DE2618273C3

DE2618273C3 - Process for the deposition of polycrystalline silicon

Info

Publication number: DE2618273C3
Application number: DE19762618273
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1976-04-27
Filing date: 1976-04-27
Publication date: 1984-04-19
Also published as: BE853997A; JPS52155142A; JPS5635604B2; DE2618273A1; FR2361304B1; NL7702613A; GB1569651A; FR2361304A1; SE7704805L; DE2618273B2; IT1086646B; CA1092905A

Abstract

Zur Herstellung eines festkörpergeschweißten Verbundkörpers aus Metall und Keramik werden ein Metallteil (1) und ein Keramikteil (2) mit ihren zu verbindenden Oberflächen ggf. unter erhöhtem Druck gegeneinander gehalten und einer unterhalb der Schmelztemperatur liegenden Schweißtemperatur ausgesetzt, bei der sich die beiden Oberflächen unter Ausbildung einer Zwischenschicht (3) miteinander verbinden. Zur Erhöhung der Haftfestigkeit wird ein Metall verwendet, das beim Abkühlen von der Schweißtemperatur eine Phasenumwandlung erfährt, wobei die bei der Schweißtemperatur auftretende Phase ein kleineres Volumen als die bei Raumtemperatur stabile Phase besitzt, so daß während des Abkühlens des Verbundkörpers von der Schweißtemperatur auf Raumtemperatur der thermischen Volumenabnahme des Metalls eine Volumenzunahme beim Phasenübergang überlagert ist.To produce a solid-welded composite body made of metal and ceramic, a metal part (1) and a ceramic part (2) with their surfaces to be connected are held against each other, if necessary under increased pressure, and exposed to a welding temperature below the melting temperature at which the two surfaces are formed connect an intermediate layer (3) to one another. To increase the adhesive strength, a metal is used which undergoes a phase change when it cools down from the welding temperature, the phase occurring at the welding temperature having a smaller volume than the phase stable at room temperature, so that during the cooling of the composite body from the welding temperature to room temperature thermal volume decrease of the metal is superimposed on an increase in volume during the phase transition.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung von polykristallinem Silicium aus der Gasphase auf erhitzten Trägerkörpern aus Kohlenstoff,The invention relates to a method for the deposition of polycrystalline silicon from the Gas phase on heated carbon carriers,

Bei Hochtemperaturprozessen in der Halbleitertechnik, insbesondere bei Diffusions-, Oxidations- und Epitaxieprozessen empfehlen sich Reaktionsräume aus ·' Silicium aufgrund ihrer gegenüber Quarz größeren Reinheit, höheren mechanischen Stabilität und geringeren GasdurchlässigkeitIn high-temperature processes in semiconductor technology, Reaction chambers made of Silicon because of its higher purity, higher mechanical stability and lower than quartz Gas permeability

Derartige Siliciumformkörper lassen sich mit Diamantsägen aus Siliciumblöcken heraussägen. Dieses Verfahren ist jedoch außerordentlich zeitaufwendig und kostspielig. Es gingen daher schon lange Bestrebungen dahin, derartige Formkörper durch Abscheiden von Silicium aus der Gasphase auf Trägerkörpern aus beispielsweise Silicium, Tantal oder Kohle herzustellen.Such molded silicon bodies can be sawed out of silicon blocks with diamond saws. This However, the process is extremely time consuming and costly. Efforts have therefore been made for a long time then, such shaped bodies by depositing silicon from the gas phase on carrier bodies for example to produce silicon, tantalum or carbon.

Die Abscheidung von Silicium auf Kohle oder Graphit wurd erstmals 1927 von R. Hölbling mit Erfolg durchgeführt (Z. ar.org. allg. Chem. 40, 655-659/ 1927). Nach diesem Verfahren wurden stabförmige Vollkörper hergestelltThe deposition of silicon on carbon or graphite was first introduced in 1927 by R. Hölbling Success carried out (Z. ar.org. General Chem. 40, 655-659 / 1927). Rod-shaped solid bodies were produced according to this process

Gemäß einem in der DE-AS 11 09 142 beschriebenen Verfahren werden dagegen Quarzrohre als Trägerkörper verwendet, welche an der Außenseite mit einer Schicht aus Kohlenstoff überzogen sind, auf welcher Siliciumhohlkörper aus der Gasphase abgeschieden werden. Bei diesem Verfahren bereitet aber die Trennung von Tragekörper und Formkörper große Schwierigkeiten.According to a method described in DE-AS 11 09 142, however, quartz tubes are used as the carrier body used, which are coated on the outside with a layer of carbon on which Silicon hollow bodies are deposited from the gas phase. In this process, however, the Separation of the support body and molded body great difficulties.

Besser gelingt diese Trennung von Tragekörper und darauf abgeschiedenem Formkörper nach einem in der DE-OS 22 15 143 beschriebenen Verfahren, bei welchem ein Trägerkörper aus Kohlenstoff vor der Abscheidung mit einer Schicht von Siliciumdioxid und nachfolgend amorphem Silicium überzogen wird. Aber auch bei diesem Verfahren sind der Wiederverwendung des Trägerkörpers enge Grenzen gesetzt, außerdem muß der Trägerkörper jeweils sorgfältig abgeschliffen und neu beschichtet werden.This separation of the support body and the shaped body deposited thereon succeeds better after one in the DE-OS 22 15 143 described method in which a support body made of carbon before Deposition is coated with a layer of silicon dioxide and subsequently amorphous silicon. but In this process, too, there are narrow limits to the reuse of the carrier body the carrier body must be carefully sanded down and recoated.

In der DE-OS 23 21507 wird ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumfornikörpern durch Niederschlagen von Silicium aus der Gasphase auf Substratkörper aus Graphit beschrieben. Diese Substratkörper aus Graphit werden dabei aus einzelnen Graphitplatten zusammengestellt. Auch hier handelt es sich wieder um ein konventionelles Verfahren zur Herstellung von Siliciumformkörpern, denn auch hier besteht der Substralkörper wieder aus starren Graphitteilen.In DE-OS 23 21507 a process for the production of silicon moldings by precipitation of silicon from the gas phase on a substrate body made of graphite. This substrate body made of graphite are assembled from individual graphite plates. Again it is about a conventional process for the production of silicon moldings, because here too there is Substrate body again made of rigid graphite parts.

