DE102008035439A1 - Device for breeding crystals from electroconductive melts, comprises breeding chamber having a vertical chamber wall and a chamber base, and a crucible and a heating unit, which are arranged in the breeding chamber - Google Patents
Device for breeding crystals from electroconductive melts, comprises breeding chamber having a vertical chamber wall and a chamber base, and a crucible and a heating unit, which are arranged in the breeding chamber Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008035439A1 DE102008035439A1 DE200810035439 DE102008035439A DE102008035439A1 DE 102008035439 A1 DE102008035439 A1 DE 102008035439A1 DE 200810035439 DE200810035439 DE 200810035439 DE 102008035439 A DE102008035439 A DE 102008035439A DE 102008035439 A1 DE102008035439 A1 DE 102008035439A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- chamber
- breeding
- coil
- coils
- current
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000155 melt Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 28
- 238000009395 breeding Methods 0.000 title abstract description 33
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 title abstract description 33
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
-
- 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)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kristallen aus elektrisch leitenden Schmelzen.The The invention relates to a device for producing crystals from electrically conductive melts.
Zur
günstigen Beeinflussung von Kristallisationsprozessen werden
bekanntlich Magnetfelder eingesetzt, die schädliche Konvektionsinstabilitäten der
Schmelze dämpfen oder aber Durchmischungen intensivieren,
wodurch ein erniedrigter Verunreinigungsgrad in die kristallisierende
Phase eingebaut wird (vgl.
Deshalb
sind auch Vorrichtungen zur Herstellung von Kristallen bekannt,
bei denen der im Heizer fließende Strom gleichzeitig zur
Erzeugung von instationären Magnetfeldern benutzt wird
(vgl.
In
Für die Erzeugung vorteilhafter rotationssymmetrischer Wandermagnetfelder ist nur der Strom wichtig, der in der Spule fließt. Der in den Stromzuführungen fließende Strom erzeugt Inhomogenitäten im Magnetfeld, die sich auch in einer inhomogenen Kräfteverteilung niederschlagen. Bei Züchtungsverfahren, bei denen weder das Züchtungsgefäß noch der Kristall rotiert, beim Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren (VGF-Verfahren), Bridgman-Verfahren, Heat-Exchanger-Verfahren oder beim Blockerstarrungsverfahren, sind sowohl der Auftrieb (durch heißere Zonen in der Schmelze in der Nähe der Heizer), als auch Lorentzkräfte von entscheidender Bedeutung für die Form der Phasengrenze. Man strebt hier eine möglichst ebene Form der Phasengrenze an, um Spannungen im Kristall zu minimieren. Eine ebene Phasengrenze ist auch insbesondere im Randbereich zum Tiegel für die Herstellung von Einkristallen wichtig, um hier die Entstehung von polykristallinem Wachstum zu verhindern. Dazu sind streng rotationssymmetrische Magnetfelder erforderlich.For the generation of advantageous rotationally symmetric traveling magnetic fields only the current flowing in the coil is important. Of the generates current flowing in the power supply lines Inhomogeneities in the magnetic field, which are also in an inhomogeneous Defeat the distribution of forces. In breeding procedures, where neither the breeding vessel nor the crystal rotates in the vertical gradient freeze method (VGF method), Bridgman method, heat exchanger method or block solidification method, are both the buoyancy (due to hotter zones in the melt near the stoker), as well as Lorentz forces crucial for the shape of the phase boundary. One strives here for the most even possible form of the phase boundary to minimize stresses in the crystal. A flat phase boundary is also particularly in the edge region of the crucible for the Production of single crystals important here to the emergence of To prevent polycrystalline growth. These are strictly rotationally symmetric Magnetic fields required.
Die
im Stand der Technik u. a. in
Im Stand der Technik werden auch winkelförmige Stromzuführungen mit horizontalen und vertikalen Abschnitten vorgeschlagen, die aber einen vergrößerten Freiraum (Innendurchmesser) des Kessels und eine komplizierte Geometrie der Isolationskörper erfordern.in the The prior art also angular power supply but with horizontal and vertical sections an enlarged clearance (inner diameter) of the boiler and require a complicated geometry of the insulation body.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kristallen aus elektrisch leitenden Schmelzen bereitzustellen, mit der unerwünschte Induktionsströme in der Schmelze verhindert werden und mit der die Qualität der herzustellenden Kristalle verbessert wird.task The invention is an apparatus for producing crystals to provide from electrically conductive melts, with the unwanted Induction currents are prevented in the melt and which improves the quality of the crystals to be produced becomes.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.The Task is solved with a device with the features of claim 1.
