DE1033905B - Process for the treatment of semiconductor materials - Google Patents
Process for the treatment of semiconductor materialsInfo
- Publication number
- DE1033905B DE1033905B DES34933A DES0034933A DE1033905B DE 1033905 B DE1033905 B DE 1033905B DE S34933 A DES34933 A DE S34933A DE S0034933 A DES0034933 A DE S0034933A DE 1033905 B DE1033905 B DE 1033905B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- protective layer
- melting
- crucible
- treatment
- melted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 12
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 24
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 21
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 238000004857 zone melting Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LVQULNGDVIKLPK-UHFFFAOYSA-N aluminium antimonide Chemical compound [Sb]#[Al] LVQULNGDVIKLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/14—Crucibles or vessels
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
Verfahren zur Behandlung von Halbleiterstoff en Eine Reihe von Stoffen hat bekanntlich die unerwünschte Neigung, beim Schmelzvorgang Fremdstoffe aus der Umgebung aufzunehmen, welche die durch das Schmelzen angestrebten Eigenschaften verändern. Dies trifft sowohl für die umgebende Atmosphäre als auch für das Material des Schmelztiegels zu und hat im letzteren Falle zur Folge, daß es Schwierigkeiten bereitet, das Schmelzgut nach dem Erstarren vollständig aus dem Tiegel zu entfernen, weil das Material des Schmelzlings mit dem Tiegelwerkstoff eine Reaktion eingeht. Auch beim Schmelzen von Halbleiterwerkstoffen zeigen sich ähnliche Nachteile, zumal bei solchen Stoffen, die einen sehr hohen Schmelzpunkt haben, weil bei hohen Ternperatilren die Affinität des flüssigen Gutes zur Umgebung besonders groß ist. Da nun ein Schmelzprozeß in vielen Fällen zu dem Zweck angewendet wird, einen Werkstoff von möglichst hohem Reinheitsgrad zu erhalten, so werden hierbei die geschilderten Nachteile besonders störend empfunden, insbesondere dann, wenn aus Gründen der Weiterverarbeitung der Schmelzling Stabform und infolgedessen eine verhältnismäßig große Oberfläche hat.Process for the Treatment of Semiconductor Substances It is known that a number of substances have the undesirable tendency during the melting process to absorb foreign substances from the environment which change the properties sought by the melting. This applies both to the surrounding atmosphere as well as the material of the crucible to and has in the latter case with the result that it is difficult to the melt after solidification completely out of the pot to remove because the material of the melting compact with the crucible material a reaction comes in. The melting of semiconductor materials also shows similar disadvantages, especially with substances that have a very high melting point, because at high temperatures the affinity of the liquid material to the environment is particularly high. Since a melting process is now used in many cases for the purpose of obtaining a material of the highest possible degree of purity, the disadvantages described are perceived as particularly troublesome, especially when, for reasons of further processing, the melted part has a rod shape and consequently a relatively large surface .
Mit der Erfindung -werden die erwähnten Nachteile vermieden, wobei davon ausgegangen wird, daß das bekannte Zonenschmelzverfahren Anwendung findet. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Halbleiterstoffen vor dem Zonenschmelzen und besteht darin, daß der im wesentlichen stabförrnige Halb#leiterkörper durch Aufbringen eines Frerndstoffes auf seiner Oberfläche mit einer festen. einen höheren Schmelzpunkt aufweisenden Schutzschicht versehen wird, die nach der Durchführung des Schmelzprozesses wieder entfernt wird. Durch eine solche Schutzschicht wird außer den bereits geschilderten Nachteilen ferner bei solchen Materialien, die aus mehreren Komponenten bestehen, die Gefahr vermieden, daß sich beim Schmelzen im Vakuum ihre Zusammensetzung durch Verdampfen der einen oder anderen Komponente ändert.With the invention -be avoided the disadvantages mentioned, wherein it is assumed that the known zone melting process is used. The invention relates to a method for treating semiconductor materials before the zone melting and consists in that the substantially rod-shaped semiconductor body by applying a foreign substance to its surface with a solid. a A protective layer with a higher melting point is provided after the implementation the melting process is removed again. Through such a protective layer is In addition to the disadvantages already outlined, also with materials that consist of several components exist, avoiding the risk of melting in the Vacuum changes its composition through evaporation of one or the other component.