Aus der DE-PS 22 28 879 ist es bekannt, Filme aus feuerfestem Material durch Zersetzung gasförmiger Siliciumverbindungen auf einer durch Zersetzung kohlenstoffhaltiger Verbindungen erhaltenen pyrolytischen Graphitfolie von ! bis 25 μπι Dicke, die über die Unterlage auf eine Temperatur von 800 bis 1100⁰C aufgeheizt wurde, herzustellen. Derartig dünne pyrolytisch^ Graphitfilme weisen aber nicht die von Trägerkörpern bei der Herstellung von gekrümmten Siliciumformkörpern durch Abscheidung aus der Gasphase erforderliche Fe- · stigkeit auf; würde man aber entsprechend pyrolytische Graphitfolien von 0,1 bis 2 mm Dicke herstellen, so waren diese nicht mehr flexibel.From DE-PS 22 28 879 it is known to produce films of refractory material by decomposition of gaseous silicon compounds on a pyrolytic graphite foil obtained by decomposition of carbon-containing compounds from! up to 25 μπι thickness, which was ^{heated to a temperature of 800 to 1100 0} C on the base to produce. However, such thin pyrolytic graphite films do not have the strength required for support bodies in the production of curved silicon moldings by deposition from the gas phase; However, if one were to produce pyrolytic graphite foils with a thickness of 0.1 to 2 mm, they were no longer flexible.

Auch bei anderen aus der Literatur bekannten ίο Verfahren, nach denen Siliciumformkörper durch Abscheiden von Silicium aus der Gasphase auf Trägerkörpern aus Kohlenstoff oder Graphit hergestellt werden, gelingt die Wiederverwendung der Trägerkörper in den seltensten Fällen und auch dann höchstens ein- bis zweimal.Also in other ίο processes known from the literature, according to which silicon moldings are carried out Deposition of silicon from the gas phase on carriers made of carbon or graphite are, the reuse of the support body succeeds in the rarest of cases and even then once or twice at most.

Diese aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kohlenstoff und Silicium hervorgerufene Schwierigkeit der Abtrennung von Trägerkörper und Formkörper, gefördert durch die Sprödheit des Siliciums, die neben der Zerstörung des Trägerkörpers häufig auch noch zu einer Sprengung des abgeschiedenen Siliciumformstückes führt sowie die zeitaufwendige und kostspielige Herstellung der Trägerkörper selbst die «us massiven Blöcken aus Kohlenstoff oder Graphit herausgearbeitet werden müssen, stellen die entscheidenden Nachteile aller bekannter Verfahren dar, wodurch der Einsatz von Siliciuinformkörpern ■ auf bislang nur wenige Spezieigebiete beschränkt wird.This caused by the different expansion coefficients of carbon and silicon Difficulty separating the support body and shaped body, promoted by the brittleness of the Silicon, which in addition to the destruction of the carrier body often also causes the deposited body to explode Silicon molding leads as well as the time-consuming and costly production of the carrier body itself the massive blocks of carbon or graphite must be worked out represent the decisive disadvantages of all known methods, whereby the use of silicon moldings is limited to only a few species areas so far.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, jo Siliciumkörper unterschiedlichster Art und Gestalt auf leicht verfügbaren, billigen Trägerkörpern abzuscheiden. The invention is therefore based on the object of producing silicon bodies of the most varied of types and shapes easily available, cheap carrier bodies to be deposited.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Siliciumformkörpern durch Abscheidung von polykristallinem Silicium aus der Gasphase auf erhitzten Trägerkörpern aus Kohlenstoff und anschließende Entfernung der Trägerkörper, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als Trägerkörper eine aus Einzelteilen über Kalander oder Pressen verdichtete, 0,1 -to bis 2 mm dicke flexible Graphitfolie verwendet wird. Derartige flexible Folien sind im Handel erhältlich. Geeignet sind Graphitfolien, die nach Auskunft der Hersteller aus reinem, gut geordnetem Graphit hergestellt werden, wobei durch chemische und thermische Behandlung die Abstände der Schichtebenen im Kristallgitter des Graphits auf ein'Vielfaches des normalen Wertes von 3,35 A aufgeweitet werden. Das resultierende leichte Schüttgewicht aus wurmförmigen Einzelteilen wird anschließend auf Kalandern oder Pressen zum Endprodukt verdichtet, wobei die Schichten des Graphitgitters und die Einzelteilchen des Schüttgutes allein durch Anwendung von mechanischem Druck wieder fest miteinander verbunden werden.This object is achieved by a process for the production of silicon moldings by deposition of polycrystalline silicon from the gas phase on heated support bodies made of carbon and then Removal of the carrier body, which is characterized in that the carrier body is a Individual parts compressed via calenders or presses, 0.1 to 2 mm thick flexible graphite foil is used. Such flexible films are commercially available. Graphite foils are suitable, which, according to the Manufacturers made from pure, well-ordered graphite, being through chemical and thermal Treatment of the distances between the layers in the crystal lattice of graphite to a multiple of normal Value of 3.35 A. The resulting light bulk density from worm-shaped individual parts is then compacted to the end product on calenders or presses, with the layers of graphite lattice and the individual particles of the bulk material again simply by applying mechanical pressure be firmly connected to each other.

Derartige Graphitfolien, die in Stärken von 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,2 bis 0,6 mm zur Herstellung von Trägerkörpern jeder erdenklichen Form verwendet werden können, lassen sich außerordentlich leicht verarbeiten. Sie können mit einfachen Haushaltsscheren geschnitten, durch Zusammenbiegen in die gewünschte Form gebracht und mit handelsüblichen KohJeklebern verklebt werden. Als Kohlekleber werden dabei bevorzugt Klebstoffe eingesetzt, bei welchen bei den hohen Abscheidetemperaturen lediglich Kohlenstoff als fester Rückstand verbleibt.Such graphite foils, in thicknesses of 0.1 to 2 mm, preferably 0.2 to 0.6 mm for the production of Carrier bodies of any conceivable shape can be used extremely easily to process. You can cut with simple household scissors, by bending them into the desired shape Formed and with commercially available KohJekleber be glued. Adhesives are preferably used as carbon adhesives, in which the At high deposition temperatures, only carbon remains as a solid residue.

t>5 Es lassen sich auch mit Vorteil einseitig mit einer Klebeschicht versehene Graphitfolien, vor allem in Bandform verwenden, die beispielsweise bei der Herstellung von runden Trägerkörpern eingesetztt> 5 It is also advantageous to use one-sided Use graphite foils provided with an adhesive layer, especially in tape form, which are used, for example, in the Production of round support bodies used

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werden können. Derartige runde oder gekrümmte Trägerkörper lassen sich beispielsweise einfach dadurch herstellen, daß eine entsprechende, verlorene Wachsform mit einem solchen Graphitklebeland umwickelt wird, wobei darauf geachtet werden muß, daß in der späteren Stromdurchflußrichtung die Graphitquerschnittsfläche immer weitgehend flächengleich ist, das heißt, daß Teile der Form mit geringerem Innendurchmesser entsprechend mehrschichtig überklebt werden müssen. Nachdem die Wachsform vollständig zugeklebt ist, wird das Wachs durch einfaches Ausschmelzen entferntcan be. Such round or curved ones Carrier bodies can be easily produced, for example, by using a corresponding, lost wax mold is wrapped with such a graphite adhesive tape, care must be taken that in the later current flow direction the graphite cross-sectional area is always largely the same area, the This means that parts of the mold with a smaller inner diameter are correspondingly glued over in several layers have to. After the wax mold is completely taped shut, the wax is simply melted out removed

