Verfahren zur Herstellung geformter Körper aus Siliziumearbid Die technische Herstellung von Siliziumcarbid für die üblichen Verwendungszwecke ist in hinreichendem Masse als gelöst zu betrachten.
Das anfallende Produkt eignet sich aber nicht ohne weiteres für Halbleiter zwecke, bei denen bestimmte elektrische und optische bzw. kris:tallografische Eigenschaften verlangt werden, besonders dann nicht, wenn die Teile bestimmte, defi nierte Formen besitzen .sohlen. Das übliche Silizium carbid lässt sich nur in Stücken herstellen, deren Form nur schwer zu bestimmen ist.
Es wurde gefunden, dass sich beiliebige Formen aus Siliziumcarbid, insbesondere hochreinem S:iliziumcarbid, herstellen lassen, wenn man elementares oder chemisch gebundenes Silicium auf einen erhitzten, Graphit ent haltenden Körper einwirken lässt. Dabei kann von tech nischem Siliziumcarbid oder vorgereinigtem und vorge formtem Graphit ausgegangen werden.
Geht man von technischem Siliziumcarbid aus, .so werden die meist un förmigen Stücke zu Plättchen, Stangen oder Scheibchen durch Brechen oder Schleifen geformt. Da sich Graphit bekanntlich leicht zu Hohlkörpern verarbeiten lässt, ge stattet das Verfahren auf einfache Weise auch kompli zierte Körper wie Rohre, Gefässe usw. aus reinstem Siliziumcarbid herzustellen.
Aus technischem Siliziumcarbid hergestellte Körper können von Silizium bei über 1000 mit Chlor oder Siliziumtetrahalogeniden ganz oder :teilweise befreit wer den.
Bei dieseln Vorgang können gleichzeitig alle stören den Verunreinigungen aus dem Kristallgefüge ausgetrie- ben werden.
Entfernt man das ganze Silizium, so hinter bleibt ,schliesslich reinster Graphit mit dem Habitus des vorgegebenen Siliziumcarbidkörpers. Dieser ganz oder teilweise siliziumfreie und hochreine Körper kann dann in einer Gasatmosphäre, z. B. Kohlenmonoxyd, bis zur vollständigen Siliziumcarbidbildung wieder siliziert wer den.
Dies kann folgendermassen geschehen: 1. Siliziumdampf, hergestellt durch Verdampfen von Silizium, wirkt auf den graphitischen Körper ein.
2. a) Silizium wird durch thermische Zersetzung von wasserstoffhaltigen Siliziumhalogeniden, z. B. S:ilizium- chloroform, gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser stoff oder Wasserstoff liefernden Verbindungen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, Hydride, auf den graphitischen Kör per niedergeschlagen und mit ihm reagieren gelassen.
2. b) Ein Gemisch aus nicht wasserstoffhaltigen Sili- ziumhalogenIden wird mit Wasserstoff oder Wasserstoff abspaltenden Stoffen, wie z.
B. Kohlenwasserstoffen, Hydriden oder Siliziumchloroform zur Reaktion ge bracht und das daraus entstehende Silizium unmittelbar auf den graphitischen Körper niedergeschlagen und mit ihm zu S:iliziumcarbid umgesetzt.
2. c) Siliziumsubhalogenid, z. B. Siliziumdichlorid, wird aus Silizium und Siliziumtetrachlorid erzeugt und dieses Dihalogenid auf dem graphitischen Körper zu Silizium und Siliziumtetrahalogenid disproportioniert, wobei das Silizium mit dem graphitischen Körper zu Siliziumcarbid reagiert.
