Claims (1)
Erfindungsanspruch:Invention claim:
1. Vorrichtung zur Herstellung versetzungsfreier Halbleiterkristalle, insbesondere Siliciumeinkristalle, die aus einer in einem Tiegel befindlichen Schmelze unter Schutzgasatmosphäre gezogen werden, gekennzeichnet dadurch, daß koaxial zur Achse des Halbleiterkristalls (1) ein Zylinder (4) angeordnet ist, dessen Länge S seinem Durchmesser ist und der an seiner Innenseite in gleichmäßigem Abstand angeordnete ringförmige Lamellen (5) aufweist, deren Außenradius mit dem Innenradius des Zylinders (4) übereinstimmt.1. Apparatus for producing dislocation-free semiconductor crystals, in particular silicon monocrystals, which are drawn from a melt contained in a crucible under a protective gas atmosphere, characterized in that coaxially to the axis of the semiconductor crystal (1), a cylinder (4) is arranged whose length S is its diameter and at its inside evenly spaced annular lamellae (5) whose outer radius coincides with the inner radius of the cylinder (4).
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung versetzungsfreier Halbleiterkristalle, insbesondere Siliciumeinkristalle, die in einem Rezipienten unter Schutzgas gezüchtet werden.The invention relates to an apparatus for producing dislocation-free semiconductor crystals, in particular silicon monocrystals, which are grown in a recipient under protective gas.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist allgemein bekannt, daß bei der Herstellung versetzungsfreier Halbleiterkristalle mit zunehmendem Durchmesser des Kristalls die Wärmeabführung an der Phasengrenze Schmelze-Kristall geringer wird. Dadurch entstehen an der Phasengrenze kleine Temperaturgradienten, die die Wachstumsgeschwindigkeit des Kristalls beeinträchtigen. Zur Züchtung von Einkristallen nach dem Czochralskiverfahren ist es bekannt, mittels eines koaxial zum Einkristall angeordneten Rohres das Schutzgas über die Schmelze und in radialer Richtung wieder nach außen zu leiten. (DD-WP 144571). Diese Vorrichtung istzwargeeignet,Verunreinigungen, beispielsweise Kohlenstoff, im Einkristall zu vermindern, hat aber den Nachteil, daß durch die an dem Rohr entstehende Reflexion die Wärmeabgabe des Einkristalls an die Umgebung behindert wird. Zur Herstellung von Einkristallen aus einer in einem Tiegel befindlichen Schmelze ist es bekannt, thermische Schwankungen mittels einer Abschirmplatte zu unterdrücken (DE-OS 2137088). Diethermischen Verhältnisse an der Phasengrenze des Kristalls werden dadurch jedoch nicht beeinflußt, so daß eine Vergrößerung derTemperaturgradienten im wachsenden Kristall und damit eine Erhöhung der Wachstumsgeschwindigkeit nicht erzielt werden.It is well known that in the production of dislocation-free semiconductor crystals with increasing diameter of the crystal, the heat removal at the melt-crystal phase boundary becomes smaller. This results in small temperature gradients at the phase boundary that affect the growth rate of the crystal. For the growth of single crystals according to the Czochralski method, it is known to conduct the protective gas via the melt and in the radial direction to the outside again by means of a tube arranged coaxially with the monocrystal. (DD-WP 144571). This device is suitable for reducing impurities, for example carbon, in the monocrystal, but has the disadvantage that the reflection produced by the tube hinders the heat emission of the monocrystal to the environment. For the production of single crystals from a melt located in a crucible, it is known to suppress thermal fluctuations by means of a shielding plate (DE-OS 2137088). However, diethermal ratios at the phase boundary of the crystal are not affected thereby, so that an increase in the temperature gradients in the growing crystal and thus an increase in the growth rate are not achieved.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur ökonomischen und qualitätsgerechten Herstellung versetzungsfreier Halbleiterkristalle.The object of the invention is to provide a device for the economic and quality production of dislocation-free semiconductor crystals.