Für die Herstellung von Silieiumrohren geeignete Trägerkörper werden beispielsweise dadurch erhalten, daß ein entsprechendes rechtwinkliges Folienstück rund eingeschlagen und an der Längsnaht verklebt wird Eine andere Möglichkeit, die zu größerer Durchmesserkonstanz, insbesondere bei Verwendung von Graphitfolien dünnerer Wandstärken führt, besteht dznn, bandförmige Graphitfolie auf entsprechende, vorzugsweise metallische Meßwalzen wendeiförmig aufzuwickeln und miteinander zu verkleben. Die Verklebung erfolgt dabei entweder dadurch, daß die Folie an der wendelförmig den Rohrumfang umlaufenden Naht überlappend gewickelt und der Klebstoff zwischen diese Überlappung eingebracht wird, oder dadurch, daß die Bandfolie auf Stoß gewickelt und die Nahtstelle mit einem schmalen und möglichst dünnen Klebeband überklebt wird.Carrier bodies suitable for the production of silicon pipes are obtained, for example, by that a corresponding right-angled piece of film is wrapped around and glued to the longitudinal seam another possibility that leads to greater diameter constancy, especially when using graphite foils of thinner wall thicknesses, there is thin, ribbon-shaped Wind graphite foil on appropriate, preferably metallic, measuring rollers in a helical manner and to glue together. The gluing takes place either in that the film is helical on the wound around the circumference of the pipe so as to overlap and the adhesive between this overlap is introduced, or in that the tape film is butt wound and the seam with a narrow and as thin as possible tape is stuck over.

Rohrförmige Trägerkörper mit kreisförmigem Querschnitt lassen sich beispielsweise in großen Stückzahlen und beliebiger Länge dadurch herstellen, daß auf eine Walze aus beispielsweise Stahl, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des abzuscheidenden Siliciumrohres abzüglich der Stärke der Graphitfolie entspricht, mit einer zweiten Walze ein Band aus Graphitfolie, welches ersteres Rohr unter einem bestimmten Steigungswinkel umläuft angtpreßt wird. Die Nahtstellen können dabei in üblicher Weise verklebt oder mit einer geriffelten Walze miteinander verzahnt und anschließend verpreßt werden.Tubular support bodies with a circular cross section can be produced in large numbers, for example and any length produced by that on a roller made of, for example, steel, the diameter of which is the Corresponds to the inner diameter of the silicon tube to be deposited minus the thickness of the graphite foil, with a second roller is a belt made of graphite foil, the former tube at a certain angle of inclination rotates is pressed on. The seams can be glued in the usual way or with a corrugated one Roller are interlocked and then pressed together.

Dieser Prozeß kann kontinuierlich durchgeführt werden, dergestalt, daß das gewickelte und verklebte Graphitträgerrohr unter einer Drehzugbewegung auf der einen Seite der Meßwalze ständig abgezogen und geklebt wird. Mit entsprechenden, auswechselbaren Meßwalzen lassen sich auf diese Art Rohre mit beliebigem Innendurchmesser herstellen. Die solcher Art gewickelten Trägerrohre sind selbsttragend und können kontinuierlich auf die Maßwalze aufgezogen und am anderen Ende in gewünschter Länge abgeschnitten werden.This process can be carried out continuously, such that the wound and glued Graphite support tube constantly pulled off and under a twisting motion on one side of the measuring roller is glued. With appropriate, exchangeable measuring rollers, tubes can be used in this way Manufacture any inside diameter. The support tubes wound in this way are self-supporting and can be continuously drawn onto the measuring roller and cut to the desired length at the other end will.

Entsprechend lassen sich natürlich Rohre mit nicht rundem, sondern beispielsweise ovalem oder elliptischem Hohldurchmesser herstellen. Trägerrohre mit kantigem Hohldurchmesser beispielsweise in Form eines Vieleckes lassen sich durch einfaches Falzen der Graphitfolie und nachfolgendes Verkleben der Nahtstellen herstellen.Correspondingly, tubes can of course not be round but, for example, oval or elliptical Manufacture hollow diameter. Support tubes with an angular hollow diameter, for example in the form a polygon can be created by simply folding the graphite foil and then gluing the seams produce.

Zur Abscheidung werden dabei beispielsweise zwei solcher Rohre auf zwei Elektroden aufgesteckt und über eine Brücke aus dem gleichen Material U-förmig miteinander verbunden. Die Brücke kann dabei in einfachster Weise ebenfalls aus einem aus Graphitfolie zusammengestellten Rohr bestehen, aus dessen Längsseite zwei kreisförmige Ausnehmungen mit Durchmessern entsprechend der. Außendurchmessern der zu kontaktierenden Rohre im Abstand dieser beiden Rohre ausgeschnitten werden. Mit den beiden kreisförmigen Ausnehmungen wird die Brücke einfach auf die beiden Rohre aufgestecktFor the separation, for example, two such tubes are attached to and over two electrodes a bridge made of the same material is connected to one another in a U-shape. The bridge can be in in the simplest way also consist of a tube composed of graphite foil, from its long side two circular recesses with diameters corresponding to. Outside diameters of the to contacting tubes are cut out at a distance between these two tubes. With the two circular Recesses, the bridge is simply pushed onto the two tubes

Das Verfahren eignet sich aber auch gut zur Herstellung von polykristallinen! Silicium als Ausgangsprodukt für Gießverfahren oder für den Tiegelziehprozeß nach Czochralski Während nämlich dieses Material bislang durch Abscheidung auf monokristallinen Siliciumdünnstäben hergestellt wird, wobei die in in der Zeiteinheit abgeschiedene Suiciuinmenge anfangs gering ist und erst mit zunehmender Verdickung des Abscheideträgers und damit erhöhter Abscheidefläche brauchbarte Werte erreicht kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Abscheidung von Silicium beispielsweise auf der Innenfläche von Hohlzylindern aus Graphitfolie von Anfang an mit großen Abscheideraten polykristallines Silicium hergestellt werdea Ist dabei der halbe Innendurchmesser des Abscheidezylinders zugewachsen, so wird der Abscheidevorgang zweckmäßig abgebrochen, da die Abscheiderate dann merklich abnimmtThe process is also well suited for the production of polycrystalline! Silicon as a starting product for casting processes or for the crucible pulling process according to Czochralski While namely this Material has so far been produced by deposition on thin monocrystalline silicon rods, the in initially deposited in the unit of time is low and only with increasing thickening of the separator support and thus increased separation area Usable values can be achieved by the process according to the invention by depositing silicon for example on the inner surface of hollow cylinders made of graphite foil with high separation rates right from the start polycrystalline silicon can be producedea is half the inner diameter of the deposition cylinder overgrown, the deposition process is expediently terminated, since the deposition rate then noticeably decreases

Bei der eigentlichen Abscheidung wird allgemein die aus Graphitfolie zusammengestellte Trägeranordnung durch eine geeignete Heizvorrichtung, z. B. durch direkten Stromdurchgang, auf ca. 1050 bis 1250⁰C, vorzugsweise 1120 bis 1180°C, gebracht und Silicium aus der Zersetzung des Abscheidegases darauf bis zur gewünschten Wandstärke abgeschieden.During the actual deposition, the support arrangement composed of graphite foil is generally heated by a suitable heating device, e.g. B. by direct passage of current, brought to about 1050 to 1250 ⁰ C, preferably 1120 to 1180 ° C, and deposited silicon from the decomposition of the deposition gas to the desired wall thickness.