Im letzteren Falle arbeitet man in einem nicht iso- thermem Reaktionsgefäss (2), das in einer Erhitzungs- quelle (1) ruht, wie es die beiliegende Abbildung zeigt. Auf -der einen Seite des Reaktionsgefässes befindet sich der graphitische, vorgereinigte Körper (4)
bei einer tiefe ren Temperatur T2 ails das von ihm räumlich getrennte hochgereinigte Silizium (3) mit einer Temperatur T, Als Überträgermaterval für Silizium (3) zum graphitischen Körper (4)
benützt man vorzugsweise Siliziumroetrahalo- genid. An der heisseren Stelle bildet sich aus Silizium und beispielsweise Siliziumtetrachloriddampf gasförmi ges Siliziumdichlorid,
das durch Konvektion und Diffu sion zum kälteren graphitischen Körper gelangt und dort in Silizium und Siliziumtetrachlorid zerfällt. Das zurück- gebildete Sihziumtetrahalogenid bildet dann mit dem heisseren Silizium (3) erneut Siliziumdichlorid.
Das ausgeiallene, im stabus nascendi reagierende, Silizium. bildet sofort mit denn graphifschen Körper Sili- ziumearbid. Führt :
man dieses Verfahren in einem Quarz- rohr durch, so kann die Sämerunig genau beobachtet und .in dem Augenblick unterbrochen werden, wenn die Siliziumcarbidbildung vollständig ist. Das gleiche er reicht man mit einer dynamischen Anordnung, d. h.
man lässt einen Sliziumtetrachloridstrom :gegebenenfalls mit Wasserstoff zuerst über hochgereinigtes und hocherhitz tes Silizium strömen zum Zwecke der Siliziumdichlorid- bildung, um dann das Gasgemasch aus Siliziumdichlorid und Siliziumtetrachlomid bei etwas tieferer Temperatur mit dem graphitischen Körper zur Reaktion zu bringen.
<I>Beispiel 1</I> In einem senkrecht stehenden Quarzglasrohr oder einem Rohr aus hoch tempera6urfesteT Keramik mit einem Durchmesser von ca. 50 mm befindet .sich inner halb der Rohrachse ein etwa 10 mm starker S.ilizium- stab. Der Siliziumstab berührt die Rohrwand nicht. Er wird nur an seinem unteren Ende gehalten und kann mittels dieser Haltevorrichtung vertikal in der Rohr achse verschoben
werden. Sein oberes Ende liegt etwa bei der halben Rohrlänge. Oberhalb des S:iliziumstabes befindet sich frei aufgehängt ein Graphitstab oder daran befestigt ein graphitisches Stück, das durch Chlorierung aus einem Sliziumoarbidkris:tall oder Siliziumcarblds.tück gewonnen wurde.
Dieses Graphtstück besitzt den Habi tus des ehemaligen Siliziumcarbidstückes oder Silizium- carbidkristalles. Der Abstand zwischen Silizium und Graphit schwankt zwischen einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern.
Die Anlage wird nun evakuiert bis auf einen Druck von 10-3 mm HB-Säule. Dann wird mittels elektrischer Hochfrequenzenergie von aussen her der Siliziumstab an seinem oberen Ende ,aufgeschmolzen, bis eine wohlaus- gebildete Schmelzkuppe entsteht.
Gleichzeitig wird der Graphitstab an seinem unteren Ende oder das daran be festigte graphitiische Stück ebenfalls mit elektrischer Hochfrequenzenergie auf ca.
1500-l800 C aufgeheizt. Dar aus der Schmelzkuppe entweichende Siliziumdampf strömt gegen den erhitzten Graphitstab oder gegen das erhitzte graphitische Stück und bildet dort wohlausge- bildete Siliziumcarbidkristalle. Die einzelnen Kristalle haben wohlausgebildete Kristallflächen und eignen sich für Halbleiterzwecke. Es wurde beobachtet,
dass bei hoher Temperatur grössere Kristalle wachsen als bei tieferer Temperatur. Es ist deishalb auch möglich,
bei Temperaturen um 2000 C zu arbeiten. Unterhalb 1200 C bilden sich nur drusenhaft ausgebildete Kri stalle mit winzig kleinen Kristallflächen. Als günstigstes Arbeitsgebiet wurde somit der Bereich von 1200 bis 2000 C und einem Druck von 10-1 mm HB-Säule und kleiner gefunden.
Arbeitet man bei höherem Druck, so dauert es oft Tage, bis die notwendige Silziummenge an den zu silizierenden Kohlenstoff herangeführt wird. Die Temperatur des :g schmolzenen Siliziums lag bei etwa 1450 C.
Eine höhere Temperatur konnte nicht erreicht werden, weil das flüssige Silizium .stets mit dem festen Silizium im Temperaturgleichgewicht stand. Es ist aber auch möglich, die Temperatur des Siliziums zu steigern und damit den abgegebenen Sihziumdampf zu vermeh ren, wenn das Silizium freischwebend als Tropfen im Rohr sich befindet.
<I>Beispiel 2</I> Anordnung von Beispiel 1, jedoch mit folgenden Änderungen: Anstelle des freistehenden Siliziumstabes mit aufgeschmolzener Kuppe wird das Silizium aus einem Quarztiegel, der wiederum in einem graphitischen Tiegel ruht,
ausgedampft. Dieser Graphlttiegel wird mit elektrischer Hochfrequenz oder mittels Widerstands- heizung erhitzt. Der zu silizierende Körper ist in diesem Falle ein Kohlestäbchen,
mit quadratischem Querschnitt von 3 mm Seitenlänge. Dieses wird mittels direktem Stromdurchgang erhitzt. Der Druck bei dieser Arbeits weise liegt bei etwa 10--1 mm HB-Säule, die Silizium- Temperatur bei 1480-l500 C und die Temperatur des zu silizierenden Graphitstäbchens zwischen 1400 bis 1600 C.
Es wird ein polykristalliner, leicht transparen- mer Siliziumearbädsroab in annähernd quadratischer Form erhalten. <I>Beispiel 3</I> Unter einer Glocke aus Quarzglas mit einem lichten Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 0,7 m befinden @s:ich 2 hochreine, senkrecht stehende Graphit stäbe mit einem Durchmesser von ca. 6 mm und einer Länge von ca. 0,5 m. An den oberen Enden sind die Graphitstäbe miteinander mit einem ca. 5-10 mm star ken Graphitsmab verbunden.
Die unteren Enden der langen Stäbe ruhen in wassergekühlten Metallkontakten, über die der elektrische Strom (Gleich- oder Wechsel strom) zur Aufheizung -der Stäbe zugeführt wird. Der Abstand der Stäbe beträgt 20-40 mm. Die Apparatur wird mit reinem wasser- und sauerstofffreiem Wasser- stoff gefüllt und die Stäbe auf 1500 C + 100 C aufge- heizt. Nach etwa 1/2 Stunde wird dem Wasserstoff ca.
1-10 Voll. o/o Siliziumchloroform zugesetzt. Die stünd lich durchgesetzte Wasserstoffmenge liegt zwischen 0,5 bis 3 Nms. Der Druck beträgt :etwa l,05-1,2 Atmosphä ren.
Auf -diese Weise gelingt es, die einsgesetzten Gra phitstäbe in polykristallines Siliziumcarbid überzuführen, die bei der Spektralanalyse keinerlei Verunreinigungen zeigen.
<I>Beispiel 4</I> Ein unreiner Sializiumcarbidkrismall mit einer Länge von ca. 3 cm, einer Breite von etwa 1 cm und einer Stärke von etwa 2-3 mm wird durch Chlorieren bei 1300 C und 1 Atmosphäre Druck nahezu von Silizium befreit. Dieser teilweise entisflizierte Silziumcarbidkri- stall wird in einer Quarzglocke mittels elektrischer Hoch- frequenzenemge mit ca.
6 MHz auf 1250 C + 100 C erhitzt. über diesen erhitzten Körper strömt dann ein Gemisch aus ca. 99 Vol. % Wasserstoff, 0,9 Vol. RTI ID="0002.0220" WI="4" HE="4" LX="1917" LY="1711"> o/o Di- chlorsilan und ca. 1 Vol. o/o Silikochloroform und ca.
0,01 Vol. /o Stickstoff mit einer Geschwindigkeit von 0,1-0,3 m/sec. Der Druck in der Apparatur liegt bei etwa 1 Atmosphäre. Auf diese Weise gelingt es, einen transparenten, grünen Siliziumcarbidkristall herzustellen, dessen Habitus etwa dem des unreinen Siliziumcarbid- krisballs entspricht.
