AT222696B - Vorrichtung zur Schmelzbehandlung von Halbleitermaterial zur Verwendung in elektrischen Halbleitervorrichtungen - Google Patents
Vorrichtung zur Schmelzbehandlung von Halbleitermaterial zur Verwendung in elektrischen HalbleitervorrichtungenInfo
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Description
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Vorrichtung zur Schmelzbehandlung von Halbleitermaterial zur Verwendung in elektrischen Halbleitervorrichtungen
Die Erfindung beziehtsich auf eine Vorrichtung zur Behandlung schmelzbaren Materials, insbesondre- re von Haltleitermaterial wie Germanium und Silizium.
Beider Verarbeitung wird das Halbleitermaterial mindestens. einmal geschmolzen. So wird beispiels- weise das Zonenreinigen von Germanium oder Silizium so ausgeführt, dass eine Schmelzzone durch das
Material von einem Ende des Stabes bis zum andern hindurchbewegt wird. Auch ist es in vielen Fällen er- forderlich, das in Pulverform oder kleinkörnig anfallende Germanium oder Silizium in die Form eines zu- sammenhängenden Stabes zu bringen, indem man die Körnchen oder das Pulver schmilzt und das Material in Stabform giesst, so dass die Zonenreinigung am Stab ausgeführt werden kann.
Bei jedem Verfahren, bei dem der Halbleiter geschmolzen wird, muss das Material für den zu ver- wendenden Tiegel besonders sorgfältig ausgewählt werden, weil selbst kleinste Verunreinigungen die Ei- genschaften des Halbleitermaterials stark verändern. Besonders Silizium nimmt in geschmolzenem Zu- stande leicht Verunreinigungen auf. Bisher wurden Tiegel aus reinem Graphit oder Quarz zum Schmelzen von Germanium oder Silizium verwendet. Es ist jedoch sehr schwierig, Quarz- und Graphittiegel von Ver- unreinigungen völlig freizuhalten.
Es wirdz. B. gemäss der USA-Patentschrift Nr. 2, 801, 192 das halbleitende Material in einem Graphittiegel in einem Quarzgefäss, dessen Aussenwand gekühlt ist, geschmolzen. Bei dieser Ausführungsform ist die Leitfähigkeit des Graphittiegels naturgemäss nicht gross. Es wird hiebei nicht die Tiegelwand, sondern die Wand eines den Tiegel aufnehmenden Gefässes gekühlt.
Weiters wird gemäss der franz. Patentschrift Nr. 1. 141. 561 das Halbmaterial auf einem Platinband zonengeschmolzen, welches sich in einem Behälter, aus z. B. Pyrex, befindet, wobei die Wand des Behälters hohl ist und gekühlt wird. Das Halbleitermaterial kommt mit der Behälterwand nicht in Berührung.
Die Behälterwand ist naturgemäss nichtleitend.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Schmelzbehandlung von Halbleitermaterial zur Verwendung in elektrischen Halbleitervorrichtungen, insbesondere zum Zonenschmelzen von Halbleitermaterial mit einem das Halbleitermaterial aufnehmenden Tiegel und einer Heizvorrichtung, wobei die Tiegelwand mindestens in einer begrenzten feststehenden oder beweglichen Zone und das durch Schmelzbehandlung zu verbessernde Material mindestens in einer begrenzten feststehenden oder beweglichen Zone von Heizströmen, vorzugsweise elektrisch induzierten Heizströmen, durchflossen und damit erhitzt werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus einem langgestreckten, insbesondere bootartigen Gefäss ausgebildete Tiegel aus einem Material mit grosser elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer, Silber oder Gold, vorzugsweise aus hochpoliertem Silber,
besteht und die Tiegel- wand durch eine Kühl flüssigkeit, vorzugsweise eine in der gleichen Tiegelwand zirkulierende Kühlflüssig- keit, gekühlt wird.
Nach der weiteren Erfindung ist vorgesehen, dass zur induktiven Erhitzung eine Spule vorgesehen ist, deren Lage zum Tiegel und deren Grösse des sie durchfliessenden Stromes so eingestellt bzw. bemessen ist, dass die elektromagnetischen Felder des Spulenstromes und des im Metall des Tiegels induzierten Stromes den Kontakt zwischen dem zu schmelzenden Material und dem Tiegel unterbrechen.
Man verwendet Kupfer, Silber und Gold als Tiegelmaterial, weil diese Metalle eine grosse elektrische und thermische Leitfähigkeit besitzen. Silber ist am vorteilhaftesten, weil es die grösste Leitfähig- keit besitzt und so gut poliert werden kann. dass die Wärmestrahlung in die Schmelze reflektiert wird.
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EMI2.1
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Das Silizium 7 befindet sich in einem Tiegel l von der oben beschriebenen Art. Die Kupferrohrc 3 führen mitten durch rohrförmige Stützen 8, die an den Endplatten 9 befestigt sind. Ein Quarzrohr 5 umgibt den Schmelztiegel 1 und ist mit den Endplatten 9 gasdicht verbunden. Die Endplatten 9 sind auf einer Plattform 10 befestigt, die auf Rädern 11 ruht, welche auf den Schienen 12 laufen. An der Plattform 10 ist eine Mutter befestigt, die auf der Transportschraube 14 sitzt, welche durch das Getriebe 15 des Motors 16 gedreht wird. Der biegsame Schlauch 17 dient zur Zuleitung des Kühlwassers über die Kupferrohre 3 in die hohlen Wände des Tiegels 1.
Mit dem biegsamen Schlauch 18 wird ein Schutzgas, z. B. Argon, durch das Quarzrohr 5 geleitet.
Die Geschwindigkeit des Motors 16, mit dem die Plattform 10 mit dem Tiegel 1 in de) Schutzgasatmo- sphare lurch die stationäre Heizspule bewegt wird, kann so verändert werden, dass das Zonenreinigungs- verfahren mit jeder gewünschten oder erforderlichen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Durch die Änderung der Drehrichtung des Motors 16 kann die Bewegungsrichtung des Tiegels mit dem Silizium geändert werden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Vorrichtung zur Schmelzbehandlung von Halbleitermaterial zur Verwendung in elektrischen Halbleitervorrichtungen, insbesondere zum Zonenschmelzen von Halbleitermaterial mit einem das Halbleitermaterial aufnehmenden Tiegel und einer Heizvorrichtung, wobei die Tiegelwand mindestens in einer begrenzten feststehenden oder beweglichen Zone und das durch Schmelzbehandlung zu verbessernde Material mindestens in einer begrenzten feststehenden oder beweglichen Zone von Heizströmen, vorzugsweise elektrisch induzierten Heizströmen, durchflossen und damit erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise aus einem langgestreckten, insbesondere bootartigen Gefäss ausgebildete Tiegel aus einem Material mit grosser elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer, Silber oder Gold, vorzugsweise aus hochpoliertem Silber,
besteht und die Tiegelwand durch eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise eine in dergleichen Tiegelwand zirkulierende Kühlflüssigkeitgekühltwird.
Claims (1)
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur induktiven Erhitzung eine Spule vorgesehen ist, deren Lage zum Tiegel und derenGrösse des sie durchfliessenden Stromes so eingestellt bzw. bemessen ist, dass die elektromagnetischen Felder des Spulen < tromes und des im Metall des Tiegels induzierten Stromes den Kontakt zwischen dem zu schmelzenden Material und dem Tiegel unterbrechen.
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