DE1972928U - Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze. - Google Patents
Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze.Info
- Publication number
- DE1972928U DE1972928U DES50118U DES0050118U DE1972928U DE 1972928 U DE1972928 U DE 1972928U DE S50118 U DES50118 U DE S50118U DE S0050118 U DES0050118 U DE S0050118U DE 1972928 U DE1972928 U DE 1972928U
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rod
- melt
- slots
- crystalline
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/34—Edge-defined film-fed crystal-growth using dies or slits
-
- 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
-
- 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
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Vorrichtung zum Ziehen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, aus einer Schmelze
Beim Ziehen von Kristallen aus der Schmelze nach Czochralski
wird in eine Schmelze eines kristallinen Stoffes ein Keimkristall eingetaucht und dann nach oben herausgezogen. An dem Keimkristall
wächst dann Material an, das aus der Schmelze ausfriert. Durch Regelung der Ziehgeschwindigkeit und der Temperatur der Schmelze
läßt sich der Durchmesser des aufwachsenden Kristalls bestimmen. Das Verfahren nach Czochralski wird insbesondere zum Züchten von
Halbleitereinkristallen, ζ.Bo aus Germanium, angewendet. Die Schmelze wird hierbei in einem Tiegel gehalten, der z.B. aus
Graphit oder Quarz bestehen kann, und der von außen beheizt wird. Er kann beispielsweise durch Wärmestrahlung, durch Elektronenstrahlung
oder im falle von Graphit oder einem anderen elektrisch leitenden Material galvanisch oder induktiv beheizt werden. Gegebenenfalls
kann auch die Schmelze allein induktiv beheizt werden.
Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Schmelze mit einem Fremdstoff, nämlich der Tiegelwand, in Berührung
steht, und dadurch beeinflußt werden kann. Dies ist besonders bei Stoffen mit hoher Schmelztemperatur, wie zum Beispiel
Silizium, unerwünscht, weil bei hohen Temperaturen die Schwierigkeiten weiter zunehmen. So bildet beispielsweise eine Silizium-
25. 8. 1967
PLA 64/1576
schmelze in einem G-raphittiegel Siliziumkarbid, was sich störend
auf das Kristallwachstum auswirkt» Bei einer Behandlung von
Silizium in Quarztiegeln hingegen nimmt das Silizium Sauerstoff auf.
Beim tiegelfreien Zonenschmelzen wird ein Stab des zu behandelnden
Stoffes an beiden Enden gehaltert und eine Sehmelzzone über die Stablänge geführt. Me Sehmelzzone wird lediglich durch Oberflächenkräfte
gehalten und steht nur mit dem benachbarten festen Stabteil in Berührung. Sie kann deshalb keine Yerunreinigungen
aufnehmen oder in anderer Weise durch Fremdstoffe gestört werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß es auf
Stäbe einer bestimmten Größe beschränkt ist, da die Schwierigkeiten mit zunehmendem Durchmesser der Stäbe ebenfalls zunehmen.
Bei großen Stabdurchmessern reichen die Oberfläehenkräfte der
Schmelze nicht aus, das in der Schmelze befindliche Material zusammenzuhalten. Werden nun zusätzliche Stützkräfte, beispielsweise
in Form eines elektromagnetischen Feldes, vorgesehen, so haben diese zusätzlichen Stützkräfte nachteilige Folgen hinsichtlich
der Kristallqualität, indem beispielsweise die Lebensdauer der Minoritätsträger in Siliziumkristallen verschlechtert wird.
Weiter ist das sogenannte Tiegelpodestverfahren bekannt geworden«.
Es besteht darin, daß auf einem geschlitzten Podest des zu behandelnden Materials eine Scheibe des gleichen Materials aufgelegt
und induktiv geschmolzen wird« Aus dieser Schmelze, die nur mit dem gleichen Material in Berührung kommt, wird dann ein Kristall
gezogen. Auch dieses Verfahren weist den lachteil auf, daß mit
Hl/G a
PIA 64/1576
zunehmender Größe des zu züchtenden Kristalles die Schwierigkeiten
im Hinblick auf das Zusammenhalten der Schmelze zunehmen.