<I>Beispiel 5</I> Wie in Beispiel 4 wird bei einem Druck von ca. 0,05 Atmosphären ein völlig entsi'lizierte;r Siliziumcarbidkri- stall mit einem Gemisch aus 70 Vol. o/o Wasserstoff, 20 Vol. 1/o Argon und ca.
10 Vol. o/o Silikobromoform in einem transparenten, nahezu wasserklaren Siliziumkri- stall überführt.
<I>Beispiel 6</I> In einem Quarzrohr mit ca. 80 mm Durchmesser wird ein graphitisches Rohr mit einer Wandstärke von ca. 2,7 mm und 23 mm Aussendurchmesser .auf einer Strecke von 100 mm auf l500 C 100 C gleichmäs sig mittels elektrischer Hochfrequenzenergie erhitzt und gleichzeitig ein Gemisch von 90 Vol. 1/o Wasserstoff und 10 Vol. 1/o Siliziumtetrachlorid bei einem Druck von 0,
8 Atmosphären vorbeigeleitet. Auf diese Weise gelingt es, das graphitische Rohr in ein polykristallines -Siliziumear- bidrohr zu überführen. <I>Beispiel 7</I> In einem liegenden Quarzrohr mit einem Dumchmes- ser von ca. 40 mm befindet sich innerhalb der Rohr achse ein stabförmiges Stück Silizium mit einer Länge von ca. 4 cm und einem Durchmesser von ca. 1 cm.
Das Siliziumstück berührt,die Rohrwand nicht. In etwa 0,5 bis 1 cm Entfernung davon liegt, wie in Beispiel 4 näher beschrieben, ein ents:
ilizierter Siliziumcarbidkristall, der in einen hochreinen Siliziumcarbidkristall erneut veTwan- delt wind. Mittels elektrischer Hochfrzquenzenergie wird das Siliziumstück auf 1380-l400 C und der entsilizierte Siliziumc:arbid:
körper auf 1300-1350 Cerhitzt.Nachein- gestellter Temperatur lässt man bei mässig erniedrigtem Druck von ca. 0,75 Atmosphären ein Gemisch aus ca.
4-6 Vol. 1/o Siliziumtetrabromid oder S.iliziumtetrachlo- rid und Argon zuerst über das erhitzte Silizium und dann den zu silizierenden Körper mit einer Geschwindigkeit von ca.
1-10 cm/sec .streichen. Anstelle der Silizium- tetrahalogenide können teilweise oder ganz reine Halo genide oder Halogenwa!sseTstoffe benutzt werden. Das Silizium wird vom Gasstrom mitgeführt und der entsili- zierte Körper wieder in grobkristallines, hochreines Sili- ziumcarbid verwandelt.
<I>Beispiel 8</I> Es wird die gleiche Anordnung wie in Beispiel 7 be nutzt. Das Silizium befindet sich aber diesmal in einem Schiffchen aus Quarzglas und hat eine Temperatur von etwa 1450-1500 C. Der zu silizierende Körper hat ebenfalls eine Temperatur von ca. 1350-1400 C.
Als strömendes Gas wird ein Gemisch aufs 2 Vol. o/o Brom und ca. 3 Vol. o/o Bromwasserstoff benutzt. Auch hier beobachtet man, dass der entsilizierte Körper wieder aus hochreinen wohlausgebildeten Siliziumcarbidkristallen besteht.
<I>Beispiel 9</I> In einem Quarzrohr von ca. 80 mm Durchmesser wird ein dünnes Graphitrohr mit einem Durchmesser von 30 mm und .einerWandstärke von 2 mm auf eine Strecke von 50 mm mittels elektrischer Hochfrequenz auf ca.
1600 C erhitzt. Über das erhitzte Graphitrohr .strömt auf der Innen- und Aussenseite ein Gemisch aus 70 Vol. o/o Methan und 30 Vol. o/o Siliziumchloroform, bei einem Druck von 0,15 Atmosphären.
