DE1109141B - Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen hochgereinigten Halbleiterstabes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen hochgereinigten HalbleiterstabesInfo
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- 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
- C30B13/34—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting characterised by the seed, e.g. by its crystallographic orientation
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Description
Zur Herstellung von einkristallinen Stäben aus Halbleitermaterial verwendet man allgemein einen
einkristallinen Impfling oder Keimkristall, welcher an einen polykristallinen Halbleiterstab angeschmolzen
wird. Beginnt man an der Anschmelzstelle des Impflings mit dem Zonenschmelzen und zieht man die
Schmelzzone der Länge nach durch den Stab hindurch, so wächst der Kristall an den Impfling einkristallin
an. Durch Wiederholung der Zonendurchgänge kann man einen hochgereinigten einkristallinen
Stab erhalten. Der Impfung kann von diesem abgetrennt und zur gleichartigen Behandlung weiterer
Stäbe verwendet werden.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Impfling nach der Behandlung einiger Stäbe unbrauchbar
wird, weil er dann die elektrischen Eigenschaften der weiteren Stäbe, zu deren Behandlung ein solcher
Keimkristall verwendet wird, erheblich verschlechtert. Beim Aufheizen des Stabes am Ende des Keimkristalls
vor Beginn jedes Zonendurchganges können nämlich durch den Tempereffekt der stehenden Schmelzzone
Kristallgitterversetzungen auftreten, die sich mit zunehmender Zahl der Zonendurchgänge vom Ende des
Keimkristalls aus in einen Teil des Stabes fortsetzen. Diese Kristallgitterversetzungen können durch Ätzen
an der Kristalloberfläche mikroskopisch sichtbar gemacht werden. Es wurde gefunden, daß derartige
Stäbe in demjenigen Teil, welcher dem Keimkristall benachbart war, eine beträchtlich verminderte Lebensdauer
der Minoritätsträger aufweisen. Die Trägerlebensdauer im Halbleitermaterial, welches als Halbzeug
für die Herstellung elektronischer Halbleiterelemente vorgesehen ist, soll aber möglichst hoch und
über die gesamte Stablänge gleich sein.
Man kann die genannte ungünstige Wirkung weitgehend verhindern, wenn man beispielsweise den
verwendeten Impfling vor dem letzten Zonendurchgang durch einen neuen ersetzt. Das ist aber sehr
umständlich, besonders bei Behandlung im Vakuum.
Die erwähnten Nachteile können beim tiegelfreien Zonenschmelzen mit Hilfe eines angeschmolzenen
Keimkristalls erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß mit dem letzten Zonendurchgang an
einer von der Anschmelzstelle des Keimkristalls entfernten Stelle im Halbleiterstab begonnen wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Teil einer Zonenschmelzvorrichtung
dargestellt.
Ein Halbleiterstab 11 aus polykristallinem Halbleitermaterial, welcher an einen einkristallinen Impfling
12 angeschmolzen ist, dessen (lll)-Kristallachse mit der Bewegungsrichtung der Schmelzzone überein-Verfahren
zur Herstellung
eines einkristallinen hochgereinigten
Halbleiterstabes
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Ludwig Sporrer, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
stimmt, wird im hochfrequenten Wechselfeld einer wassergekühlten Hochfreqenzspule 13 in einer
schmalen Zone 14 geschmolzen. Die aus Silberrohren bestehenden Windungen der Hochfrequenzspule 13
werden vom Kühlwasser durchflossen, welches innerhalb der Stromzuführungen 15 zugeleitet wird. Mit
der Spule 13, welche in Längsrichtung des Stabes beweglich ist, kann die Schmelzzone 14 entlang des
Stabes geführt werden. Der Impfling 12 wird in einer Halte- und Zentriervorrichtung 17 gehaltert und ist
durch eine Schraube 18 mit einer Antriebswelle 19 verbunden.
Sind für den fertigen Stab eine vorbestimmte Anzahl, beispielsweise zehn Zonendurchgänge erforderlich,
so wird gewöhnlich mit jedem Zonendurchgang an der mit einer strichpunktierten Linie bezeichneten
Stelle 20 am Ende des Impflings begonnen, und es werden neun Zonendurchgänge ausgeführt. Mit dem
letzten Zonendurchgang beginnt man dann an einer etwas höheren Stelle 21 des Stabes, beispielsweise um
die Länge eines Stabdurchmessers oberhalb des Impflingsendes. An dieser Stelle 21 wird dann der fertige
Stab abgesägt und der nächste zu behandelnde Stab angeschmolzen. Somit wurde der Impfling um das
Stück 22 verlängert. Ein Stück 23 von gleicher Länge kann am unteren Ende des Impflings abgetrennt
werden.
Bei diesem Verfahren wird der polykristalline Stab immer an einen Impfling angeschmolzen, dessen Ende
aus einem hochgereinigten einkristallinen Material besteht. Ferner ergibt dieses Verfahren den besonderen
Vorteil, daß es auch mit einer auf konstanten
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Strom regelnden Automatik vollständig durchgeführt werden kann, weil bei diesem Verfahren die Schmelzzone
nicht über eine Stelle größerer Querschnittsänderung des Stabes geführt wird.
Claims (4)
- PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen hochgereinigten Halbleiterstabes für elektronische Zwecke aus einem polykristallinen Stab durch tiegelfreies Zonenschmelzen mit Hilfe eines angeschmolzenen Keimkristalls, bei dem die Schmelzzone mehrfach, jeweils beginnend von der Anschmelzstelle des Keimkristalls, in einer Richtung durch den Halbleiterstab der Länge nach hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem letzten Zonendurchgang an einer von der Anschmelzstelle des Keimkristalls entfernten Stelle im Halbleiterstab begonnen wird. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des letzten Zonendurchgangs an eine von der Anschmelzstelle des Keimkristalls um den Betrag von etwa einem Stabdurchmesser entfernte Stelle des Stabes gelegt wird.
- 3. Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab nach dem letzten Zonendurchgang an der Stelle, an welcher mit dem letzten Zonendurchgang begonnen wurde, getrennt und jeweils an dieser Stelle ein anderer zu behandelnder Stab an den als Keimkristall verbleibenden Rest angeschmolzen wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keimkristall jedesmal durch Abtrennen eines Stückes am anderen Ende wieder auf seine ursprüngliche Länge gebracht wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 109 618/196 6.61
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (3)
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JPS63270383A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 半導体結晶棒の支持装置 |
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- 1959-04-22 DE DES62679A patent/DE1109141B/de active Pending
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- 1960-04-21 FR FR824942A patent/FR1254723A/fr not_active Expired
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Also Published As
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CH382296A (de) | 1964-09-30 |
FR1254723A (fr) | 1961-02-24 |
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GB915882A (en) | 1963-01-16 |
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