Die feuerung sieht eine Vorrichtung vor, mit der sich Kristalle auch größeren Durchmessers gut erzeugen lassen., ohne daß die
Gefahr des Abtropfens der Schmelzzone oder der auf einem Podest befindlichen Schmelze besteht. Die Neuerung betrifft deshalb
eine Torrichtung zum Ziehen eines einkristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, aus einer mittels einer Induktionsheizspule auf einem Podest erzeugten Schmelze» Sie ist gemäß der
Neuerung dadurch gekennzeichnet, daß als Podest ein kristalliner
Stab vorgesehen ist, der an seiner Oberfläche mehrere zur Ziehrichtung mindestens angenähert parallel verlaufende Schlitze
aufweist» Mit Vorteil ist die Tiefe der Schlitze, gemessen am Durchmesser des kristallinen Stabes, gering. Außerdem ist es
günstig, daß sich die Schlitze über die gesamte Länge des kristallinen Stabes erstrecken«
Die Vorteile der neuerungsgemäßen Vorrichtung bestehen insbesondere
darin, daß der als Podest vorgesehene kristalline Stab aus dem Stoff besteht, aus dem der Kristall gezüchtet werden soll;
daß seine Oberfläche derart mit Schlitzen versehen ist, daß die Oberfläche nicht an die induktive Beheizungsquelle angekoppelt
ist, während das Innere des Körpers induktiv beheizt wird« Auf diese Weise wird erreicht, daß die induktiv beheizte Schmelze
seitlich von einer korbartigen Halterung aus dem gleichen Stoff gehalten wird.
- 5 - Hl/Ca
PM 64/1576
Die Schlitze müssen eine solche Größe und Lage haben, daß sie die
Ausbildung dieser korbartigen Einfassung ermöglichen. Wenn man von einem kristallinen Stab mit rundem Querschnitt ausgeht, so
können in diesem Stab vom Umfang her Schlitze eingearbeitet sein. Diese Schlitze verlaufen zweckmäßig parallel zur Achse des Zylinders.
Die Tiefe der Schlitze muß so klein bemessen sein, daß die dazwischen stehen bleibenden Felder nicht nennenswert an die
Induktionsheizspule angekoppelt werden. Weiter muß die Tiefe so bemessen sein, daß möglichst wenig des Materials für diese Felder
verbraucht wird, da ja nur das innerhalb der Felder befindliche
Material zum Aufbau des Kristalls herangezogen wird. Andererseits müssen die Felder eine genügende mechanische Festigkeit besitzen,
so daß die Schmelze gehalten werden kann» Die Felder dürfen also nicht brechen und sich auch nicht wegbiegen. Bei hohen Temperaturen
wird die Biegefestigkeit des Stabes erheblieh herabgesetzt. Die von der Schmelze den Feldern zugeführte Wärme muß restlos
abgeführt werden, damit die Felder nicht ebenfalls in die Schmelze mit einbezogen werden. Zweckmäßig wird das Verfahren deshalb im
Vakuum ausgeführt, in dem durch Abstrahlung vom Umfang der Felder Wärme abgeführt werden kann. Andererseits kann das Verfahren auch
gegebenenfalls unter Schutzgas durchgeführt werden, wobei das Schutzgas zur Kühlung durch Konvektion dient.
Die Breite der Schlitze spielt nur eine geringe Rolle, da die Oberflächenkräfte der meisten Stoffe derart groß sind, daß sie
eine Schmelze auch bei verhältnismäßig großen Abständen zwischen den stehen bleibenden Feldern zu halten gestatten. So ist bei-
Hl/Ca
PIA 64/1576 P
spielsweise beim Silizium das tiegelfreie Zonenschmelzen bekannt, bei dem Schmelzzonen von z.B. 20 mm Durchmesser und 15 mm Länge
ohne weiteres zwischen zwei benachbarten festen Stabteilen gehalten werden. Hierbei spielt insbesondere auch die geringe Dichte
des Siliziums eine Rolle, da die durch die Schwerkraft ausgeübten Kräfte dadurch sehr gering ausfallen.