So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Züchtung von Kristallen aus elektrisch leitenden Schmelzen, mit einer Züchtungskammer, die eine vertikale Kammerwand und einen Kammerboden aufweist, in der Züchtungskammer ein die Schmelze enthaltener Tiegel und eine den Tiegel umgebende Heizeinrichtung angeordnet sind, welche als Mehrspulenanordnung von übereinander angeordneten Spulen mit mehreren Spulenwindungen ausgeführt ist und die der gleichzeitigen Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes dient, an den Spulen Stromzuführungen angeordnet sind, die mit einer außerhalb der Züchtungskammer angeordneten Stromversorgungseinrichtung elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführungen mit Stromdurchführungselementen verbunden sind, die durch die vertikale Kammerwand der Züchtungskammer geführt sind, wobei die Stromzuführungen horizontal zwischen den Spulen und der Kammerwand angeordnet sind, oder die Stromzuführungen mit ineinander gestellten, um die Heizeinrichtung herum angeordneten Hohlzylindern verbunden sind, die Hohlzylinder mit Stromdurchführungselementen verbunden sind, die durch den Kammerboden der Züchtungskammer geführt sind.Thus, the apparatus according to the invention for growing crystals of electrically conductive melts, with a growth chamber having a vertical chamber wall and a chamber bottom, in the growth chamber, a crucible containing the melt and a surrounding the crucible Heating device are arranged, which is designed as a multi-coil arrangement of superimposed coils having a plurality of coil windings and the simultaneous generation of a traveling magnetic field, are arranged on the power supply leads, which are electrically connected to a power supply device arranged outside the cultivation, characterized in that the Power supply lines are connected to current feedthrough elements which are guided through the vertical chamber wall of the cultivation chamber, wherein the power supply lines are arranged horizontally between the coils and the chamber wall, or the power supply lines are connected to one another, arranged around the heater hollow cylinders, the hollow cylinder connected to current feedthrough elements are, which are passed through the chamber bottom of the culture chamber.
Die Erfindung bietet zwei Lösungen an, unerwünschte Inhomogenitäten im Magnetfeld zu verhindern: Die erste Lösung sieht vor, dass die Stromzuführungen als im Wesentlichen waagerecht angeordnete Stromschienen ausgebildet sind, die in dieser Anordnungsweise, nämlich waagerecht über Stromdurchführungselemente aus der Züchtungskammer geführt werden. Vertikale Stromzuführungsabschnitte existieren bei dieser Lösungsvariante innerhalb der Züchtungskammer nicht mehr. Bei Ausführung der Stromzuführungen mit lediglich horizontalen Stromzuführungsabschnitten wird eine Induktion von Strömen, die aus dem Stromfluss von zusätzlichen vertikalen Stromzuführungsabschnitten herrühren, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, und die zu Asymmetrien des mit dem Spulenheizer erzeugten Flusses führen würde, verhindert. Die Stromzuführungen bestehen aus hochtemperaturfestem Material, vorzugsweise aus Graphit oder aus Carbonfaserverbundwerkstoff (CFC).The Invention offers two solutions, unwanted To prevent inhomogeneities in the magnetic field: the first Solution provides that the power supplies as formed substantially horizontally arranged busbars are in this arrangement, namely horizontally over Current passage elements led out of the breeding chamber become. Vertical power supply sections exist in this solution variant within the culture chamber no more. When carrying out the power supply with only horizontal power supply sections an induction of currents resulting from the current flow of additional vertical power supply sections come as they are known in the art, and which lead to asymmetries in the flow generated by the coil heater would, prevented. The power supply exist made of high temperature resistant material, preferably graphite or made of carbon fiber composite material (CFC).
