DD264031A1

DD264031A1 - ARRANGEMENT FOR PREVENTING HIGH FREQUENCY TRANSITIONS

Info

Publication number: DD264031A1
Application number: DD30524587A
Authority: DD
Inventors: Ullrich Erhard; Hans-Georg Doerrfeld
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1989-01-18

Abstract

Anordnung zur Verhinderung von Hochfrequenzdurchschlaegen am Induktor und dessen Zuleitungen bei der Herstellung versetzungsfreier Siliziumstaebe nach dem FZ-Verfahren, indem ein pulsierender oder kontinuierlicher Spuelgasstrom parallel zu den Stromzufuehrungen gefuehrt und ueber Austrittsoeffnungen in den Spalt zwischen Stromzufuehrungen und Induktorspalt eingebracht wird und dadurch die im Rezipienten vorhandenen staubartigen Partikel daran hindert, sich im Gebiet hoher Feldstaerken abzulagern. FigurArrangement for preventing Hochfrequenzdurchschlaegen the inductor and its leads in the production of dislocation-free Siliziumstaebe after FZ process by a pulsating or continuous Spuelgasstrom parallel to the Stromzufuehrungen guided and introduced via exit openings in the gap between power supply and Induktorspalt and thereby present in the recipient prevents particulate matter from depositing in the field of high field strength. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei der Herstellung emkristallmer Halbleitermatenalstabe, insbesondere versetzungsfreier Sihziumstabe nach dem FZ-Verfahren unter Verwendung hochfrequenzbeheizter Induktoren.The invention finds application in the production of semiconductor emitter semiconductors, in particular dislocation-free silicon rods by the FZ process using high-frequency-heated inductors.

Characteristic of the known state of the art

Es ist bekannt, daß wahrend des Ziehprozesses von Silizium chemische Reaktionen zwischen dem Halbleitermaterial und reaktiven Gasresten des Schutzgases auftreten. Die häufigsten Reaktionsprodukte sind Siliziumoxide, die von der Oberflache der flussigen Zone abdampfen und sich auf den nachstliegenden kalten Teilen als staubartige Schichten niederschlagen.It is known that chemical reactions between the semiconductor material and reactive gas residues of the shielding gas occur during the pulling process of silicon. The most common reaction products are silicon oxides, which evaporate from the surface of the liquid zone and precipitate on the next cold parts as dusty layers.

Diese Ablagerungen treten am Induktor und dort besonders am Spalt und den Stromzuführungen auf, weil hier ein starkes elektrisches Feld die Abscheidung begünstigt. Diese Ablagerungen erniedrigen die Durchbruchsfestigkeit, da lose Teilchen Brücken oder lonisationsspitzen bilden, die einen Lichtbogendurchbruch einleiten. Dieser führt stets zu einem Abbruch des ordnungsgemäßen Zuchtungsregimes. Die den Durchbruch fördernden Ablagerungen müssen im Bereich des Spulenspaltes und der Stromzufuhrungen verhindert werdenThese deposits occur at the inductor and there especially at the gap and the power supply, because here a strong electric field favors the deposition. These deposits reduce breakthrough resistance because loose particles form bridges or ionization peaks that initiate an arc burst. This always leads to a termination of the proper breeding regime. The breakthrough promoting deposits must be prevented in the coil gap and the Stromzufuhrungen

Als Mittel dafür wird der Gasstrom des Spulgases benutzt, das kondensierende Dampfe und feste Teilchen aus dem spannungsgefahrdeten Raum fernhalt oder abgelagerte Partikel wegtragt, bevor sie die fur den Durchbruch kritische Große erreicht haben.The means used for this purpose are the gas flow of the sparge gas, which removes condensing vapor and solid particles from the danger-laden space or removes deposited particles before they have reached the critical size for the breakthrough.

In den bekannten Losungen wird das gefährdete Gebiet durch eingefugte Isolatoren geschützt. Die volle Wirksamkeit tritt jedoch erst bei Erreichen von hohen Schmelzleistungen auf, da die Prozeßwarme eine Reinigung der Isolatoroberflachen bewirkt. Das ist bei gewissen Prozeßbedingungen (Dunnhals u a.) nicht immer gegeben Ein anderer Mangel ist die mechanische Empfindlichkeit des Isolators, speziell beim Ein- und Ausbau des Induktors.In the known solutions, the endangered area is protected by inserted insulators. However, the full effectiveness only occurs when high melting powers are reached, since the process heat causes a cleaning of the insulator surfaces. This is not always the case under certain process conditions (Dunnhals et al.) Another shortcoming is the mechanical sensitivity of the insulator, especially when installing and removing the inductor.

Das Einblasen von Gasen in das Gebiet der flussigen Zone (DE 2020182) zum Zweck des Dotierens wird vielfach beschrieben. Die Gasmenge ist jedoch gering, da Kuhleffekte vermieden werden müssen Die Austrittsöffnungen der Gasdusen sind auf die flussige Zone gerichtet, da der Gasstrom den Dotierstoff zur Reaktion auf die Oberflache bringen und eine Dotierung der festen Stabteile nicht erfolgen soll.The injection of gases into the area of the liquid zone (DE 2020182) for the purpose of doping is described many times. However, the amount of gas is low, since cooling effects must be avoided. The outlet openings of the gas nozzles are directed onto the liquid zone, since the gas flow brings the dopant to the surface to react and doping of the solid rod parts should not take place.