Als Abscheidegas kann prinzipiell beispielsweise Siliciumwasserstoff, Monochlorsilan, Dichlorsilan, Trichlorsilan oder Tetrachlorsilan, üblicherweise im Gemisch mit Wasserstoff, eingesetzt werden, wobei ein Trichlorsilan-Wasserstoff-Gemisch bevorzugt wird.In principle, for example, silicon hydrogen, monochlorosilane, dichlorosilane, Trichlorosilane or tetrachlorosilane, usually in a mixture with hydrogen, are used, with a Trichlorosilane-hydrogen mixture is preferred.

In den Abbildungen sind vier Verfahrensvarianten schematisch dargestelltFour process variants are shown schematically in the figures

F i g. 1 zeigt die Herstellung von Silieiumrohren mit genau definiertem HohlquerschnittF i g. 1 shows the manufacture of silicon tubes with precisely defined hollow cross-section

F i g. 2 zeigt die Herstellung von Silieiumrohren mit über der gesamten Rohrlänge genau definierter Querschnittsfläche.F i g. 2 shows the manufacture of silicon tubes with Exactly defined cross-sectional area over the entire length of the pipe.

F i g. 3 zeigt die Herstellung von polykristallinem Silicium als Ausgangsmaterial für nachfolgende Gießoder Tiegelziehverfahren mit Stromableitung durch die Reaktorgrundplatte.F i g. 3 shows the production of polycrystalline silicon as a starting material for subsequent casting or Crucible pulling process with current dissipation through the reactor base plate.

Fig.4 zeigt die Herstellung von polykristallinem Silicium als Ausgangsmaterial für nachfolgende Gießoder Tiegelziehverfahren mit Stromableitung durch die Reaktordeckplatte.4 shows the production of polycrystalline silicon as a starting material for subsequent casting or crucible pulling processes with current dissipation through the Reactor cover plate.

In einem Reaktor 1 aus Metall oder Quarz werden so ein oder mehrere aus Graphitfolie zusammengestellte Trägerrohre 2 in die auf beispielsweise aus Silber bestehenden Elektroclenträger 3 aufsitzenden Graphitelektroden 4 gesteckt und auf Abscheideiemperatur durch direkten Stromdurchgang von vorzugsweise 1120 bis 1180° C erhitzt. Aus einem Trichlorsilan-Wasserstoff-Gemisch, welches durch die Gaszuleitung 5 in den Reaktor eingeleitet wird, wird Silicium auf der Mantelfläche des aus Graphitfolie zusammengestellten Trägerrohres 2 bis zur gewünschten Stärke abgeschieden. Die Restgase aus der Trichlorsilanzersetzung treten durch die Gasableitung 6 wieder aus dem Reaktor 1 aus. Der Verlauf der Abscheidung kanr. im Taue eines Metallreaktors durch ein Schauglas 7 aus Quarz beobachtet werden.In a reactor 1 made of metal or quartz, one or more graphite foil are put together Carrier tubes 2 in the Elektroclträger 3, which are made of silver, for example Graphite electrodes 4 plugged in and at deposition temperature by direct current passage of preferably Heated from 1120 to 1180 ° C. From a trichlorosilane-hydrogen mixture, which is introduced through the gas supply line 5 into the reactor, silicon is on the The outer surface of the support tube 2 composed of graphite foil is deposited up to the desired thickness. The residual gases from the trichlorosilane decomposition exit again through the gas discharge line 6 Reactor 1 off. The course of the deposition can. in the rope of a metal reactor through a sight glass 7 Quartz can be observed.

Die in den Abmessungen genau definierte Fläche des Siliciumrohres 8 ist dabei die Innenfläche. Der Hohlquerschnitt wird durch den Querschnitt des Trägerrohres 2 vorgegeben. Bei dünnen Rohren vonThe surface of the silicon tube 8, which is precisely defined in terms of its dimensions, is the inner surface. Of the The hollow cross-section is predetermined by the cross-section of the support tube 2. With thin tubes of

einigen Millimetern Wandstärke entspricht dabei die äußere Begrenzungslinie des Rohrquerschnitts in der Form noch weitgehend der inneren Begrenzungslinie, die durch die Form des Trägerrohres 2 festgelegt wird und beispielsweise dreieckig 8, viereckig 9, achteckig 10, kreisförmig 11 oder oval 12 ist. Bei größeren Wandstärken der Siliciumrohre 8 und entsprechend längerer Abscheidedauer kommt es zu einer zunehmenden Abrundung der Ecken, so daß beispielsweise ein Siliciumrohr, welches auf einem Trägerrohr gemäß 9 abgeschieden wird, ab ca. 7 —10 mm Wandstärke eine weitgehend kreisförmige äußere Begrenzungslinie der Querschnittsfläche aufweisen würde. Neben der absoluten Abscheidedauer spielt hier auch noch die Abscheidegeschwindigkeit eine wesentliche Rolle. Wird schneller abgeschieden, also beispielsweise mit Geschwindigke'ten über 2000 g Si/Std. m² so behält der abgeschiedene Siliciumformkörper eher die vom Trägerkörper vorgegebene Gestalt als wenn langsam, also beispielsweise mit 200 g Si/Std. m² abgeschieden wird.a few millimeters of wall thickness, the outer boundary line of the pipe cross-section still largely corresponds in shape to the inner boundary line, which is defined by the shape of the support tube 2 and is, for example, triangular 8, square 9, octagonal 10, circular 11 or oval 12. With larger wall thicknesses of the silicon tubes 8 and a correspondingly longer deposition time, the corners become increasingly rounded, so that, for example, a silicon tube deposited on a support tube according to FIG. 9 has a largely circular outer boundary line of the cross-sectional area from about 7-10 mm wall thickness would. In addition to the absolute deposition time, the deposition speed also plays an important role here. Is deposited faster, for example at speeds of over 2000 g Si / hour. m ² , the deposited silicon molded body retains the shape given by the carrier body rather than if slowly, for example with 200 g Si / hour. m ^{2 is} deposited.