Dabei wird beobachtet, dass das Graphitrohr auf eine Strecke von ca. 40 mm in polykristallines Silizium carbid verwandelt wird. Auf der Oberfläche des Rohres befinden sich innerhalb der heissen Zone wohlausgebil- dete transparente Siliziumcar!bidkristalle. Die gleichen Ergebnisse werden erhalten, wenn,das Rohr in .direktem Stromdurchgang erhitzt wird.
<I>Beispiel 10</I> Wie bei Beispiel 9 wird eine quadratische Platte von 1 mm Stärke und 25 man Seitenlänge ,auf rund 1700 C erhitzt und bei :
einem Druck von 0,1-0,05 Atmosphären mit einem Gasgemisch aus 10 Vol. 1/o Sihziumtetrabromid und 90 Vol. o/o Methan behandelt. In diesem Falle wird eine Siliziumcarbidplatte erhalten, die wohlausgebildete. Siliziumcarbidkristalle zeigt.
Process for the production of shaped bodies from silicon carbide The technical production of silicon carbide for the usual purposes is to be regarded as solved to a sufficient extent.
However, the resulting product is not necessarily suitable for semiconductor purposes, for which certain electrical, optical or crystallographic properties are required, especially not when the parts have certain, defined shapes. The usual silicon carbide can only be produced in pieces, the shape of which is difficult to determine.
It has been found that any desired forms of silicon carbide, in particular high-purity silicon carbide, can be produced if elemental or chemically bonded silicon is allowed to act on a heated body containing graphite. This can be based on technical silicon carbide or pre-cleaned and pre-formed graphite.
If one starts from technical silicon carbide, the mostly un-shaped pieces are shaped into platelets, rods or discs by breaking or grinding. Since graphite is known to be easy to process into hollow bodies, the method also makes it easy to manufacture complex bodies such as pipes, vessels, etc. from the purest silicon carbide.
Bodies made from technical silicon carbide can be completely or partially freed from silicon at over 1000 with chlorine or silicon tetrahalides.
In this process, all the disruptive impurities can be expelled from the crystal structure at the same time.
If all the silicon is removed, what remains is the purest graphite with the habit of the given silicon carbide body. This completely or partially silicon-free and highly pure body can then be in a gas atmosphere, e.g. B. carbon monoxide, until complete silicon carbide formation again silicated who the.
This can be done as follows: 1. Silicon vapor, produced by evaporating silicon, acts on the graphitic body.
2. a) Silicon is obtained by thermal decomposition of hydrogen-containing silicon halides, e.g. B. S: silicon chloroform, optionally in the presence of hydrogen or hydrogen-yielding compounds, such as. B. hydrocarbons, hydrides, deposited on the graphitic body and allowed to react with him.
2. b) A mixture of non-hydrogen-containing silicon halides is mixed with hydrogen or hydrogen-releasing substances, such as
B. hydrocarbons, hydrides or silicon chloroform brought to the reaction and the resulting silicon is deposited directly on the graphitic body and converted with it to silicon carbide.
2. c) silicon subhalide, e.g. B. silicon dichloride is produced from silicon and silicon tetrachloride and this dihalide is disproportionated on the graphitic body to form silicon and silicon tetrahalide, the silicon reacting with the graphitic body to form silicon carbide.
In the latter case, one works in a non-isothermal reaction vessel (2) which rests in a heating source (1), as shown in the accompanying illustration. On one side of the reaction vessel is the graphitic, pre-cleaned body (4)
at a lower temperature T2 ails the spatially separated highly purified silicon (3) with a temperature T, as a transfer material for silicon (3) to the graphitic body (4)
one preferably uses silicon tetrahalide. At the hot point, silicon and silicon tetrachloride vapor, for example, form gaseous silicon dichloride,
which arrives at the colder graphitic body through convection and diffusion, where it breaks down into silicon and silicon tetrachloride. The re-formed silicon tetrahalide then forms silicon dichloride again with the hotter silicon (3).
The precipitated silicon that reacts in the stabus nascendi. Immediately forms silicon carbide with the graphical body. Leads :
If this process is carried out in a quartz tube, the Sämerunig can be observed closely and interrupted at the moment when the silicon carbide formation is complete. The same is achieved with a dynamic arrangement, i.e. H.
A stream of silicon tetrachloride is allowed to flow: optionally with hydrogen first over highly purified and highly heated silicon for the purpose of silicon dichloride formation, in order to then bring the gas mixture of silicon dichloride and silicon tetrachlomide to react with the graphitic body at a slightly lower temperature.
<I> Example 1 </I> In a vertical quartz glass tube or a tube made of high temperature resistant ceramic with a diameter of approx. 50 mm there is an approximately 10 mm thick silicon rod within the tube axis. The silicon rod does not touch the pipe wall. It is only held at its lower end and can be moved vertically in the pipe axis by means of this holding device
will. Its upper end is about half the length of the pipe. Above the silicon rod there is a freely suspended graphite rod or attached to it a graphitic piece that was obtained by chlorination from a silicon carbide crystal or silicon carbide piece.
This piece of graphite has the habit of the former piece of silicon carbide or silicon carbide crystal. The distance between silicon and graphite varies between a few millimeters to a few centimeters.
The system is now evacuated to a pressure of 10-3 mm HB column. Then the silicon rod is melted at its upper end by means of electrical high-frequency energy from the outside until a well-formed melting tip is formed.
At the same time, the graphite rod at its lower end or the graphite piece attached to it is also heated to approx.
Heated up to 1500-1800 C. The silicon vapor escaping from the melting tip flows against the heated graphite rod or against the heated graphitic piece and forms well-formed silicon carbide crystals there. The individual crystals have well-formed crystal faces and are suitable for semiconductor purposes. It was observed
that larger crystals grow at high temperatures than at lower temperatures. It is therefore also possible
to work at temperatures around 2000 C. Below 1200 C, only crystals formed like drusen with tiny crystal surfaces are formed. The most favorable working area was found to be the range from 1200 to 2000 C and a pressure of 10-1 mm HB column and smaller.
If you work at a higher pressure, it often takes days until the necessary amount of silicon is brought to the carbon to be siliconized. The temperature of the: g molten silicon was around 1450 C.
A higher temperature could not be reached because the liquid silicon was always in temperature equilibrium with the solid silicon. But it is also possible to increase the temperature of the silicon and thus to multiply the emitted Sihziumdampf when the silicon is freely floating as drops in the tube.
<I> Example 2 </I> Arrangement of Example 1, but with the following changes: Instead of the free-standing silicon rod with a melted tip, the silicon is made from a quartz crucible, which in turn rests in a graphitic crucible,
evaporated. This graph crucible is heated with electrical high frequency or by means of resistance heating. In this case, the body to be siliconized is a carbon stick,
with a square cross-section with a side length of 3 mm. This is heated by means of direct current passage. The pressure in this way of working is around 10--1 mm HB column, the silicon temperature is 1480-1500 C and the temperature of the graphite rod to be siliconized is between 1400 and 1600 C.
A polycrystalline, slightly transparent silicon arbor is obtained in an approximately square shape. <I> Example 3 </I> Under a bell made of quartz glass with a clear diameter of 100 mm and a height of 0.7 m are @s: I 2 high-purity, vertical graphite rods with a diameter of approx. 6 mm and a length of approx. 0.5 m. At the upper ends, the graphite rods are connected to one another with an approx. 5-10 mm thick graphite rod.
The lower ends of the long rods rest in water-cooled metal contacts through which the electrical current (direct or alternating current) is supplied to heat the rods. The distance between the bars is 20-40 mm. The apparatus is filled with pure anhydrous and oxygen-free hydrogen and the rods are heated to 1500 C + 100 C. After about 1/2 hour, the hydrogen is approx.
1-10 full. o / o silicon chloroform added. The hourly amount of hydrogen passed through is between 0.5 and 3 Nms. The pressure is: about 1.05-1.2 atmospheres.
In this way it is possible to convert the inserted graphite rods into polycrystalline silicon carbide, which do not show any impurities in the spectral analysis.
<I> Example 4 </I> An impure silicon carbide crystal with a length of approx. 3 cm, a width of approx. 1 cm and a thickness of approx. 2-3 mm is almost freed of silicon by chlorination at 1300 C and 1 atmosphere pressure . This partially disinfected silicon carbide crystal is placed in a quartz bell by means of an electrical high frequency quantity with approx.