Es ist bereits bekannt, Werks#toffe mit großer Affi- nität zur Umgebung vor dem Schmelzen mit einer Schutzsch#icht zu ummanteln, welche aus einem Stoff mit höherem Schmelzpunkt besteht, Das bekannte Verfahren bezweckt aber eine Vereinigung des ummantelten Metalls mit einem anderen Metall, welches eine Schmelze bildet. Im Gegensatz dazu kommt es beim Erfindungsgegenstand darauf an, denHalbleiterstoff bei der Behandlung rein zu erhalten und sogar vorhandene Verunreini-un-en weni-stens aus einem Teil der Probe durch das Zonenschrnelzen zu entfernen. Bei einem anderen Verfahren wird ein Wismutstab nicht zonenweise, sondern vollständig aufgeschmolzen, wobei sich ohne besonderes Zutun von selbst eine Oxydhaut bildet. Ihre Erhaltung durch vorsichtige Behandlung dient dem besonderen Zweck, daß der Stab seine Form bei#l>ehält. Dieser Zweck ist beim Zonenschmelzen hinfällig, und die Bildung einer Schutzkruste erfordert im Gegensatz zum Bekannten besondere Maßnahmen, weil das Zonenschmelzen wegen der beabsichtigten Reinigung im Vakuum oder unter Schutzgas vorgenommen wird.It is already known that materials with a high affinity for the environment can be coated with a protective layer before melting, which consists of a material with a higher melting point. which forms a melt. In contrast to this, it is important in the subject matter of the invention to keep the semiconductor pure during the treatment and even to remove any existing impurities from at least part of the sample by means of zone melting. In another method, a bismuth rod is not melted in zones, but completely, with an oxide skin forming by itself without any special intervention. Their preservation through careful handling serves the special purpose that the rod maintains its shape. This purpose is obsolete with zone melting, and the formation of a protective crust, in contrast to what is known, requires special measures, because zone melting is carried out in a vacuum or under protective gas because of the intended cleaning.
Die Schutzschicht kann in verschiedener Weise erzeugt werden. Zur Erzeugung der Schutzschicht kann beispielsweise ein mit dem Material des Schmelzlings leicht reagierender Fremdstoff verwendet werden, wo- bei dann die Schutzschicht aus der chemischen Verbindung beider besteht. So kann beispielsweise ein Aluminiumschmelzling mit einer Schutzschich#t aus Aluininiumoxyd umkleidet werden, das mit dem Aluminium wenig oberhalb sein-es Schmelzpunktes praktisch keine Reaktion eingeht. Das kann in an sich bekannter Weise durch einfache Erhitzung in Luft oder Sauerstoff oder - zwecks Erzielung einer stärkeren Schutzschicht - durch Aufbringen von Aluminiuinoxydpulver, gegebenenfalls mit geeignetem Bindemittelzusatz, geschehen. In diesem Falle kann der Tiegel (das Schiffchen) beispielsweise aus Quarz oder Hartglas bestehen, Stoffen, die wegen der leichten Formgebung bevorzugt werden, jedoch für die Behandlung von Aluminium sonst nicht verwendbar sind. weil der Schmelzling infolge Reaktion darin kleb,enbleibt. Ein weiteres Beispiel ist ein Siliziumkörper mit einer aufgestrich-enen Kohleschicht. Durch längere Erhitzung unterhalb der Schmelztemperatur des Siliziummetalls bildet sich dann eine Schutzschicht aus Siliziumkarbid. Es ist hierzu nicht notwendig, den ganzen Schmelzling auf die Reaktionstemperatur zu bringen, sondern es genügt, seine Oberfläche zu erhitzen, z. B. durch Strahlung. Als Tiegelmaterial hierfür eignet sich z. B. Kerarnikmasse oder Aluminiumoxyd.The protective layer can be produced in various ways. To produce the protective layer, for example, a foreign substance which reacts easily with the material of the melted part can be used, in which case the protective layer then consists of the chemical combination of the two. For example, a molten aluminum part can be covered with a protective layer of aluminum oxide, which practically does not react with the aluminum a little above its melting point. This can be done in a manner known per se by simple heating in air or oxygen or - for the purpose of achieving a stronger protective layer - by applying aluminum oxide powder, optionally with a suitable addition of binder. In this case, the crucible (the boat) can consist of quartz or hard glass, materials which are preferred because of their ease of shape, but which cannot otherwise be used for the treatment of aluminum. because the melted item sticks in it as a result of a reaction. Another example is a silicon body with a coated carbon layer. A protective layer made of silicon carbide is then formed by prolonged heating below the melting temperature of the silicon metal. It is not necessary for this to bring the entire melt to the reaction temperature, but it is sufficient to heat its surface, for. B. by radiation. The crucible material for this is such. B. Ceramic mass or aluminum oxide.