Nach Abschluß der Siliciumabscheidung werden die Siliciumrohre 8 aus dem Reaktor 1 genommen und die Graphitfolie durch Ätzen, Abbrennen oder ganz einfach durch Sandstrahlblasen von dem abgeschiedenen Siliciumrohr 8 wieder entfernt.After completion of the silicon deposition, the silicon tubes 8 are removed from the reactor 1 and the Graphite foil by etching, burning off or simply by sandblasting from the deposited Silicon tube 8 removed again.

Obwohl die Anisotropiekoeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes in der Größenordnung von ca. 50 bis 200 liegen treten bei der Stromzuführung von aus diesem Material hergestellten Trägerkörpern keine ungewöhnlichen Schwierigkeiten auf.Although the anisotropy coefficient of the electrical resistivity is of the order of approx. 50 to 200 areas do not occur when power is supplied to support bodies made from this material unusual difficulties.

Werden Siliciumhohlkörper, bei denen es nicht nur auf die Form ihres hohlen Querschnitts ankommt gewünscht, also solche mit einer genauen definierten inneren und insbesondere äußeren Kontur, so empfiehlt sich eine Verfahrensvariante wie sie in F i g. 2 wiedergegeben wird: In einen Metall- oder Quarzreaktor 13 mit den Gaszufuhr- und Gasabfuhrstutzen 14 und 15 werden zwei aus Graphitfolie gefertigte Rohre 16 und 17 ineinandergestellt und oben und unten mit ringförmigen Graphithalterungen 18 zusammengehalten. Die beiden Trägerrohre 16 und 17 werden durch eine Heizung, vorzugsweise durch eine in vertikaler Richtung bewegliche Hochfrequenzinduktionsheizspule 19, beispielsweise eine wassergekühlte Silberspule, am unteren Ende auf Abscheidetemperatur vor. vorzugsweise 1120 bis 1180° C gebracht Durch die obere Rohrabdeckung 18 ist eine Gaslanze 20 aus beispielsweise Quarz eingeführt, aus der das Abscheidegas aus beispielsweise Trichlorsilan-Wasserstoff in den durch die beiden Graphitfolienrohre 16 und 17 begrenzten Zwischenraum eingeblasen wird. Die Induktionsheizspule 19 wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Boden der Trägerrohranordnung her nach oben gefahren, wobei die Geschwindigkeit auf die Zufuhr des Zersetzungsgases abgestimmt werden muß. Der von den beiden Trägerrohren 16 und 17 eingeschlossene Zwischenraum wird somit sukzessive von Grunde her mit Silicium aufgefüllt. Mit steigender Abscheidungszone wird die Quarzlanze 20 dabei entsprechend nach oben zurückgezogen. Die Restgase treten durch den Stutzen 21 aus.Are hollow silicon bodies where the shape of their hollow cross-section is not the only important factor desired, i.e. those with a precisely defined inner and, in particular, outer contour, so recommends a variant of the method as shown in FIG. 2 is shown: In a metal or quartz reactor 13 with the gas supply and gas discharge nozzles 14 and 15, two are made of graphite foil Tubes 16 and 17 placed one inside the other and held together at the top and bottom with annular graphite holders 18. The two support tubes 16 and 17 are heated by a heater, preferably by an in vertically movable high-frequency induction heating coil 19, for example a water-cooled Silver coil, at the lower end to the deposition temperature. preferably 1120 to 1180 ° C brought by the Upper pipe cover 18 is a gas lance 20 made of, for example, quartz inserted, from which the deposition gas from, for example, trichlorosilane-hydrogen in the through the two graphite foil tubes 16 and 17 limited space is blown. The induction heating coil 19 is with a certain Speed moved upwards from the bottom of the carrier tube assembly, the speed increasing to the supply of the decomposition gas must be adjusted. That of the two support tubes 16 and 17 The enclosed space is thus gradually filled with silicon from the bottom up. With increasing In the deposition zone, the quartz lance 20 is accordingly withdrawn upwards. The residual gases emerge through the connecting piece 21.

Während des Abscheidungsprozesses wird der Reaktor 13 über den Gaszufuhrstutzen 14 mit einem Schutzgas, beispielsweise Argon, beschickt und die enthaltene Luft über den Gasablaßstutzen 15 verdrängt Die Wahl des Schutzgases ist dabei unproblematisch, da es mit dem eigentlichen Reaktionsraum nicht in Kontakt kommt Die Funktion des Schutzgases besteht darin, die rasche Oxidation der mit der Heizvorrichtung 19 auf Abscheidetemperatur erhitzten Zonen der Graphitfolie zu verhindern. Zum anderen wird mit dem Schutzgas im Reaktor 13 ein Druck eingestellt der in etwa dem Druck in der Abscheidezone innerhalb der beiden Trägerrohre 16 und 17 entspricht.During the deposition process, the reactor 13 is via the gas supply nozzle 14 with a Protective gas, for example argon, is charged and the air contained is displaced via the gas discharge nozzle 15 The choice of the protective gas is not a problem because it does not come into contact with the actual reaction space The function of the protective gas is to cause the rapid oxidation of the heating device 19 Prevent deposition temperature heated zones of the graphite foil. On the other hand, with the protective gas in the Reactor 13 set a pressure which is approximately the pressure in the separation zone within the two support tubes 16 and 17 corresponds.

Nach Beendigung der Abscheidung wird die innen und außen auf dem solcher Art hergestellten Siliciumformkörper anhaftende Graphitfolie in üblicher Weise,After the deposition has ended, the silicon moldings produced on the inside and outside of the type of silicon are formed adhering graphite foil in the usual way,

ίο also beispielsweise durch Ätzen, Abbrennen oder durch Sandstrahlen wieder entfernt.ίο for example by etching, burning or by Sandblasting removed again.

