DE1222476B - Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere dendritischen Halbleiterkoerpern durch Ziehen aus einer Schmelze - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

BOId

Deutsche Kl.: 12c-2

Nummer: 1222476

Aktenzeichen: S 72899IV c/12 c

Anmeldetag: 9. März 1961

Auslegetag: 11. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere dendritischen Halbleiterkörpern durch Ziehen aus einer bis unter den Schmelzpunkt unterkühlten, gegebenenfalls dotierten Schmelze, bei dem die mit einer Heiz-Vorrichtung erwärmte Halbleiterschmelze von einem aus dem gleichen Halbleitermaterial bestehenden Träger gehalten und der der Ziehstelle benachbarte Teil der Schmelze unterkühlt wird, nach Patent 1162 329. Die Erfindung sieht dabei vor, daß in an sich bekannter Weise die durch Änderung der Oberflächenform und des Volumens der Schmelze während des Ziehens bedingte Abweichung des in einer die Schmelze umgebenden Induktionsspule fließenden Stromes von einem Sollwert in einer Regelvorrichtung als Steuerwert zur Beeinflussung der Schmelze benutzt wird und daß damit die Vorschubgeschwindigkeit des in Ziehrichtung fortlaufend in die Induktionsspule nachgeführten Trägerkörpers gesteuert wird. Bevorzugt wird dabei ein Trägerkörper verwendet, der über seine ganze, in Ziehrichtung verlaufende Länge einen konstanten Durchmesser aufweist.

Damit kann beim Dendritenziehen, bei dem auf der dem Trägerkörper zugewandten Seite der Schmelze festes Halbleitermaterial aufgeschmolzen und der in der Umgebung des Keimkristalls bzw. des anwachsendenDendriten befindliche Teil der Schmelze unterkühlt werden soll, ein gleichmäßiges Dendritenwachstum erzielt werden, da sich die unterkühlte Zone während des ganzen Ziehvorgangs jeweils an derselben Stelle befindet und außerdem auch die Aufschmelzung des Halbleitermaterials am selben Ort erfolgt.

Die Nachführung des zu schmelzenden Halbleitermaterials erfolgt proportional der Masse des entstandenen Dendritenbandes. Dabei wird das Halbleitermaterial kontinuierlich in die Heizspule nachgeführt.

Eine nähere Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels gegeben.

In der Figur ist ein Trägerkörper 1 mit über seiner ganzen Länge konstantem Durchmesser dargestellt, aus dessen Schmelzkuppe 2 ein bandförmiger Halbleiterkörper 5 in Richtung des Pfeiles 15 gezogen wird. Diese Anordnung ist dabei entsprechend dem Hauptpatent in einem nicht dargestellten Reaktionsgefäß, das insbesondere mit einem Schutzgas hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt oder von diesem durchströmt wird, angeordnet. Der Trägerkörper kann dabei z. B. aus Germanium, Silicium oder einer Verfahren zum Herstellen von langgestreckten,
insbesondere dendritischen Halbleiterkörpern
durch Ziehen aus einer Schmelze

Zusatz zum Patent: 1162 329

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr. Werner Spielmann, Barbizon (Frankreich) - -

A_mB_v-Verbindung bestehen. Zum Aufheizen der Schmelze dient die Induktionsspule 3. Um eine Unterkühlung der Schmelze zu erzielen, ist ein Kurzschlußring 4 vorgesehen, durch dessen Feld eine Schwächung des durch die Spule 3 erzeugten Induktionsstromes im oberen Teil der Schmelze und damit die geforderte Unterkühlung erzielt wird. Die Unterkühlung der oberen Zone der Schmelze kann aber auch durch andere Mittel, wie sie im Hauptpatent bereits näher erläutert wurden, erfolgen. Während des Ziehens des dendritischen Kristalls 5 wird der Trägerkörper 1 in Richtung des Pfeiles 16 nachgeführt. Die mit 17 bezeichnete Grenze flüssig-fest liegt immer am gleichen Ort, und besonders die unterkühlte, mit 18 bezeichnete Zone der Schmelze befindet sich jeweils an derselben Stelle. Die Lage der Schmelzstelle 17 und der unterkühlten Zone 18 ist vom Volumen und der Oberflächenform der Schmelzzone 2 abhängig. Einem bestimmten Volumen und einer bestimmten Oberflächenform der Schmelzzone entspricht dabei ein bestimmter Wert des in der Induktionsspule 3 fließenden Stroms.