Als Fremdstoffe können aber auch solche gewählt werden, die mit dem Material des Schmelzlings praktisch nicht reagieren. Die Fremdstoffe können auf den Schmelzling aufgespritzt oder aufgedampft oder mittels Kathodenzerstäubung aufgebracht werden. Der Fremdstoff kann auch zum Zweck der Umkleidung teigartig angerührt werden, beispdelsweise Aluminiumoxvd mit Kollodium als Bindernittel. Man kann auch Kdrborundpulver mit einem geeigneten Bindemittel teigartig anrühren. Der Schmelzling wird in der teigartigen Substanz gewälzt, und beim Erhitzen bildet sich dann eine feste, zusammenhängende Schicht nach Art der Keramiken.As foreign substances, however, those can also be selected that are associated with the The material of the melted part practically does not react. The foreign matter can get on the melted part is sprayed or vapor-deposited or applied by means of cathode sputtering will. The foreign matter can also be mixed in a dough-like manner for the purpose of casing, for example aluminum oxide with collodion as a binder. You can also use borundum powder Mix with a suitable binding agent until it is doughy. The melting point is in the dough-like substance, and when heated a solid, coherent one forms Layer in the manner of ceramics.
Die Schutzschicht kann auch aus. mehreren Fremdstoffen bestehen, die nacheinander aufgebracht und durch geeignete Behandlung miteinander zur Reaktion gebracht werden.The protective layer can also be made of. several foreign substances exist that applied in succession and reacted with each other by suitable treatment to be brought.
Zur Erzi-elung eines möglichst hohen Reinheitsgrades wird beim Zonenschrnelzverfahren ein langgestreckter Tiegel (Schiffchen) mit dein Schmelzgut der Länge nach durch eine ringfßnnige Heizvorrichtung hindurchbewegt. Dabei sammeln sich die Verunreinigungen in der wandernden Sch#melzzone an. Die unerwünschten Verunreinigungen des Schmelzlings worden durch mehrmalige Wiederholung dieser Behandlung in das Ende des Schmelzlings gebracht. Die dabei erfindungsgemäß zur Anwendungkommende Schutzschicht braucht den Schmelzling nicht vollständig zu umschließen. Es erleichtert vielmehr die Beobachtung, wenn ein nicht mit dem Tiegel in Berührung kommender Teil der Oberfläche des Schmelzlings frei von der Schutzschicht ist.To achieve the highest possible degree of purity, the zone melting process an elongated crucible (boat) with your melting material through the length an annular heater moved therethrough. The impurities collect in the process in the wandering melting zone. The unwanted impurities in the melting part by repeating this treatment several times in the end of the melt brought. The protective layer used according to the invention is required not to completely enclose the melting point. Rather, it makes it easier to observe if a part of the surface of the melting piece that does not come into contact with the crucible is free of the protective layer.
Neuerdings ist ein tiegelfreies Zonenschmelzverfahren bekanntgeworden, wobei der Schmelzling nur an seinen Enden gehaltert ist. Wi:r"d in diesem Falle der Schmelzling erfindungsgemäß mit ein-er ihn umschließenden Schtitzschicht versehen, so wird dadurch die geschmolzene Zone sicher zusammengehalten und außerdem sowohl eine Aufnahme von Verunreinigun7 ,gen aus der Umgebung vermieden als auch - bei Behandlung im Vakuum - verhindert, daß eine oder mehrere Komponenten eines aus verschiedenen Stoffen zusammengesetzten Schmelzlings durch Verdampfen verlorengehen. Ist die Schutzschicht genügend kräftig, so kommt man unter Umständen mit einer Halterung an einer einzigen Stelle aus. Als Beispiel eines aus mehreren Komponenten bestehenden Schmelzstoffes, der mit Vorteil in der angegebenen Weise gereinigt werden kann, seien Aluminiumantimonid oder allgemein intermetallische Verbindungen mit hohem Schmelzpunkt genannt, die aJs Halbleitermaterial für Gieichrichter, Transistoren und andere Halbleitergeräte vorgeschlagen sind.Recently, a crucible-free zone melting process has become known, with the melting piece being held only at its ends. If, in this case, the melted part is provided according to the invention with a protective layer surrounding it, the melted zone is securely held together and, in addition, the absorption of contaminants from the environment is avoided and - when treated in a vacuum - prevented that one or more components of a melted part composed of different substances are lost through evaporation. If the protective layer is sufficiently strong, it may be possible to use a holder at a single point aluminum antimonide or generally intermetallic compounds with a high melting point, which are proposed as semiconductor material for rectifiers, transistors and other semiconductor devices.