Nach dieser Verfahrensvariante können Siliciumhohlkörper mit genau definierter Querschnittsfläche hergestellt werden, beispielsweise runde Rohre 22, Rohre die außen rund und innen viereckig sind 23 oder umgekehrt 24, außen und innen viereckige Hohlkörper 25, außen und innen dreieckige Körper 26, oder auch Vollkörper mit beispielsweise kreuzförmigem Querschnitt 27. Es lassen sich außerdem auf diese Art auch Vollkörper und Hohlkörper mit definiert unterschiedlicher Querschnittsfläche herstellen, beispielsweise Trichter 28 und sich verjüngende Rohre 29 wie sie in Fig.2 im Längsschnitt dargestellt sind. Es gelingt somit Siliciumhohlkörper herzustellen, die mit Schliffen verbunden, also gasdicht ineinander gesteckt werden können. Hierdurch lassen sich Laboratoriumsgeräte, wie sie bislang nur aus Glas oder Quarz hergestellt wurde, entsprechend in Silicium nachbauen, wenn Apparaturen beispielsweise hohen Temperaturen ausgesetzt werden sollen.According to this variant of the method, hollow silicon bodies with a precisely defined cross-sectional area can be produced be, for example round tubes 22, tubes that are round on the outside and square on the inside 23 or vice versa 24, outside and inside square hollow bodies 25, outside and inside triangular bodies 26, or also solid bodies with, for example, a cross-shaped cross-section 27. In addition, solid bodies and Manufacture hollow bodies with a defined different cross-sectional area, for example funnels 28 and tapering tubes 29 as shown in Figure 2 in longitudinal section. It is thus possible to achieve hollow silicon bodies to produce that are connected with ground joints, that is, can be plugged into one another in a gas-tight manner. This allows laboratory equipment that was previously only made of glass or quartz, rebuild accordingly in silicon if equipment is exposed to high temperatures, for example should.

Steht bei der Abscheidung nicht die exakte Form des Siliciumkörpers im Vordergrund, sondern interessiert mehr die schnelle Herstellung von polykristallinem Silicium als Grundmaterial für nachfolgende Veredelungsprozesse über die Siüciumschmelze, so empfiehlt sich eine Verfahrensvariante, wie sie in F i g. 3 und 4 dargestellt istWhen it comes to the deposition, it is not the exact shape of the silicon body that is in the foreground, but rather of interest more the fast production of polycrystalline silicon as a base material for subsequent refinement processes about the Siüciumschmelze, a process variant is recommended as shown in FIG. 3 and 4 is shown

In einem gasdichten, wärmeisolierten Reaktor 30 aus beispielsweise Edelstahl, der nach außen gegen direkteIn a gas-tight, thermally insulated reactor 30 made of, for example, stainless steel, which is against the outside against direct

+ο Wärmeableitung mit einer geeigneten Isolierschicht beispielsweise aus Glaswolle überzogen ist befindet sich ein einseitig geschlossener Hohlzylinder 31 aus Graphitfolie, der an seinem unteren, offenen Ende elektrisch leitend an einem Kohlering 32 befestigt ist welcher wiederum mit einer an seiner Unterseite ausgefräßten Ringnut auf einer entsprechenden, gekühl-, ten Stromzuführungselektrode 33 aus Metall, beispielsweise Silber, aufsitzt Zwischen dem Hohlzylinder 31 und der Reaktorinnenwand befindet sich zusätzlich+ ο Heat dissipation with a suitable insulating layer is coated, for example, from glass wool, there is a hollow cylinder 31 closed on one side Graphite foil which is attached at its lower, open end to a carbon ring 32 in an electrically conductive manner which in turn with an annular groove milled out on its underside on a corresponding, cooled, th power supply electrode 33 made of metal, for example silver, is seated between the hollow cylinder 31 and the inner wall of the reactor is also located

so noch vorteilhaft ein Strahlungsschutz 34 aus beispielsweise Molybdänblech, um die Abstrahlung von Wärme einzudämmen. Die ringförmige Stromzuführungseiektrode 33 ist innen hohl und wird über Zu- und Ablaufstutzen 35 von einem geeigneten Kühlmedium,so still advantageous a radiation protection 34 from, for example Molybdenum sheet to contain the radiation of heat. The ring-shaped power supply electrode 33 is hollow on the inside and is supplied with a suitable cooling medium via inlet and outlet nozzles 35,

beispielsweise Wasser, durchströmt Der Boden des Hohlzylinders 31 aus Graphitfolie ist in der Mitte leitend mit dem zentralen Leiterrohr 36 aus beispielsweise Silber verbundea Das zentrale Leiterrohr 36, das als Stromableitung fungiert, wird über die ühllanze 37 mitfor example water, flows through the bottom of the hollow cylinder 31 made of graphite foil is conductive in the middle with the central conductor tube 36 of, for example, silver verbundea the central conductor tube 36, which as Current discharge functions, is via the cooling lance 37 with

einem geeigneten Kühlmedium wie beispielsweise Wasser laufend beschicktcontinuously charged with a suitable cooling medium such as water

Bevor nun mit der eigentlichen Abscheidung begonnen wird, wird der Reaktor 30 über den Gaszufuhrstutzen 38 mit einem Schutzgas, beispielsweise Argon, beschickt und die enthaltene Luft über den Gasablaufstutzen 39 verdrängt Die Wahl des Schutzgases ist dabei unproblematisch, da es mit dem eigentlichen Reaktionsraum nicht in Kontakt kommt Die FunktionBefore the actual deposition is started, the reactor 30 is opened via the gas supply nozzle 38 is charged with a protective gas, for example argon, and the air it contains is fed through the gas outlet nozzle 39 displaced The choice of the protective gas is not a problem, as it is with the actual Reaction space does not come into contact The function

des Schutzgases besteht darin, die rasche Oxydation des durch direkten Stromdurchgang auf Abscheidetemperatur erhitzten Hohlzylinders 3! aus Graphitfolie zu verhindern. Zum anderen wird mit dem Schutzgas im Reaktor 30 ein Druck eingestellt der in etwa dem Druck in der Abscheidezone innerhalb des Hohlzylinders 31 entspricht.of the protective gas consists in the rapid oxidation of the by direct current passage to the deposition temperature heated hollow cylinder 3! from graphite foil to prevent. On the other hand, with the protective gas in the Reactor 30 is set to a pressure which is approximately the pressure in the separation zone within the hollow cylinder 31 is equivalent to.

Bei der eigentlichen Abscheidung wird durch die Gaszuleitung 40 in der Bodenplatte 41 des Reaktors 30 das Abscheidegas unter einem möglichst gleichen Druck gegenüber dem Druck des Schutzgases in das Innere des durch direkten Stromdurchgang auf eine Temperatur von ca. 1050 bis 1250⁰C, vorzugsweise 1120 bis 118O⁰C erhitzten Hohlzylinders 31 aus Graphitfolie geleitet, wodurch sich auf dem Innenmantel des Hohlzylinders 31 aus Graphitfoiie eine ständig wachsende Schicht aus polykristallinem Silicium abscheidet, die in steigendem Maße die Stromleitung übernimmt Ein gleichmäßiges Wachstum wird dabei durch die vorzugsweise wassergekühlte zentrale Stromableitung 36 gewährleistet, die quasi zu schnell wachsende Stellen gegenüber weiter entfernten Konkurrenzflächen stärker abkühlt Der auf die Außenseite des aus Graphitfolie bestehenden Hohlzylinders 31 einwirkende Schutzgasdruck sowie der Druck des Abscheidegases wird allgemein so eingestellt daß er etwa 0 bis 5 bar, vorzugsweise 0,05 bis O^ bar über dem äußeren Atmosphärendruck liegt Die Rest- und Reaktionsgase treten durch die GasableitungDuring the actual deposition, through the gas supply line 40 in the base plate 41 of the reactor 30, the deposition gas is fed into the interior of the chamber by direct current passage to a temperature of approx. 1050 to 1250 ^° C., preferably 1120 to 118O ⁰ C heated hollow cylinder 31 made of graphite foil, as a result of which a constantly growing layer of polycrystalline silicon is deposited on the inner jacket of the hollow cylinder 31 made of graphite foil, which increasingly takes over the current conduction. the areas that are growing too quickly, as it were, cools down more strongly compared to more distant competing surfaces bar above the external atmospheric pressure The residual and reaction gases pass through the gas outlet

