel in den Reaktionsraum.From DE-OS 20 50 076 a device for producing tubular bodies made of semiconductor material is known, in which the tubular carrier in corresponding bores of the electrodes holding them are used. The electrodes are connected to a Lead in conductive connection. A penetrates into the tubular electrodes through bores in the electrodes Carrier inflowing gaseous coolant into the reaction space.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zum Herstellen von Siliciumstäben dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung des ersten Elektrodenteils kegelstumpfförmig ausgebildet ist Aufgrund der kegelstumpfförmigenAccording to the invention, the device for producing silicon rods is characterized in that the The projection of the first electrode part is frustoconical due to the frustoconical
ίο Ausbildung des ersten Elektrodenteils wird das Auftreten von durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung der beiden Elektrodenteile bedingten Kräften vermieden, der Übergangswiderstand verringert und die Paßform der Elektrodenteile verbessert.ίο Formation of the first electrode part will occur due to the different thermal expansion the forces caused by the two electrode parts are avoided, the contact resistance is reduced and the Improved fit of the electrode parts.
•,5 Will man die Paßfläche ändern, so braucht man ersichtlich hier nur den zweiten Elektrodenteil auswechseln. Dieser wird auf den ersten Elektrodenteil aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt. Infolge dieser Struktur ragt die den Abscheidungsträger haiternde und•, 5 If you want to change the mating surface, you need As can be seen here, only replace the second electrode part. This will be on the first electrode part put on, in particular screwed on. As a result of this Structure protrudes from the separator holding and kontaktierende Elektrode merklich in den Reaktionsraum hinein, wodurch eine Verbesserung der Wärmeableitung erzielt wird. Es ist dabei ohne Schwierigkeilen erreichbar, daß der erste Elektrodenteil keinem Abscheideprozeß ausgesetzt ist, da der zweite Elektrocontacting electrode noticeably into the reaction space, whereby an improvement in heat dissipation is achieved. It is easy to do achievable that the first electrode part is not exposed to a deposition process because the second electrode denteil ohne weiteres so ausgestaltet werden kann, daß das Reaktionsgas überhaupt von dem ersten Elektrodenteil abgeschirmt wird. Insbesondere läßt sich auch der erste Elektrodenteil hohl ausgestalten und der Hohlraum mit einem flüssigen Kühlmittel füllen, das andteil can easily be designed so that the reaction gas is shielded from the first electrode part at all. In particular, can also the first electrode part is designed to be hollow and the cavity is filled with a liquid coolant ein zirkulierendes Kühlsystem angeschlossen ist. Der Hohlraum ragt dann zweckmäßig bis nahe an die Grenze zum zweiten Elektrodenteil, also bis in den Vorsprung des ersten Elektrodenteils.a circulating cooling system is connected. The cavity then expediently extends to close to the Boundary to the second electrode part, i.e. up to the projection of the first electrode part.
Grundplatte zweckmäßig aus einem Metall wie Silber oder aus versilbertem Stahl, der zweite Elektrodenteil aus demselben Metall wie der erste Elektrodenteil, oder in Abweichung hierzu", aus Spektralkohle oder hochreinem Graphit Besteht der /weite Elektrodenteil ausBase plate expediently made of a metal such as silver or of silver-plated steel, the second electrode part made of the same metal as the first electrode part, or, in deviation from this, "made of spectral carbon or high-purity graphite. The / wide electrode part consists of Metall, so kann die Paßflätiie mit Kohlenstoff ausgekleidet sein. Die auskleidende Kohlenstoffschicht kann ggf. als Einsetzkörper ausgebildet sein, so daß ohne Wechsel des übrigen Teils des zweiten Elektrodenteils 8 bzw. verschiedene Durchmesser des Trägers 10Metal, so can the Passflätiie with carbon be lined. The lining carbon layer can optionally be designed as an insert body, so that without changing the remaining part of the second electrode part 8 or different diameters of the carrier 10 angewendet werden können.can be applied.
Die Erfindung wird anhand des Ausführungsbeispieles in der Figur näher beschrieben. Es stellt die metallische Grundplatte eines Reaktionsgefäßes einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, wobei eineThe invention is described in more detail using the exemplary embodiment in the figure. It represents the metallic base plate of a reaction vessel of a device according to the invention, wherein a
so durchgeführte Eiektrode dargestellt ist. Von einer Darstellung der die Grundplatte abdeckenden Quarzglocke sowie der Zuführung und Abfuhr für das Reaktionsgas wurde, da es sich hier um allgemein bekannte Konstruktionen handelt, abgesehen.thus performed electrode is shown. From one Representation of the quartz bell covering the base plate as well as the supply and discharge for the Reaction gas was disregarded, since these are generally known constructions.
