BE673577A - - Google Patents

Description

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  "Procédé pour la fabrication de silicium d'une grande pureté".      



   D'importantes quantités de matières semi-conductrices d'une grande pureté sont nécessaires à la fabrication d'éléments semi-conducteurs, par exemple des redresseurs, des transistors, des thyristors et autres. Différents procédés de fabrication ou de purification de matières semi-conductrices sont bien connus. 



  Les plus importants procédés de purification consistent en un étirage à partir du creuset ou en une fusion par zones sans creuset. Dans les deux procédés, il est fait usage du coefficient de répartition différent des impuretés dans la matière semi- conductrice. Le cristal, qui se solidifie, présente une très grande pureté, tandis que la masse fondue est enrichie d'impuretés. 



   La teneur en impuretés différentes peut également être maintenue   à   un niveau très bas, en ce sens que l'on utilise déjà des matières premières d'une grande pureté au cours de      la fabrication de la matière semi-conductrice. Ainsi, selon un procédé connu, la matière semi-conductrice est obtenue, par le fait qu'elle est précipitée, par réduction avec de l'hydrogène, sur un corps de soutien fortement chauffé composé de la même matière, et ce à partir d'un composant gazeux de la matière semi-conductrice; 

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 par exemple du tétrachlorure de silicium ou du silicochloroforme. 



  Lorsque l'hydrogène et les composés de silicium utilisés dans ce procédé présentent une très grande pureté, la matière semi-   @   conductrice obtenue peut également être produite sous une forme très pure. 



   Des difficultés se présentent eu égard à la teneur en carbone. La matière semi-conductrice de grande pureté, destinée à des buts électroniques et présente couramment dans le commerce, par exemple le silicium produit selon le procédé décrit ci-avant, possède ordinairement une teneur en carbone d'approximativement    3 x 1018 atomes/cm3. Le carbone n'agit pas en réalité d'une ma-   nière perturbatrice dans le sens d'une impureté de dotation. 



  Mais, lors d'un traitement ultérieur de la matière semi-conduc- trice   à des   températures élevées, les cristaux de carbone peuvent croître et occasionner par exemple une perturbation lors de la formation des transferts pn. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un procédé de diffusion, à l'aide duquel des impuretés de dotation sont introduites dans les différentes zones du cristal   semi-con@@cteur,   il est obtenu des températures qui ne sont plus très éloignées du point de fusion de la matière semi-conductrice. 



  Ainsi, par exemple, la diffusion interne de bore, d'aluminium, de gallium, de phosphore, d'arsenic ou d'antimoine dans le sili- cium est réalisée à des températures comprises entre 1;200 et 
1.300 C. Toutefois, à ces températures, il doit être admis une très forte croissance des cristaux de carbone dans le silicium. 



   La présente invention permet de surmonter ces difficultés. Elle est basée sur le fait qu'il est très difficile d'éliminer encore la faible teneur en carbone et il est dès lors préférable de transformer ce carbone sous une forme non nuisible, 
La présente invention se rapporte dès lors à un procédé de fa- brication de silicium d'une grande pureté par un traitement par fusion. Ce procédé est caractérisé, conformément à l'invention, en ce que le silicium est chauffé à une température d'au moins 

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Grâce au réchauffement   confome à     l'invention à   une température très élevée, il est fait en sorte que le carbone total présent entre en solution.

   Dès lors, tous les germes cris- tallins sont également dissous, de sorte que lors d'une solidi- fication subséquente et d'un refroidissement de la matière semi-conductrice, le carbone reste dissous dans la matière semi-conductrice sous la forme d'une solution sursaturée. 



  Une formation de germes sans perturbations extérieures ne peut pas se manifester, de sorte que, même lors de traitements ther- miques subséquents, par exemple des traitements de diffusion, une croissance des cristaux de carbone ne peut pas se produire, étant donné qu'aucun cristal de cette nature n'est présent. 



   Comme la teneur en carbone dans le silicium est    constamment d'environ 3 à 9 x 1018 atomes/cm , il suffit que la   masse fondue de silicium soit portée à plus de   1.500 C,   par exemple à 1.550 C approximativement. Une   pl@@ faible   teneur en carbone n'a pas été observée jusqu'ici dans le silicium courant de grande pu- reté, dès lors, une température plus faible ne semble pas suffi- sante. D'autre part, une limite supérieure de la température ne doit pas être déterminée au cours du traitement par fusion du pro- cédé conforme à l'invention. Elle est donnée exclusivement par les conditions techniques, par exemple par la résistance de la matière ,   @   du creuset.

   Plus la température appliquée est élevée, d'autant plus sûr apparat! le succès escompté, notamment la décomposition de tous les germes cristallins. Dans les cas de teneurs en carbone plus élevées, une température de la masse fondue semi-conductrice de plus de   1.500 C   est d'autre part nécessaire. Un diagramme de la solubilité du carbone dans le silicium est représenté sur le dessin. 



  Ce diagramme peut être utilisé pour mesurer la température nécessai- re. 



   Le réchauffement conforme à l'invention peut être réalisé au cours de chaque traitement par fusion approprié à la transformation de la matière semi-conductrice. Par conséquent il est possible d'entreprendre le chauffage désiré par exemple lors d'une fusion par zones sans creuset ou lors d'un étirage à partir du creuset ou il est possible également de réaliser 

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 aux températures désirées, un traitement par fusion dans une phase séparée du procédé, par exemple, dans le cas de silicium disposé dans un creuset se composant de nitrure de silicium ou revêtu de nitrure de silicium. 



   REVENDICATIONS 
1. Procédé de fabrication de silicium d'une grande pureté par un traitement par fusion, caractérisé en ce que le silicium est chauffé, à une température d'au moins   1.500 C.  

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérise en ce que le silicium est chauffé à 1.550 C.