42 in der Reaktorbodenplatte 41 wieder aus. Die Reaktorbodenplatte 41 aus beispielsweise silberplattiertem Stahl ist weitgehend hohl und wird über die Stutzen42 in the reactor bottom plate 41 again. The reactor bottom plate 41 made of, for example, silver-plated Steel is largely hollow and gets over the nozzle

43 und 44 von einem geeigneten Kühlmedium, beispielsweise Wasser, durchströmt Durch ein Schauglas 45 aus Quarz läßt sich der Abscheidevorgang laufend beobachten.A suitable cooling medium, for example water, flows through 43 and 44 through a sight glass 45 made of quartz, the deposition process can be continuously observed.

Die Abscheidung wird am günstigsten nach Erreichen des halben Ausgangsinnendurchmessers abgebrochen und das abgeschiedene polykristalline Silicium nach Entfernen des Graphitmantels durch Sandstrahlen zum Beispiel durch den Tiegelziehprozeß nach C ζ ο c h r a I s k i in einkristallines Material überführtThe best way to stop the deposition is after half of the initial inside diameter has been reached and the deposited polycrystalline silicon after removing the graphite shell by sandblasting for Example through the crucible pulling process according to C ζ ο c h r a I s k i converted into monocrystalline material

In F i g. 4 wird schließlich eine weitere der in F i g. 3 dargestellten sehr ähnliche Versuchsanordnung zur Herstellung von polykristallinem Silicium gezeigt welche sich lediglich darin unterscheidet daß die Stromableitung über ein aus beispielsweise silberplattiertem Stahl bestehendes zentrales Leiterrohr 46 nach oben über die obere Abdeckplatte 47 des Reaktors 30 erfolgtIn Fig. 4 is finally another of the ones shown in FIG. 3 shown very similar test arrangement to Production of polycrystalline silicon shown which only differs in that the Current dissipation via a central conductor tube 46 made of, for example, silver-plated steel takes place above over the upper cover plate 47 of the reactor 30

Diese Ausführungsform ist energetisch noch günstiger, da die Wärmeableitung, wie sie in der in Fig.3 abgebildeten Verfahrensvariante an dem zentralen Leitrohr 36 erfolgt vermieden wird. Die gegenüber der anhand der Fig.3 beschriebenen Verfahrensvariante verminderte Ebenheit der Siliciumaufwachsschichten kann dabei in der Regel in Kauf genommen werden, da das abgeschiedene Silicium nach Abtrennung der Graphitschicht beispielsweise eingeschmolzen und zu Solarzellen in dünner Schicht vergossen werden kann.This embodiment is energetically even more favorable, since the heat dissipation, as shown in the in Fig.3 The process variant shown on the central guide tube 36 is avoided. The opposite of the Method variant described with reference to FIG reduced evenness of the silicon growth layers can generally be accepted because the deposited silicon is, for example, melted down and closed after the graphite layer has been separated off Solar cells can be cast in a thin layer.

Nach dem beschriebenen Verfahren gelingt es somit erstmals Siliciumkörper auf preiswerte und unkomplizierte Art und Weise in so gut wie jeder Gestalt herzustellen.According to the method described, it is possible for the first time to produce silicon bodies that are inexpensive and uncomplicated Way to manufacture in just about any shape.

Beispiel 1example 1

In einen Reaktor wie er in Fig. 1 dargestellt ist, bestehend aus einem 130 cm hohen Zylindermantel aus Quarz, welcher oben und unten von zwei Silberplatten abgeschlossen wird, die mit jeweils acht Graphitelektroden bestückt sind, werden acht Trägerrohre aus Graphitfolie zwischen die Graphitelektroden eingepaßt. Die Trägerrohre werden dabei aus einem Graphitfolienband von 15 cm Breite und 0,5 mm Stärke unter einem Steigungswinkel von 45° auf Stoß gewickelt und die wendelförmig das Rohr umlaufende Naht mit einem 0,2 mm dicken und 3 cm breiten Graphitband mit einem Kohlekleber verklebt und auf eine Länge von 100 cm beschnitten.In a reactor as shown in Fig. 1, consisting of a 130 cm high cylinder jacket Quartz, which is closed at the top and bottom by two silver plates, each with eight graphite electrodes are equipped, eight support tubes made of graphite foil are fitted between the graphite electrodes. The support tubes are made from a graphite foil strip 15 cm wide and 0.5 mm thick wound at a pitch angle of 45 ° on buttocks and the spiral-shaped seam running around the pipe with a 0.2 mm thick and 3 cm wide graphite tape glued with a carbon glue and over a length of 100 cm circumcised.

in den Reaktor wird anschließend 48 Stunden lang ein Gasgemisch aus 7 Vol.% Trichlorsilan und 93 Vol.% Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von ca. 100 mV Std. eingeleiteta gas mixture of 7% by volume of trichlorosilane and 93% by volume of Hydrogen introduced at a rate of approx. 100 mV hours

Nach Zersetzung des Gasgemisches auf den auf 115O⁰C durch direkten Stromdurchgang aufgeheizten Trägerrohren werden, nach Abtrennung der Graphitfolie durch Sandstrahlblasen, Siliciumrohre mit einer gleichmäßig dicken Wandstärke von 1 cm erhalten.After decomposition of the gas mixture on the support tubes ^{heated to 115O 0} C by direct passage of current, silicon tubes with a uniformly thick wall thickness of 1 cm are obtained after separation of the graphite foil by sandblasting.