Bei der zweiten Lösung sind die Stromzuführungen aus horizontalen (waagerechten) und vertikalen Stromzuführungsabschnitten gebildet. Die vertikalen Abschnitte haben eine besondere Ausgestaltung: Sie sind erfindungsgemäß als Hohlzylinder ausgeführt. Diese Ausgestaltung dient dem Ziel einer Symmetrierung der magnetischen Wanderfelder. Um mehrere Stromzuführungen für die Spulensegmente zu garantieren, werden Hohlzylinder mit unterschiedlichen Durchmessern ineinander gesteckt, jedoch ohne miteinander elektrisch zu kontaktieren. Der Vorteil einer solchen Zuleitungsmodifikation ist nicht nur eine perfekte Rotationssymmetrie und ein verringerter elektrischer Widerstand sondern auch die Einsparung zusätzlicher thermische Isolationskörper, da Zuführungen solcher Konfiguration gleichzeitig vorteilhafte thermische Isolationsqualität aufweisen.at the second solution are the power supplies off horizontal (horizontal) and vertical power supply sections educated. The vertical sections have a special design: They are designed according to the invention as a hollow cylinder. This embodiment serves the purpose of symmetrizing the magnetic Traveling fields. To several power supply for To guarantee the coil segments are hollow cylinders with different Diameters inserted into each other, but without each other electrically to contact. The advantage of such a supply line modification is not only a perfect rotational symmetry and a reduced electrical resistance but also saving additional thermal insulation bodies, since such supplies Configuration at the same time advantageous thermal insulation quality exhibit.
Die Anordnung eines Hohlzylinders als vertikaler Stromzuführungsabschnitt hat folgenden weiteren Vorteil: Innerhalb des Hohlzylinders (Raum des Innendurchmessers) wird kein magnetisches Feld erzeugt. Deshalb wird um die Heizeinrichtung herum nur das durch die Spulen erzeugte Magnetfeld wirksam.The Arrangement of a hollow cylinder as a vertical power supply section has the following further advantage: Inside the hollow cylinder (room the inner diameter) no magnetic field is generated. Therefore around the heater only that generated by the coils Magnetic field effective.
Zur Erzeugung von magnetischen Wanderfeldern eignet sich eine Spulenanordnung von mindestens zwei Spulen.to Generation of magnetic traveling fields is a coil arrangement of at least two coils.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in denjenigen Kristallzüchtungsanlagen eingesetzt werden, die nach dem vertikalen Bridgman- bzw. Gradient-Freeze-Methode, aber auch nach dem Kyropolus- und Heat-Exchanger-Verfahren und dem Blockerstarrungsverfahren arbeiten. Diese Vorrichtung ist sowohl zur Züchtung von Einkristallen als auch zur Herstellung von polykristallinem Halbleitermaterial geeignet.The inventive device can in those Crystal growing systems are used, which after the vertical Bridgman or gradient freeze method, but also after the Kyropolus and Heat Exchanger method and the blocker solidification method work. This device is suitable both for breeding Single crystals as well as for the production of polycrystalline semiconductor material suitable.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous embodiments of the invention Device are included in the subclaims.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stromdurchführungselemente außerhalb der Züchtungskammer über Stromleitungen mit der Stromversorgungseinrichtung elektrisch verbunden sind. Die Stromzuführungen werden erfindungsgemäß bis zur Kammerwand der Züchtungskammer geführt, wo sie mit Stromdurchführungselementen kontaktiert sind. Die Stromdurchführungselemente sind durch die vertikale Kammerwand geführt. Sie bestehen vorzugsweise aus Kupfer und sind meistens wassergekühlt, um bei hohen Strömen die Wärmeverluste abzuführen. Sie sind von einem Isolierstoff umgeben, so dass sie gegenüber der Züchtungskammer isoliert sind. Neben der Funktion, den elektrischen Strom zu leiten, haben sie auch die Funktion, den Innenraum der Züchtungskammer gegenüber der Umgebung abzudichten. Außerhalb der Züchtungskammer sind die Stromzuführungen über Stromleitungen mit der Energieversorgungseinrichtung verbunden. Die Stromleitungen sind als Kupferkabel ausgebildet. Die magnetische Wirkung der kupfernen Stromleitungen auf die Schmelze ist wegen der abschirmenden Wirkung der metallischen Züchtungskammer vernachlässigbar gering.In A preferred embodiment of the invention provides that the current feedthrough elements outside the breeding chamber over Power lines electrically connected to the power supply device are. The power supplies are inventively until led to the chamber wall of the breeding chamber, where they are contacted with current feedthrough elements. The current feedthrough elements are guided through the vertical chamber wall. They persist preferably made of copper and are mostly water cooled, to dissipate the heat losses at high currents. They are surrounded by an insulating material, so they face each other the culture chamber are isolated. In addition to the function, To conduct the electric current, they also have the function, the Interior of the breeding chamber opposite the environment seal. Outside the breeding chamber are the power supply via power lines with the Energy supply device connected. The power lines are designed as a copper cable. The magnetic effect of the copper Power lines on the melt is because of the shielding effect the metallic growth chamber negligible.