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln zur Herstellung versetzungsfreier Halbleiterkristalle, insbesondere Siliciumeinkristalle, wobei unter Berücksichtigung der Schutzgaszuführung eine ausreichende Wärmeabführung von der kristallisierenden Phasengrenze gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß koaxial zur Achse des Halbleiterkristalls ein Zylinder angeordnet ist, dessen Länge S seinem Durchmesser ist und der an seiner Innenseite in gleichmäßigem Abstand angeordnete ringförmige Lamellen aufweist, deren Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Zylinders übereinstimmt.The invention has for its object to develop a device for producing dislocation-free semiconductor crystals, in particular silicon monocrystals, taking into account the inert gas supply sufficient heat dissipation is ensured by the crystallizing phase boundary. According to the invention the object is achieved in that coaxially to the axis of the semiconductor crystal, a cylinder is arranged, whose length S is its diameter and which has at its inner side evenly spaced annular lamellae whose outer diameter coincides with the inner diameter of the cylinder.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt so, daß die vom Halbleiterkristall ausgehende Wärmestrahlung von den Lamellen mehrfach reflektiert und schließlich fast vollständig absorbiert wird.The device according to the invention acts in such a way that the thermal radiation emanating from the semiconductor crystal is reflected several times by the lamellae and finally almost completely absorbed.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and a drawing. Fig. 1 shows the device according to the invention in section.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus dem Zylinder 4, der an seiner Innenseite mit ringförmigen Lamellen 5 versehen ist. Das Material des Zylinders 4 ist Molybdän. Zur Herstellung von Siliciumeinkristallen nach dem Czochralskiverfahren aus einer in einem Tiegel 2 befindlichen Schmelze 3 wird erfindungsgemäß oberhalb der Schmelze 3 in einem Abstand von 20cm zur Schmelze 3 der Zylinder 4 von 40 cm Länge und mit einem Durchmesser von 30 cm parallel zur Achse des wachsenden Kristalls 1 angeordnet. An der Innenwand des Zylinders 4 sind in gleichem Abstand zueinander 14 ringförmige Lamellen 5 angebracht, deren Außendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Zylinders 4 übereinstimmt und deren Innendurchmesser 16cm beträgt.The device according to the invention consists of the cylinder 4, which is provided on its inside with annular blades 5. The material of the cylinder 4 is molybdenum. For the production of silicon single crystals according to the Czochralskiverfahren from a melt located in a crucible 3 3, the cylinder 4 of 40 cm in length and with a diameter of 30 cm parallel to the axis of the growing crystal according to the invention above the melt 3 at a distance of 20cm to the melt 3 1 arranged. On the inner wall of the cylinder 4 14 annular slats 5 are mounted at the same distance from each other, whose outer diameter coincides with the inner diameter of the cylinder 4 and whose inner diameter is 16cm.
Nach dem Verfahren von Czochralski wird der Siliciumeinkristall 1 zunächst bei unbeeinflußter Wärmeabführung gezogen. Ist der Kristall 1 so weit gewachsen, daß er von dem mit den Lamellen 5 versehenen Zylinder 4 umgeben ist, tritt eine deutliche Wärmeabgabe vom Kristall 1 an die Umgebung durch Strahlung und Wärmeübergang zum Schutzgas ein. Das zwischen dem Siliciumeinkristall 1 und dem Innenrand der Lamellen 5 hindurchströmende Schutzgas bewirkt eine zusätzliche Kühlung des Kristalls 1.According to the method of Czochralski, the silicon monocrystal 1 is first drawn with uninterrupted heat dissipation. If the crystal 1 has grown so far that it is surrounded by the cylinder 4 provided with the lamellae 5, a clear heat emission from the crystal 1 to the environment occurs by radiation and heat transfer to the protective gas. The protective gas flowing through between the silicon monocrystal 1 and the inner edge of the lamellae 5 causes additional cooling of the crystal 1.