Das Einblasen von Loschgasgemischen in den Raum der koaxialen Anschlußflansche und der Stromzufuhrungen (DD 152948) geht von Gemischen des Schutzgases aus, wovon eine Komponente — der Wasserstoff—die Qualität des Knstallmatenals vermindert und deshalb fur höchste Anforderungen nicht brauchbar ist.The injection of Loschgasgemischen in the space of the coaxial connection flanges and the Stromierungen (DD 152948) is based on mixtures of inert gas, of which a component - the hydrogen-the quality of Knstallmatenals reduced and therefore unusable for highest requirements.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es. Hochfrequenzdurchschlage in allen Zuchtungsphasen zu verhindern und eine wesentliche Verbesserung der Ausbringungsquote zu erreichen.The aim of the invention is. Prevent high-frequency breakthroughs in all stages of breeding and achieve a significant improvement in the rate of application.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Rezipienten vorhandenen staubartigen Partikel daran zu hindern, sich im Gebiet hoher Feldstarken abzulagernThe object of the invention is to prevent the dusty particles present in the recipient from depositing in the area of high field strength

Erfindungsgemaß wird das dadurch erreicht, daß der Schutzgasstrom so gefuhrt wird, daß er in dem Gebiet hoher Feldstarke eine möglichst hohe Geschwindigkeit hat und damit Staubpartikel forttragt Dazu wird der Schutzgasstrom unmittelbar in den Spulenspalt gefuhrt Die Zuleitungen zur Spule sind so ausgeführt, daß sie parallel zur Kuhlwasserzufuhrung auch einen Kanal für den Schutzgasstrom tragen Aus diesem Kanal wird durch mehrere Bohrungen der Schutzgasstrom direkt in den Spulenspalt geblasen Der Durchmesser der Bohrungen wird so dimensioniert, daß sich eine hohe Austnttsgeschwindigkeit des Gases ergibt Damit werden anhaftende Teilchen sicher entfernt, gleichzeitig wird verhindert, daß die in der Atmosphäre schwebenden Staubteilchen vom elektrostatischen Feld angezogen und im Spalt abgelagert werden können Da staubfreies SchutzgasAccording to the invention this is achieved in that the protective gas flow is guided so that it has the highest possible speed in the field of high field strength and thus carries away dust particles For this, the protective gas flow is guided directly into the coil nip The leads to the coil are designed so that they parallel to Kuhlwasserzufuhrung also carry a channel for the inert gas flow from this channel is blown through several holes, the protective gas flow directly into the coil nip The diameter of the holes is dimensioned so that a high Austnttsgeschwindigkeit of the gas results in adhering particles are safely removed, while preventing The dust particles floating in the atmosphere can be attracted to the electrostatic field and deposited in the gap. Dust-free protective gas

zugeführt wird, bildet sich um die Austrittsdüsen ein staubfreier Raum. Weiterhin wird die Konvektionsströmung, die sich durch Erhitzung des Gases in der Nähe der flüssigen Zone bildet und bevorzugt Staub auf die Spule tragen könnte, unterbrochen. Falls die durch die der Zuführung erreichte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit nicht ausreichen sollte, kann der Schutzgasstrom auch impulsartig durch die Bohrungen geblasen werden, um die Spülwirkung zu erhöhen.is fed, forms a dust-free space around the outlet nozzles. Furthermore, the convection flow, which forms by heating the gas in the vicinity of the liquid zone and could preferably carry dust on the coil, interrupted. If the increase in the flow rate achieved by the supply should not be sufficient, the protective gas flow can also be pulsed through the bores in order to increase the rinsing effect.

embodiment

Das Ausführungsbeispiel soll anhand einer Figur erläutert werden.The embodiment will be explained with reference to a figure.

Die hochfrequente Heizleistung wird außerhalb des Rezipienten erzeugt und über eine koaxiale Durchführung 1 in den Rezipienten eingeführt. Innerhalb des Rezipienten befindet sich eine Anschlußstelle 2 für den Induktor 3. Diese Anschlußstelle erlaubt den Wasserdurchtritt zur Kühlung des Induktors 4. Parallel zu diesen in die Schenkel gebohrten Wasserkanäle liegen an die Spülgasquelle angeschlossene Gaskanäle 5 die in Richtung Kristallachse blind enden und in Richtung der gegenüberliegenden Fläche des zweiten Schenkels Austrittsöffnungen 6 haben. Die Öffnungen sind etwa 10 Grad nach unten gerichtet, daß der Gasstrom die flüssige Zone nicht trifft, die thermisch aufsteigenden Gase jedoch nach unten wegdrückt. Der Gasstrom von etwa 400 Litern pro Stunde wird periodisch etwa alle 2 Minuten für einige Sekunden verstärkt um eventuell anhaftende Teilchen sicher aus dem Spalt zu blasen.The high-frequency heating power is generated outside the recipient and introduced via a coaxial feedthrough 1 in the recipient. Within the recipient there is a connection point 2 for the inductor 3. This connection point allows the passage of water to cool the inductor 4. Parallel to these drilled in the legs water channels are connected to the purge gas gas channels 5 which end blind in the direction of the crystal axis and in the direction of the opposite Surface of the second leg outlet openings 6 have. The openings are directed downwards by about 10 degrees, so that the gas flow does not hit the liquid zone, but pushes down the thermally rising gases. The gas flow of about 400 liters per hour is periodically increased approximately every 2 minutes for a few seconds to safely blow any adhering particles out of the gap.

Claims

1. An arrangement for preventing high-frequency breakdowns on the inductor and its leads in the production of dislocation-free silicon rods by the FZ method, characterized in that a pulsating or continuous flushing gas flow is guided parallel to the power supply lines and introduced through outlet openings in the gap between power supply lines and inductor gap.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the number and diameter of the Austrittsoffnungen increase according to the thermal conditions for Zuchtungsachse out.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the channel of the gas guide consists of insulating material and is supported on a leg.