Die Schutzschicht (Kruste) wird nach beendeter Behandlung und Erstarrung des Schmelzlings durch mechanische oder chemische oder elektrische Behandlung wieder entfernt. Sie kann beispielsweise abgeschliffen oder abgeschmirgelt oder durch Sandstrahlen beseitigt werden. Sie kann auch abgeätzt oder durch Elektrolyse oder elektronische Zerstäubung entfernt werden.The protective layer (crust) becomes after finished treatment and solidification the melted part again by mechanical, chemical or electrical treatment removed. For example, it can be abraded or sanded or sandblasted be eliminated. It can also be etched off or by electrolysis or electronic Atomization can be removed.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES34933A DE1033905B (en) | 1953-08-24 | 1953-08-24 | Process for the treatment of semiconductor materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES34933A DE1033905B (en) | 1953-08-24 | 1953-08-24 | Process for the treatment of semiconductor materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1033905B true DE1033905B (en) | 1958-07-10 |
Family
ID=7481704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES34933A Pending DE1033905B (en) | 1953-08-24 | 1953-08-24 | Process for the treatment of semiconductor materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1033905B (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE829802C (en) * | 1950-05-31 | 1952-01-28 | Dr Aloys Wuestefeld | Process for the desulfurization and deoxidation of iron and metal melts as well as for the production of spherulitic cast iron |
-
1953
- 1953-08-24 DE DES34933A patent/DE1033905B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE829802C (en) * | 1950-05-31 | 1952-01-28 | Dr Aloys Wuestefeld | Process for the desulfurization and deoxidation of iron and metal melts as well as for the production of spherulitic cast iron |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1292464B (en) | Diffusion-coated ferrous metal body and process for its production | |
| DE1902604B2 (en) | WORKPIECE MADE OF NIOB OR A NIOB ALLOY WITH PROTECTIVE COVER AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING | |
| EP0525325B1 (en) | Process for preparing dense sintered articles | |
| DE2637508A1 (en) | FILTER FOR MOLTEN METALS, METHOD OF ITS MANUFACTURING AND USE | |
| DE2244773A1 (en) | METAL-CERAMIC SHAPED BODY | |
| DE1033905B (en) | Process for the treatment of semiconductor materials | |
| AT405798B (en) | METHOD FOR PRODUCING MMC COMPONENTS | |
| DE1293401B (en) | Process for the production of firmly adhering, gas-tight coatings on molded bodies made of niobium or tantalum or alloys of these metals | |
| DE819690C (en) | Process for obtaining an iron powder for powder metallurgical purposes | |
| DE2035420B2 (en) | SAMPLING TUBE FOR SAMPLING FROM MELT METAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING | |
| DE68913592T2 (en) | Process for melting superconducting ceramic material. | |
| DE873674C (en) | Metal-ceramic products | |
| DE2454092A1 (en) | METHOD FOR QUANTITATIVE REMOVAL OF RESIDUAL MELT | |
| DE162368C (en) | ||
| DE1057207C2 (en) | Process for the production of semiconductor layers, in particular for Hall generators | |
| DE3248104A1 (en) | Crucible for melting and casting dental alloys | |
| CH129580A (en) | Process for the production of chemically pure trioxides from metals of the first subgroup of the sixth row of the periodic table. | |
| DE1817495C (en) | Process for the powder metallurgical production of an alloy containing chromium | |
| DE2632993A1 (en) | Free oxygen measurement in melts partic. of steel - by extraction of sample and combination with germanium to form dense test sample | |
| DE69128349T2 (en) | Process for the production of melt-cast magnetic soft ferrite | |
| DE855222C (en) | Process for the production of hard-solderable layers on ceramic molded parts | |
| DE1508390C (en) | Coating compound to protect the surface of metal moldings against oxidation during heat treatment | |
| DE2245164C3 (en) | Process for the production of dip-aluminized workpieces n from black pearlitic malleable cast iron or from black ferritic or ferritic pearlitic malleable cast iron | |
| DE575048C (en) | Process for reducing chromium oxide | |
| DE924416C (en) | Method and support for the manufacture of nibs |