Anha,nd eines Ausführungsbeispiels sollen weitere Einzelheiten der
leuerung erläutert werden. In der Zeichnung ist eine Schmelze 2 dargestellt, welche sich innerhalb der Felder 3 befindet, die
durch Schlitze 4 voneinander getrennt sind. Die Schmelze wird durch eine Induktionsheizspule 5 beheizt. Aus der Schmelze 2 wird
nach oben ein Kristall 6 herausgezogen.
Man kann beispielsweise von einem ungeschlitzten Siliziumstab
ausgehen, der einen Durchmesser von beispielsweise 100 mm aufweist«
In diesen Stab werden vom Umfang her Schlitze eingesägt, z.B. mit Hilfe einer Diamantsäge, welche eine Tiefe von etwa 4
bis 5 Htm und eine Breite von etwa 0,5 bis 1 mm aufweisen. Der
Abstand von Schlitz zu Schlitz, d.h. die spätere Feldbreite, ka,nn etwa 5 bis 10 mm betragen. Mach dem Anbringen der Schlitze
wird der Halbleiterkörper zweckmäßigerweise geätzt und in
destilliertem Wasser gespült, damit sämtliche Verunreinigungen, die durch das Einbringen der Schlitze hervorgerufen werden,
wieder beseitigt werden.
Mit Hilfe einer das obere Teil des zylinderförmigen Körpers umschließenden
Induktionsheizspule wird das Innere des Körpers
Hl/Ca
PLA 64/1576
geschmolzen. Der Halbleiterkörper kann zweckmäßigerweise mit
Hilfe von Wärmestrahlung vorbeheizt werden, damit eine Stromaufnahme gewährleistet wird. Die Schmelze bildet sich lediglieh im
Inneren des Körpers aus, da die einzelnen Felder 3 nicht an die
Induktionsheizspule 5 ankoppeln. Der Induktionsheizspule, die z.B. fünf Windungen besitzen kann, kann eine Leistung von etwa
5 bis 20 kW zugeführt werden, bei einer Frequenz von 1 bis 5 MHz.
Wird nun in die Schmelze ein Keimkristall, zweckmäßigerweise in einkristalliner Form, getaucht, so kann durch Herausziehen dieses
Keimkristalls ein Kristall gezüchtet werden. Es lassen sich beispielsweise aus der Schmelze, die wie im vorliegenden Pail etwa
90 mm Durchmesser aufweist, Kristalle bis zu 70 mm Durchmesser
züchten. Hierbei wird die Schmelze aufgebraucht. Zweekmäßigerweise
wird deshalb die Induktionsheizspule, bezogen auf den Halbleiterstab, nach unten bewegt bzw» der Halbleiterstab, bezogen
auf die Induktionsheizspule, nach oben, wodurch neue Abschnitte des inneren Teiles des Körpers geschmolzen werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, der Schmelze ständig neuen
Stoff zuzuführen, wodurch ein quasistationäres Verfahren ermöglicht wird. Der Stoff kann beispielsweise in Form von Köro-ern
zugeführt werden. Vorteilhaft wird er in Form einer Schmelze zugeführt, indem beispielsweise oberhalb der innerhalb der Felder 3
befindlichen Schmelze ein dünnerer Halbleiterstab durch Beheizung an seinem unteren Ende geschmolzen wird, wodurch der schmelzende
Stoff abtropft und in die Schmelze 2 hineintropft bzw. hineinläuft»
Hl/Ca
PIA 64/1576 f
Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den einmal geschlitzten
Stab ständig weiterzuverwenden, ohne daß dieser aufgebraucht oder vernichtet wird.
Die Vorrichtung gemäß der Neuerung kann zweckmäßigerweise in einem Vakuumgefäß oder einem mit einem Schutzgas gefüllten Gefäß
untergebracht sein.
1 Figur
4 Schutzansprüche
Claims (1)
1. Vorrichtung zum Ziehen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, aus einer mittels einer Induktionsheizspule
auf einem Podest erzeugten Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß als Podest ein kristalliner Stab vorgesehen ist, der an seiner
Oberfläche mehrere zur Ziehrichtung zumindest angenähert parallel verlaufende Schlitze aufweist»
2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Schlitze, gemessen am Durchmesser des kristallinen
Stabes, gering ist.
3» Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einem Stabdurchmesser von etwa 100 mm die Tiefe der Schlitze etwa 4 bis 5 mm beträgt.
4» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich
die Schlitze über die gesamte länge des Stabes erstrecken.
Hinwels: Diese Untertage (Beschreibung und Schutzanspr.) 1st die zuletzt eingereichte; sie weicht von der Wort'
ftKSMn« der ursprünglich eingereichten Unterlagen ab. Die rechtliche »edeutung der Abweichung ist nicht geprüft.
Die unjprimglich eingereichten Unterlegen befinden sich In den Amtsakten. SI« können jederzeit ohne Nachweis
rechtlichen Iniwesses gebührenfrei eingesehen werden. Auf Antiag werden hiervon auch Fotokopien oder f ilm-
zu den üblichen Preisen geliefert. Deutsches Patentamt, Gebrauchsmusterstelle.
KL/O a
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES50118U DE1972928U (de) | 1964-09-12 | 1964-09-12 | Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES50118U DE1972928U (de) | 1964-09-12 | 1964-09-12 | Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1972928U true DE1972928U (de) | 1967-11-23 |
Family
ID=33379777
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES50118U Expired DE1972928U (de) | 1964-09-12 | 1964-09-12 | Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1972928U (de) |
-
1964
- 1964-09-12 DE DES50118U patent/DE1972928U/de not_active Expired
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3316547C2 (de) | Kalter Tiegel für das Erschmelzen nichtmetallischer anorganischer Verbindungen | |
DE1769481C3 (de) | Verfahren zum Ziehen eines einkristallinen Körpers aus der Schmelze eines kongruent und hochschmelzenden Materials und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Anm: Tyco Laboratories Inc., Waltham, Mass. (V.StA.) | |
DE69204198T2 (de) | Czochralsky-Verfahren unter Verwendung eines Bauelementes zum Abschirmen der Strahlung der Rohmaterial-Schmelzlösung und Vorrichtung hierfür. | |
DE2242111B2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Gußstücken mit gerichtet erstarrtem Gefüge | |
DE1061527B (de) | Verfahren zum zonenweisen Umschmelzen von Staeben und anderen langgestreckten Werkstuecken | |
EP0527477A1 (de) | Verfahren zur Regelung des Sauerstoffgehaltes in Siliciumkristallen | |
DE2059713A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiter-Einkristallen nach der Czochralski-Methode | |
DE3709731A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur einkristallzuechtung | |
DE1444530B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von stabförmigem, einkristallinen Halbleitermaterial | |
DE2245250A1 (de) | Vorrichtung zum ziehen von kristallen, vorzugsweise einkristallen aus der schmelze | |
DE19922736C2 (de) | Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls | |
DE1972928U (de) | Vorrichtung zum ziehen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes, aus einer schmelze. | |
DE3709729C2 (de) | ||
DE1218412B (de) | Verfahren zum Herstellen von einkristallinem Halbleitermaterial | |
DE1162329B (de) | Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere dendritischen Halbleiterkoerpern und Vorrichtung zur Durchfuehrung dieses Verfahrens | |
DE1809242A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von monokristallinen Koerpern von Halbleitermaterialien | |
DE1935372C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen eines kristallinen Körpers vorbestimmten Querschnitts aus einer Schmelze | |
DE2332388C2 (de) | Verfahren zur Herstellung stabförmiger Einkristalle und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1907374B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines bandförmigen Einkristalls aus Korund und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2306755C2 (de) | Vorrichtung zum Herstellen von Einkristallen aus am Schmelzpunkt leicht zersetzlichen halbleitenden Verbindungen | |
DE102009027436A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Züchtung von Kristallen aus elektrisch leitenden Schmelzen, die in der Diamant- oder Zinkblendestruktur kristallisieren | |
AT226782B (de) | Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, insbesondere bandförmigen Halbleiterkörpern aus einer Halbleiterschmelze und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE1960088C3 (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes | |
DE1240825B (de) | Verfahren zum Ziehen von Einkristallen aus Halbleitermaterial | |
DE1275996B (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen |