149918. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tiszta félvezető anyag, különösen szilícium előállítására

Megjelent: 1962. december 31. MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG .«r ^ SZABADALMI LEÍRÁS UKSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL 149.918 SZÁM TA—622 ALAPSZÁM Nemzetközi osztály: C—01—b Magyar osztály: 12 i 33—40 SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY Eljárás tiszta félvezető anyag, különösen szilícium előállítására Távközlési Kutató Intézet, Budapest Feltalálók: Hangos István oki. vegyészmérnök és Zombori Vilmos oki. vegyészmérnök, budapesti lakosok A bejelentés napja: 1961. március 29. Mint ismeretes, a félvezető eszközök készítésénél igen fontos nagy tisztaságú, idegen szennyezőktől mentes anyagok előállítása. Az ismeretes félvezető eszközök közül különösen fontosak azok, amelyekben fém sziliciumból készült egykristályokat használnak fel. A szilícium egykristályokat nagyon tiszta szilieiuimfémből készítik. Már egy rész idegen anyag jelenléte 1 billió rész szilíciumban a félvezető tulajdonságok jelentős romlását idézi elő és esetleg a félvezető eszközt használhatatlanná teszi. Találmányunk egyik célja olyan tiszta félvezető anyag előállítása, mely a fenti követelményeket kielégíti. Találmányunk másik célja: közvetlenül zónaolvasztásra alkalmas rudak előállítása félvezető anyagból. Az eddig ismeretes eljárások szerint a félvezető anyagok igen tiszta körülmények között való készítése úgy történt, hogy a félvezető (szilícium, vagy germánium) valamely könnyen bontható vegyületének (pl. haladjanak, hidridjének stb.) termikus bontása, illetve valamilyen tiszta anyaggal való redukciója útján állították elő a tiszta anyagot. Az eljárások egy része izzó felületen (kvarc, tantál, kerámia stb.) bontja el az előbb említett illékony vegyületet, más része közvetlenül zónázbató rudakat állít elő az anyagból. A félvezető anyagok zőnázásánál különösen, előnyös a Pfann által javasolt, úgynevezett tégely nélküli, vagy lebegőzónás eljárás. Ez lehetővé teszi azt, hogy a tiszta anyag záriázás közben a tégely falából származó anyagokkal ne szennyeződhessék. Ilyen esetben azonban a zónázható rudak előállítása nagy nehézségekbe ütközik. Ismeretesek olyan eljárások, melyeknél a félvezető anyag illékony vegyületét izzó tantálszalag felett vezetik el önmagában, vagy redukálóanyag jelenlétében és a keletkezett mikrokristályos félvezető anyag a tantál felületén rúd alakban képződik. Ezen esetben a tantálszalag eltávolítása a már elkészített rúdból igen nehézkes. Az újabb eljárások szerint tantálszalag helyett molibdén-, vagy tanitálcsövet izzítanak. Ez esetben azonban — különösen hidrogén jelenlétében — a rúd növekedésével a tantálcső leginkább a befogási helyhez közel könnyen elszakad, vagy túlhevül és ez a megfelelő vastagság elérését lehetetlenné teszi, ugyanakkor azonban a véle együtt lehulló súlyos sziliciumtömb a berendezést megsértheti és baleseteket okozhat. Eljárásunk lényege az ebből eredő nehézségek kiküszöbölése. Eljárásunk szerint a tantálcsövet a reakcióhoz szükséges hőfokra nem közvetlenül, hanem közvetett fűtéssel hevítjük fel. A hevítés céljára megfelelő vastagságú tömör rnolibdénhuzal szolgál, melynek szilárdsága hevítés közben megfelelő marad, az elektromos kontaktusbeli zavarok pedig elkerülhetők. A molibdénhuzalt megfelelő szigetelőanyaggal vonjuk be és ezzel elkerülhetjük a tantáleső lokális túlizzítását. Ez utóbbi a különböző hőtágulások okozta érintkezések következtében léphet fel. Eljárásunk lényegének ismertetésére szolgáljon a rajz. Az —1— reakcótérben valamilyen könnyen bomló szilícium vegyület pl. monosz'ilángáz áramlik. Az áramlási sebesség a készüléktől függően kb. 1—50 Üt/óra. A ----2—- elektromos kontaktusokhoz illeszkedik megfelelő módon a —3— mo-