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Beispiel 2Example 2

In einen Reaktor, wie er in F i g. 2 dargestellt ist bestehend aus einem 250 cm langen, wärmeisolierten Edelstahlzylinder von 60 cm Durchmesser mit einem die Längsfront entlang laufenden Sehschlitz aus Quarz werden zwischen zwei massive Graphitplatten zwei ineinandergestellte Graphitträgerrohre mit quadratischem Querschnitt in dafür in den Graphitplatten ausgefragten Nuten eingepaßtIn a reactor as shown in FIG. 2 is shown consisting of a 250 cm long, thermally insulated Stainless steel cylinder with a diameter of 60 cm with a quartz viewing slit running along the longitudinal front between two solid graphite plates, two nested graphite support tubes with a square Cross-section fitted into grooves for this purpose in the graphite plates

Die 200 cm langen Graphitträgerrohre, deren inneres ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 10 cm und deren äußeres ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 12 cm im Querschnitt hat werden durch einfaches Falzen einer entsprechend zugeschnittenen Graphitfolie mit einerThe 200 cm long graphite support tubes, the inner a square with a side length of 10 cm and the outer has a square with a side length of 12 cm in cross-section by simply folding one appropriately cut graphite foil with a

Stärke von 0,5 mm und Überkleben der Nahtstelle mit einem 3 mm breiten und 0,2 mm dicken Graphitfolienstreifen hergestelltThickness of 0.5 mm and pasting the seam with a 3 mm wide and 0.2 mm thick graphite foil strip manufactured

Vor der Abscheidung wird der Reaktor mit Argon als Schutzgas gefüllt Eine mit Wasser gekühlte Induktionsheizspule wird langsam im Verlauf von 15 Stunden vom Boden des Reaktors über die gesamte Länge der Trägerrohre geführt während über die Gaslanze das Zersetzungsgas aus 15 Vol.% Trichlorsilan und 85VoI.% Wasserstoff in den Zwischenraum zwischenBefore the deposition, the reactor is filled with argon as a protective gas. An induction heating coil cooled with water slowly over the course of 15 hours from the bottom of the reactor over the entire length of the Carrier tubes guided while the decomposition gas of 15 vol.% Trichlorosilane and over the gas lance 85VoI.% Hydrogen in the space between

so den beiden Trägerrohren eingeblasen wird. Die Abscheidung des Siliciums erfolgt jeweils an der mit der die volle Länge der Trägerrohre durchwandernden mit der Induktionsheizspule aufgeheizten Abscheidezone. Die Abtrennung der Graphitfolie von' dem solcher Artso is blown into the two support pipes. The silicon is deposited on the one with the The separation zone, heated by the induction heating coil, traverses the full length of the support pipes. The separation of the graphite foil from such a kind

hergestellten Siliciumvierkantrohr erfolgt analog Beispiel 1.The silicon square tube produced is carried out analogously to Example 1.

Beispiel 3 In einen Reaktor, wie er in Fig.3 dargestellt istExample 3 In a reactor as shown in FIG

bestehend aus einem 120 cm langem wärmeisoliertem Edelstahlzylinder mit einem Innendurchmesser von 60 cm, dessen Innenwand mit einem Molybdänblech versehen ist um das Abstrahlen von Wärmeenergie zu verhindern, wird ein 100 cm hoher Hohlzylinder aus Graphitfolie mit einem Innendurchmesser von 40 cm und einer Wandstärke von 0,5 mm eingesetzt und am unteren Umfang mit dem auf der ringförmigen wassergekühlten, aus Silber gefertigten Stromzufüh-consisting of a 120 cm long heat-insulated stainless steel cylinder with an inner diameter of 60 cm, the inner wall of which is provided with a molybdenum sheet to allow heat energy to be radiated prevent a 100 cm high hollow cylinder made of graphite foil with an inner diameter of 40 cm and a wall thickness of 0.5 mm and used on the lower circumference with that on the ring-shaped water-cooled power supply made of silver

rungselektrode aufsitzenden Kohlering verbunden. Die obere, aus ebenfalls Graphitfolie bestehende Abdekkung des Hohlzylinders wird zentral, mit der wassergekühlten und ebenfalls aus Silber bestehenden Stromableitung verbunden.Rung electrode seated carbon ring connected. The upper cover, also made of graphite foil of the hollow cylinder is central, with the water-cooled current conductor, which is also made of silver tied together.

Anschließend wird die Luft im Reaktor, sowohl außerhalb wie innerhalb des Hohlzylinders durch Argon verdrängt und nachfolgend in das Innere des durch direkten Stromdurchgang auf 1150⁰C erhitzten Hohlzylinders aus Graphitfolie ein Abscheidegas aus 12 Vol.°/o Trichlorsilan und 88 Vol.% Wasserstoff eingeleitet Der auf die Außenseite des Hohlzylinders einwirkende Argondruck, sowie der Druck des Abscheidegases im Inneren des Hohlzylinders, werden dabei auf 0,1 bar über dem äußeren Atmosphärendruck eingestellt.Subsequently, the air in the reactor is introduced both outside and displaced within the hollow cylinder with argon and subsequently in the interior of the heated by direct passage of current at 1150 ⁰ C hollow cylinder of graphite foil a deposition gas of 12 vol. ° / o of trichlorosilane and 88 vol.% Hydrogen The argon pressure acting on the outside of the hollow cylinder and the pressure of the deposition gas inside the hollow cylinder are set to 0.1 bar above the external atmospheric pressure.

Bei einem mittleren Zulauf von 250 Normkubikmetern Abscheidegas pro Stunde, wächst im Verlauf von 48 Stunden auf die Innenwand des Hohlzylinders aus Graphitfolie eine Siliciumschicht von ca. 10 cm. Da die Abscheiderate jetzt aufgrund der immer geringer werdenden Abscheidefläche schnell abnehmen würde, wird die Abscheidung abgebrochen, die Haube des Reaktors nach oben abgezogen, der Graphithohlzylinder mit dem Siliciumkörper von den Elektroden abgenommen, die Graphitfolie vom abgeschiedenen Silicium durch Sandstrahlblasen entfernt und nach Zerkleinern als Ausgangsprodukt der Veredelung, beispielsweise durch Tiegelziehen nach Czochralski, zugeführt With an average inflow of 250 standard cubic meters of separation gas per hour, this increases over the course of 48 Hours a silicon layer of approx. 10 cm on the inner wall of the hollow cylinder made of graphite foil. Since the The separation rate would now decrease rapidly due to the ever decreasing separation area, If the deposition is broken off, the hood of the reactor is pulled off upwards, the graphite hollow cylinder with the silicon body removed from the electrodes, the graphite foil from the deposited Silicon is removed by sandblasting and, after comminution, is used as the starting product for finishing, for example by crucible pulling according to Czochralski

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Verfahren zur Herstellung von Siliciumformkörpern durch Abscheidung von polykristallinem Silicium aus der Gasphase auf erhitzten Trägerkörpern aus Kohlenstoff und anschließende Entfernung der Trägerkörper, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerkörper eine aus Einzelteilen über Kalander oder Pressen verdichtete, 0,1 bis 2 mm dicke flexible Graphitfolie verwendet wird.Process for the production of silicon moldings by the deposition of polycrystalline silicon from the gas phase on heated carbon carriers and subsequent removal of the Carrier body, characterized in that the carrier body is one made up of individual parts via a calender or pressing compacted, 0.1 to 2 mm thick flexible graphite foil is used.