In der anderen Lösungsvariante werden die Hohlzylinder zum Züchtungskammerboden geführt, wo sie mit Stromdurchführungselementen kontaktiert sind, die den gleichen Aufbau haben und die die gleiche Funktion wie die horizontal herausgeführten Stromzuführungen erfüllen.In the other solution variant, the hollow cylinder for Breeding chamber floor led, where they are with current feedthrough elements are contacted, who have the same structure and the same Function as the horizontally led out power supply fulfill.
Eine nächste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hohlzylinder aus Graphit gebildet sind. Die Hohlzylinder bestehen vorzugsweise aus Graphit oder einem anderen hochtemperaturbeständigen Material.A next preferred embodiment of the invention provides that the hollow cylinder of Gra phit are formed. The hollow cylinders are preferably made of graphite or other high temperature resistant material.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Hohlzylinder vorgesehen sind.In Another preferred embodiment of the invention is characterized characterized in that at least three hollow cylinders are provided.
Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine von den Spulenwindungen umschlossene Fläche eine beliebige geometrische Form aufweist.A Another preferred embodiment of the invention provides that a area enclosed by the coil turns any has geometric shape.
Die Heizeinrichtung kann aus zylinderförmigen Spulen gebildet sein, bei den die von den Spulenwindungen umschlossene Fläche demzufolge einen Kreis bildet. Es sind auch weitere geometrische Ausführungen der Heizeinrichtung denkbar. Beispielsweise kann die Heizeinrichtung aus Heizsegmenten mit viereckigen Heiz-Windungen oder oval geformten Heiz-Windungen bestehen oder eine beliebige andere Ausgestaltung aufweisen.The Heating device can be formed from cylindrical coils be, at the area enclosed by the coil turns area therefore forming a circle. There are also more geometric designs the heater conceivable. For example, the heater from heating segments with quadrangular heating coils or oval shaped ones Heating windings exist or any other configuration exhibit.
In einer nächsten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtung Stabilisierungselemente an den Spulenwindungen aufweist.In a next preferred embodiment of the invention is provided that the heater stabilizing elements has at the coil turns.
Durch das Anbringen der Stabilisierungselemente wird das Zusammensacken der mechanisch instabilen Heizerwindungen vermieden und ein weiterer Parameter zur Beeinflussung des thermischen und des magnetischen Feldes, nämlich variierende oder gleichbleibende Abstände zwischen den einzelnen Windungen, gegeben.By the attachment of the stabilizing elements will collapse the mechanically unstable Heizerwindungen avoided and another Parameters for influencing the thermal and the magnetic Field, namely varying or constant distances between the individual turns, given.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stabilisierungselemente als zylindrische Stäbe mit wenigstens einer nutförmigen Einkerbung ausgestaltet sind. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Stabilisierungselemente besteht darin, dass diese als zylindrische Stäbe mit nutförmigen Einkerbungen ausgebildet sind.A Another preferred embodiment of the invention provides that the Stabilizing elements as cylindrical rods with at least a groove-shaped notch are designed. A functional one Design of the stabilizing elements is that these as cylindrical rods with groove-shaped notches are formed.
Eine nächste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stabilisierungselemente als zylindrische Stäbe mit wenigstens zwei Plättchen ausgestaltet sind.A next preferred embodiment of the invention provides that the stabilizing elements as cylindrical rods are configured with at least two platelets.
In dieser weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Stabilisierungselemente sind die Stabilisierungselemente als zylindrische Stäbe mit darin enthaltenen Plättchen ausgebildet.In this further advantageous embodiment of Stabilizing elements are the stabilizing elements as cylindrical Formed bars with platelets contained therein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stabilisierungselemente koaxial entlang der Spulenaußenseite angeordnet sind, wobei die nutförmigen Einkerbungen in die Spulenwindungen der Spulen greifen oder die Plättchen zwischen den Spulenwindungen liegen.In a further preferred embodiment of the invention is provided in that the stabilizing elements are coaxial along the coil outside are arranged, wherein the groove-shaped notches in the coil turns of the coils grip or the platelets lie between the coil turns.