Wie in Patent 1162 329 erläutert wird, haben zwei schmelzflüssige Körper des gleichen Materials, die mit einer Anordnung nach der Figur, also einem Parallelresonanzkreis, gebildet aus der Induktionsspule 3 und ihrer Parallelkapazität 7 und dem speisenden Hochfrequenzgenerator 8, zum Schmelzen gebracht werden können, dann die gleiche Oberflächen-

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form und das gleiche Volumen (Zonenfülligkeit), wenn die Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises beim Einbringen dieser Körper in die Spule 3 und Aufschmelzen gleich groß sind. Die Zonenfülligkeit ist bei vorgegebenem Schmelzmaterial und vorgegebenen elektrischen Daten der Schmelzanordnung eine Funktion der Geometrie des Systems Spule/Schmelze.

Ändert sich während des Ziehens die Lage der Schmelzstelle 17 und die Lage der unterkühlten Zone 18 durch Anwachsen des Halbleitermaterials der Schmelze an dem dendritischen Halbleiterkörper, so ändert sich auch der Strom in der Induktionsspule 3. Diese Stromänderung bewirkt über eine Regelvorrichtung ein Nachführen des Trägerkörpers 1 in Richtung des Pfeiles 16, bis der Strom in der Spule wieder den Sollwert hat. Beim Ausführungsbeispiel dient die Induktionsspule 3 gleichzeitig als Heizspule. Es kann aber auch eine gesonderte Spule zum Aufheizen der Zone vorgesehen sein.

Die Änderung des Stroms bewirkt in der Induktionsspule eine Änderung des Anodengleichstroms des Hochfrequenzgenerators 8 und damit eine Änderung des Spannungsabfalls am Widerstand 9. Dieser Spannungsabfall wird in einer Kompensationsschaltung mit einem Sollwertgeber, z. B. einer Batterie 10, verglichen. Eine Abweichung des Anodenstroms des Hochfrequenzgenerators 8, bedingt durch eine Abweichung des Stroms in der Spule 3 vom Sollwert, bewirkt einen Strom in der Kompensationsschaltung, der mittels eines Magnetverstärkers 11, insbesondere mittels zweier Magnetverstärker in Gegentaktschaltung, verstärkt wird. Eine Abweichung des Spulenstroms vom Sollwert hat also eine veränderliche Ausgangsspannung am Magnetverstärker zur Folge, welche die Drehgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors 12 regelt. Die Antriebswelle dieses Motors führt das Halbleitermaterial des Trägerkörpers 1 über eine mechanische Umsetzung, z. B. über ein Getriebe 14, und ein Zahnrad 13 in die Heizspule 3 hinein. Die Regelung über Magnetverstärker hat den Vorteil, daß bei einer starken Abweichung des Spulenstroms vom Sollwert eine schnelle Nachregelung erfolgt, während bei einer nur geringen Abweichung die Nachregelung langsamer vor sich geht, d. h., der durch die Abweichung vom Sollwert bedingte Strom in der Kompensationsschaltung wird durch den Magnetverstärker kontinuierlich verstärkt und damit ein kontinuierlicher Nachschub des Halbleitermaterials in die Heizspule erreicht.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere dendritischen Halbleiterkörpern durch Ziehen aus einer bis unter den Schmelzpunkt unterkühlten, gegebenenfalls dotierten

. Schmelze, bei. dem die mit einer Heizvorrichtung erwärmte Halbleiterschmelze von einem aus dem gleichen Halbleitermaterial bestehenden Träger gehalten und der der Ziehstelle benachbarte Teil der Schmelze unterkühlt wird, nach Patent 1162 329, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die durch Änderung der Oberflächenform und des Volumens der Schmelze während des Ziehens bedingte Abweichung des in einer die Schmelze umgebenden Induktionsspule fließenden Stroms von einem Sollwert in einer Regelvorrichtung als Steuerwert zur Beeinflussung der Schmelze benutzt wird und daß damit die Vorschubgeschwindigkeit des in Ziehrichtung fortlaufend in die Induktionsspule nachgeführten Trägerkörpers gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper verwendet wird, der über seine ganze, in Ziehrichtung verlaufende Länge einen konstanten Durchmesser aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Änderung des Spulenstroms bewirkte Änderung des Anodenstroms eines die Spule speisenden Generators mittels zweier Magnetverstärker in Gegentaktschaltung kontinuierlich verstärkt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1222189.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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