DE1220832B - Ziehduese zum Ziehen von Halbleiterkristallen aus einer Schmelze - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES #fW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

BOId

Deutsche KL: 12 c-2

1 220 832
S93293IVc/12c
22. September 1964
14. Juli 1966

Für Thermoelemente aus Wismuttelrurid-Legierungen werden die Halbleiterkristalle durch Ziehen aus einer Schmelze durch eine Ziehdüse hindurch hergestellt. Hierbei besteht die Schwierigkeit, eine möglichst vollständige axiale Orientierung der Kristallite zu erreichen.

Diese Schwierigkeit wird mit einer Ziehdüse vermindert, die erfindungsgemäß in axialer Richtung unterteilt ist und bei der der Schmelze zugewandte Teil aus einem Werkstoff kleinerer Wärmeleitfähigkeit als der der Schmelze abgewandte Teil besteht:

Hierdurch erhält man in der Erstarrungszone einen besonders großen Temperaturgradienten, der eine bessere Ausrichtung der Kristallite zur Folge hat. Der Gradient kann noch vergrößert werden, wenn an dem der Schmelze zugewandten Teil der Ziehdüse eine Zusatzheizung und an dem der Schmelze abgewandten Teil eine Zusatzkühlung vorgesehen wird. Durch die Heizung läßt sich auch die Größe des Gradienten steuern.

Der Gradient kann außerdem im Sinne einer optimalen Orientierung der Kristallite durch die Form der Trennfläche zwischen den beiden Teilen der Ziehdüse beeinflußt werden. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der der Schmelze abgewandte Teil der Ziehdüse kegelförmig ausgebildet wird, und zwar so, daß der innere Bereich dieses Teils in den anderen Teil der Ziehdüse hineinragt. Man erhält dann von der Schmelze aus gesehen eine konvexe Erstarrungsfläche.

Der der Schmelze abgewandte Teil kann aus einem Material wesentlich größerer Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden als bei einer einteiligen Ziehdüse. Dadurch ist ein besseres Abführen der Wärmeenergie von dem Halbleiterkristall möglich. Die Ziehgeschwindigkeit kann im Vergleich zur einteiligen Düse erhöht werden.

Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispiele an Hand zweier Figuren erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ziehdüse mit stufenförmiger Trennfläche zwischen den beiden Teilen und

F i g. 2 eine Ziehdüse mit kegelförmiger Trennfläche.

In F i g. 1 ist ein heizbarer Tiegel 1 dargestellt, der eine Schmelze 2 aus einer Wismut-Tellur-Legierung enthält. Aus der Halbleiter-Schmelze wird durch die Ziehdüse 3 ein Halbleiterkristall 4 gezogen. Die hierfür erforderlichen mechanischen Vorrichtungen sind nicht dargestellt. Lediglich der Wärmeaustauscher ist durch den mit der Ziffer 5 bezeichneten Gegenstand symbolisiert. Die Ziehdüse ist in axialer Richtung zweiteilig ausgebildet, wobei der der Schmelze zuge-Ziehdüse zum Ziehen von Halbleiterkristallen
aus einer Schmelze

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Joachim Rupprecht,

Nürnberg;

Hermann Roth, Schwabach

wandte Teil 6 aus einem Werkstoff kleinerer Wärmeleitfähigkeit besteht, als der der Schmelze abgewandte Teil 7. Als Materialien sind für den oberen Teil Bornitrid mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,03 bis 0,07 cal-cm~¹-sec~¹-Grd.~¹ und für den unteren Teil Borcarbid mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,2 bis 0,7 cal-cnor^sec-^Grd.-¹ geeignet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Trennfläche zwischen den beiden Teilen stufenförmig ausgebildet, und zwar so, daß der innere Bereich des der Schmelze abgewandten Teils 7 der Ziehdüse in den anderen Teil 6 hineinragt. Es entsteht von der Schmelze aus gesehen eine konvexe Erstarrungsfläche 8. Als Zusatzheizung 9 ist eine Induktionsspule angeordnet.

In F i g. 2 ist eine Ziehdüse mit einer kegelförmigen Trennfläche zwischen den beiden Teilen der Ziehdüse dargestellt. Es entsteht eine angenähert rotationselliptische Erstarrungsfläche 10.

Mit einer Ziehdüse nach F i g. 2 wurde beim Ziehen von Wismut-Tellurid aus einem Graphittiegel unter Argonatmosphäre bei einer Ziehgeschwindigkeit von 1 bis 10 mm/min ein axial wohl orientiertes Halbleitermaterial erhalten. Der äußere Düsendurchmesser betrug hierbei 20 mm, der Durchmesser des Ziehkanals 5 mm.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ziehdüse zum Ziehen von Halbleiterkristallen aus einer Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß sie in axialer Richtung unterteilt ist und der der Schmelze (2) zugewandte Teil (6) aus einem Werkstoff kleinerer Wärmeleitfähigkeit als der der Schmelze abgewandte Teil (7) besteht.

609 589/19S

2. Ziehdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bereich des der Schmelze abgewandten Teils der Ziehdüse in den anderen Teil der Ziehdüse hineinragt.

3. Ziehdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche zwischen den beiden Teilen stufenförmig ausgebildet ist (Fig.1).

4. Ziehdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfläche kegelförmig ausgebildet ist (F i g. 2).

5. Ziehdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Schmelze zugewandten Teil eine Zusatzheizung (9) und an dem der Schmelze abgewandten Teil eine Zusatzkühlung (5) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 589/196 7.66 © Bundesdruckerei Berlin