6 MHz heated to 1250 C + 100 C. A mixture of approx. 99 vol.% hydrogen, 0.9 vol. RTI ID = "0002.0220" WI = "4" HE = "4" LX = "1917" LY = "1711"> above then flows over this heated body / o dichlorosilane and approx. 1 vol. o / o silicochloroform and approx.
0.01 vol. / O nitrogen at a speed of 0.1-0.3 m / sec. The pressure in the apparatus is around 1 atmosphere. In this way it is possible to produce a transparent, green silicon carbide crystal, the habit of which roughly corresponds to that of the impure silicon carbide crystal.
<I> Example 5 </I> As in example 4, at a pressure of approx. 0.05 atmospheres, a completely desiccated silicon carbide crystal is produced with a mixture of 70 vol. O / o hydrogen, 20 vol. 1 / o argon and approx.
10 vol. O / o silicon bromoform transferred in a transparent, almost water-clear silicon crystal.
<I> Example 6 </I> In a quartz tube with a diameter of approx. 80 mm, a graphitic tube with a wall thickness of approx. 2.7 mm and an outer diameter of 23 mm is uniform over a distance of 100 mm to 1500 ° C. 100 ° C. heated by means of high-frequency electrical energy and at the same time a mixture of 90 vol. 1 / o hydrogen and 10 vol. 1 / o silicon tetrachloride at a pressure of 0,
8 atmospheres bypassed. In this way it is possible to convert the graphitic tube into a polycrystalline silicon alloy tube. <I> Example 7 </I> In a lying quartz tube with a diameter of approx. 40 mm there is a rod-shaped piece of silicon with a length of approx. 4 cm and a diameter of approx. 1 cm within the tube axis.
Touches the silicon piece, but not the pipe wall. At a distance of about 0.5 to 1 cm, as described in more detail in Example 4, there is a des:
ilated silicon carbide crystal, which is transformed again into a high-purity silicon carbide crystal. By means of high-frequency electrical energy, the piece of silicon is heated to 1380-1400 C and the desiliconized silicon is:
The body is heated to 1300-1350 C. After the temperature has been set, a mixture of approx.
4-6 vol. 1 / o silicon tetrabromide or silicon tetrachloride and argon first over the heated silicon and then over the body to be siliconized at a speed of approx.
Stroke 1-10 cm / sec. Instead of the silicon tetrahalides, partially or completely pure halides or halogenated water can be used. The silicon is carried along by the gas flow and the desiliconized body is converted back into coarsely crystalline, high-purity silicon carbide.
<I> Example 8 </I> The same arrangement as in Example 7 is used. This time the silicon is in a boat made of quartz glass and has a temperature of around 1450-1500 C. The body to be siliconized also has a temperature of around 1350-1400 C.
A mixture of 2 vol. O / o bromine and approx. 3 vol. O / o hydrogen bromide is used as the flowing gas. Here, too, it can be observed that the desilicated body again consists of highly pure, well-formed silicon carbide crystals.
<I> Example 9 </I> In a quartz tube with a diameter of approx. 80 mm, a thin graphite tube with a diameter of 30 mm and a wall thickness of 2 mm is heated over a distance of 50 mm by means of electrical high frequency to approx.
1600 C heated. A mixture of 70 vol. O / o methane and 30 vol. O / o silicon chloroform flows over the heated graphite tube on the inside and outside at a pressure of 0.15 atmospheres.
It is observed that the graphite tube is transformed into polycrystalline silicon carbide over a distance of approx. 40 mm. Well-formed transparent silicon carbide crystals are located on the surface of the tube within the hot zone. The same results are obtained when the pipe is heated in direct current flow.
<I> Example 10 </I> As in example 9, a square plate 1 mm thick and 25 man sides is heated to around 1700 C and at:
a pressure of 0.1-0.05 atmospheres with a gas mixture of 10 vol. 1 / o Sihziumtetrabromid and 90 vol. o / o methane. In this case, a silicon carbide plate which is well formed is obtained. Shows silicon carbide crystals.