Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Germanium oder Silizium
Germanium und Silizium haben in neuer Zeit besondere Bedeutung bei der Anwendung
in Richtleitern, Transistoren oder anderen Polyoden erlangt. Bekanntlich müssen
diese Halbleiterstoffe mit einer sonst nicht notwendigen Reinheit erstellt werden,
damit die beabsichtigte Wirkung eintritt. Es ist daher hinsichtlich der Reinigung
dieser Stoffe ein verhältnismäßig großer Aufwand erforderlch.Process for the production of moldings from germanium or silicon
Germanium and silicon have recently become particularly important in their application
in directional conductors, transistors or other polyodes. As is well known, must
these semiconductor materials are produced with a purity that is otherwise unnecessary,
so that the intended effect occurs. It is therefore in terms of purification
these substances require a relatively large amount of effort.
Schon während der einzelnen Verfahrensschritte zur Reinigung der Stoffe
wie auch schließlich beim letzten Schmelzprozeß zur gewünschten Formgebung müssen
daher bestimmte Vorsichtsmaßnahmen Anwendung finden, um nicht unerwünscht verunreinigende
Substanzen in die Schmelze einzubringen. Man benutzt, wie an anderer Stelle beschrieben
worden ist, aus diesem Grunde möglichst Apparaturen aus reinem Quarz. Da es sich
sogar bei diesen Anlagen zeigte, daß die Schmelze bei Verwendung von Quarztiegel
verunreinigt wird, überzog man diesen mit einer Kohlenstoffschicht oder ersetzte
ihn durch einen Kohletiegel aus reinstem Kohlenstoff.Even during the individual process steps for cleaning the fabrics
as must also finally in the last melting process to the desired shape
therefore, certain precautionary measures should be used to avoid undesirable contaminants
Bring substances into the melt. Use as described elsewhere
For this reason, equipment made of pure quartz as possible. Since it is
even in these systems showed that the melt when using quartz crucibles
becomes contaminated, it was coated with a layer of carbon or replaced
him through a charcoal crucible made of the purest carbon.
Wie nun im Laufe der auf diesem Gebiet durchgeführten Arbeiten festgestellt
wurde, genügen auch diese Vorsichtsmaßnahmen nicht, um die Schmelze rein zu erhalten.
Es tritt nämlich zwischen dem Quarz und dem Kohlenstoffüberzug des Quarztiegels
eine Reaktion ein, und zwar bildet sich neben CO Siliziummonoxyd, das in das Schmelzgut
eindringt und damit eine äußerst unerwünschte Verunreinigung bildet. Sogar in jenen
Fällen, in denen an Stelle eines kohlenstoffüberzogenen Quarztiegels ein Kohletiegel
benutzt wurde, war über die Gasphase eine ähnliche Reaktion mit den Quarzteilen
der Apparatur während des Schmelzprozesses feststellbar. Die Verwendung von inerten
Gasen an Stelle des Hochvakuums änderte an dieser unerwünschten Reaktion nur wenig.As has now been established in the course of the work carried out in this area
even these precautionary measures are not sufficient to keep the melt pure.
It occurs between the quartz and the carbon coating of the quartz crucible
a reaction occurs, in addition to CO, silicon monoxide is formed, which in the melted material
penetrates and thus forms an extremely undesirable contamination. Even in those
Cases in which instead of a carbon-coated quartz crucible, a carbon crucible
was used, there was a similar reaction with the quartz parts via the gas phase
the apparatus can be determined during the melting process. The use of inert
Using gases instead of high vacuum changed this undesirable reaction only slightly.
Da es für die Herstellung von Einrichtungen mit Germanium oder Silizium
als Halbleiter aber von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß jegliche unerwünschte
Verunreinigung vom Halbleiter ferngehalten wird, wurde nach Wegen gesucht, um den
normalerweise nicht zu vermeidenden Schmelzprozeß des Halbleiters so durchzuführen,
daß mindestens die Reinheit des Ausgangsstoffes erhalten blieb.As it is used for making devices with germanium or silicon
as a semiconductor but of crucial importance is that any undesirable
By keeping contamination away from the semiconductor, ways have been sought to reduce the
to carry out the normally unavoidable melting process of the semiconductor in such a way that
that at least the purity of the starting material was retained.
Dies ist dann möglich, wenn man unmittelbar nach der Evakuierung .des
Schmelzraumes diesen mit einer aus Kohlenmonoxyd oder Kohlendioxyd oder einem Gemisch
daraus bestehenden Atmosphäre anfüllt. Durch die Anwesenheit dieses Schutzgases
wird nämlich die Bildung des unerwünschten Siliziummonoxydes weitgehend verhindert.
Außerdem ist schon an sich die Reaktionswahrscheinlichkeit infolge der stark verminderten
freien Weglänge sehr viel geringer. Die in diesem Zusammenhang durchgeführten Versuche
ergaben eindeutig, daß die Schmelzlinge keinerlei zusätzliche Verunreinigungen aufnehmen.
Zur Nachprüfung wurde insbesondere ein sehr hochgereinigtes Germanium mit einem
spezifischen Widerstand von etwa 30 Ohm - cm sowohl in Kohlensäure- wie auch in
Köhlenmonoxydatmosphäre umgeschmolzen. Nach dem Umschmelzprozeß ergab sich am Schmelzling
der gleiche Widerstandswert wie beim Ausgangsinaterial. Wie sich weiterhin zeigte,
ist die Schutzgasatmosphäre bereits dann ausreichend, wenn der Druck lediglich einige
mm beträgt.This is possible if you immediately after the evacuation .des
Melting space this with one of carbon monoxide or carbon dioxide or a mixture
the resulting atmosphere. Due to the presence of this protective gas
namely, the formation of the undesired silicon monoxide is largely prevented.
In addition, the likelihood of a reaction is in itself greatly reduced as a result of the
free path is much smaller. The experiments carried out in this context
clearly showed that the fused pieces do not absorb any additional impurities.
A very highly purified germanium with a
resistivity of about 30 ohms - cm in both carbonic acid and in
Coal monoxide atmosphere remelted. After the remelting process, it resulted on the melted part
the same resistance value as the original material. As it turned out,
the protective gas atmosphere is sufficient if the pressure is only a few
mm.