Die aus Silber bestehende Grundplatte 1 ist mit einer Durchbohrung versehen, durch welche ein erster Elektrodenteil gasdicht hindurchgeführt und angepaßt ist. Der eine Elektrodenteil 2 weist einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 6 in Richtung auf den Reaktions-The base plate 1 made of silver is provided with a through-hole through which a first Electrode part is passed gas-tight and adapted. One electrode part 2 has a frustoconical projection 6 in the direction of the reaction raum auf. Ein ringförmiger Wulst 3a, dessen Oberseite eben mit der Oberfläche der Grundplatte 1 abschneidet, dient als Widerlager bei der Befestigung des ersten Elektrodenteils mit einer an der Unterseite der Grundplatte 1 vorzusehenden Verschraubung (nichtclean up. An annular bead 3a, the top of which cuts off evenly with the surface of the base plate 1, serves as an abutment when attaching the first electrode part with one on the underside of the Base plate 1 to be provided screw connection (not dargestellt). Der Zwischenraum zwischen dem ersten Elektrodenteil 2 und der Grundplatte I ist mit einer Lage 3 aus Polytetrafluorethylen abgedichtet. Der Vorsprung 6 ragt über die obere Fläche dershown). The space between the first The electrode part 2 and the base plate I is sealed with a layer 3 made of polytetrafluoroethylene. The projection 6 protrudes from the upper surface of the
metallischen Grundplatte J merklich, und zwar mindestens soweit hervor, daß eine sichere Halterung des zweiten Elektrodenteils und des Trägers gewährleistet ist. Der erste Elektrodenteil 2 ist hohl und führt in seinem Hohlraum 5 ein an ein Kühlrohrsystem angeschlossenes flüssiges Kühlmittel, welches bis in den Vorsprung 6 gelangt und für eine gute Kühlung der Verbindungsfläche zu dem zweiten Elektrodenteil 8 sorgt.metallic base plate J noticeably, at least to the extent that a secure holding of the second electrode part and the carrier is ensured is. The first electrode part 2 is hollow and leads in its cavity 5 to a cooling pipe system connected liquid coolant, which gets into the projection 6 and for good cooling of the Connection surface to the second electrode part 8 cares.
Der zweite öektrodenieil 8 weist zwei Paßfiächen 8a und 8b auf. Die erste dieser Paßflächen ist dem Verlauf der Oberfläche des Vorsprungs 6 des ersten Elektrodenteils angepaßt und steht mit diesem unmittelbar in Berührung. Vorteilhaft ist es z. B., wenn diese beiden Paßflächen mit ineinander passenden Schraubengewinden versehen sind. Die zweite Paßfläche des zweiten Elektrodenteils Sb dient zur Aufnahme des Trägers 10.The second electrode part 8 has two fitting surfaces 8a and 8b . The first of these mating surfaces is adapted to the course of the surface of the projection 6 of the first electrode part and is in direct contact with it. It is advantageous, for. B. if these two mating surfaces are provided with screw threads that mate with one another. The second mating surface of the second electrode part Sb serves to receive the carrier 10.
Der Träger 10 ist dabei ein massiver Halbleiierstab. Die zweite Paßfläche ist als Vertiefung ausgebildet.The carrier 10 is a solid semiconducting rod. The second mating surface is designed as a recess.
deren Umfang der Peripherie des Abscheidungsträgers an dessen Ende angepaßt ist. Statt dessen könnte die zweite PpQfläche auch an der äußeren Peripherie des zweiten Elektrodenteils 8 z. B. in Gestalt eines konischen oder zylindrischen Flächenteils vorgesehen sein, auf welchen ein Träger aufgestülpt und ggf. von einer gesimsartig vorspringenden Auflage an seinem unteren Ende gestützt wird. Andererseits kann der vorspringende Teil des ersten Elektrodenteils seinerseits eine zentrale Vertiefung aufweisen, in welcher dann ein Vorsprung des Elektrodenteils 8 eingreiftthe circumference of which is adapted to the periphery of the separator support at its end. Instead, the second PpQ surface also on the outer periphery of the second electrode part 8 z. B. provided in the form of a conical or cylindrical surface part be, on which a carrier is turned up and possibly from a cornice-like protruding support on his lower end is supported. On the other hand, the protruding part of the first electrode part can in turn have a central recess in which a projection of the electrode part 8 then engages
Der wesentliche Vorteil bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Anwendung der auswechselbaren Elektrodenteile dieThe main advantage of a device according to the invention is to be seen in the fact that by the Application of the replaceable electrode parts
is Anpassung an verschiedene Durchmesser der Abscheidungsträger erleichtert wird und daß der mit der Grundplatte festverbundene erste Elektrodenteil von dem Abscheidungsträger und dessen Einflüssen weiter entfernt ist.is adaptation to different diameters of the separator supports is facilitated and that the first electrode part firmly connected to the base plate of the separation support and its influences is further away.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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