Die Stabilisierungselemente sorgen dafür, dass über die gesamte Länge der Heizeinrichtung bzw. einer Spulenlänge der Windungsabstand mechanisch stabil und konstant oder stabil und aufweitend bzw. verringernd zur Einstellung eines Temperaturgradienten gehalten wird.The Stabilizing elements ensure that over the entire length of the heater or a coil length the winding pitch mechanically stable and constant or stable and expanding or decreasing to set a temperature gradient is held.
Eine nächste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mindestens zwei Stabilisierungselemente vorhanden sind. Die Spulenwindungen der Heizeinrichtung werden durch das Anbringen von wenigstens zwei Stabilisierungselementen gestützt, die vorzugsweise in einem bestimmten Abstand angeordnet sind.A next preferred embodiment of the invention provides that at least two stabilizing elements are present. The Coil windings of the heater are by the attachment of supported at least two stabilizing elements, the are preferably arranged at a certain distance.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spulenwindungen spiralförmig oder stufenförmig ausgestaltet sind.A Another preferred embodiment of the invention provides that the Coil turns spiral or stepped are designed.
Die spiral- oder stufenförmig aufsteigenden Strombahnen, die die Spulen der Heizeinrichtung aus Reinstgraphit bilden, weisen einen bestimmten Windungsquerschnitt und bestimmte Windungsabstände auf, dass bei Stromdurchfluss bestimmter Stärke einerseits die Schmelztemperatur der jeweiligen Züchtungssubstanz erreicht bzw. bis zu ca. 100°C überschritten und andererseits mit gleicher Stromstärke aber optimierter Phasenverschiebung (Phasenwinkel) und Frequenz des Wechselstromes ein magnetisches Wanderfeld mit solchen Lorentzkräften erzeugt wird, die dem konvektionsbedingten Auftrieb in der Schmelze entgegengerichtet ist, diese aufhebt bzw. umkehrt oder der Konvektionsströmung in der Schmelze gleichgerichtet ist und diese verstärkt.The spiral or step ascending current paths, the the coils of the heater from pure graphite form, have a specific winding cross-section and certain winding distances on that on current flow of certain strength on the one hand the melting temperature of the respective breeding substance reached or exceeded up to about 100 ° C and on the other hand with the same amperage but more optimized Phase shift (phase angle) and frequency of the alternating current magnetic traveling field generated with such Lorentz forces which opposes the convection-induced buoyancy in the melt is, this reverses or reverses or the convection flow in the melt is rectified and reinforced.
In einer andere bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Windungsquerschnitt der Spulenwindungen eine beliebige geometrische Form aufweist. Der Querschnitt der Spulenwindungen kann rund, oval, eckig oder eine sonstige Geometrie aufweisen.In another preferred embodiment of the invention is provided, that a winding cross-section of the coil turns any has geometric shape. The cross section of the coil turns can be round, oval, square or any other geometry.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel und anhand von Zeichnungen näher erläutert.The Invention will be hereinafter in an embodiment and explained in more detail by means of drawings.
Es zeigenIt demonstrate
In
In
einer Züchtungskammer
Die
Heizeinrichtung
An
den Spulen
Die
Stabilisierungselemente
So
wird in
In
Zu
erkennen sind die innerhalb der Züchtungskammer
- 11
- Heizeinrichtungheater
- 1a1a
- SpuleKitchen sink
- 1b1b
- SpuleKitchen sink
- 1c1c
- SpuleKitchen sink
- 2a2a
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 2b2 B
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 2c2c
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 2d2d
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 2e2e
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 2f2f
- StromdurchführungselementCurrent through element
- 3a3a
- Stabilisierungselementstabilizing element
- 3b3b
- Stabilisierungselementstabilizing element
- 3c3c
- Stabilisierungselementstabilizing element
- 3d3d
- Stabilisierungselementstabilizing element
- 4a4a
- Stromzuführungpower supply
- 4b4b
- Stromzuführungpower supply
- 4c4c
- Stromzuführungpower supply
- 4d4d
- Stromzuführungpower supply
- 4e4e
- Stromzuführungpower supply
- 4f4f
- Stromzuführungpower supply
- 55
- Züchtungskammergrowing chamber
- 66
- Tiegelcrucible
- 77
- Schmelzemelt
- 88th
- Kristallcrystal
- 99
- Windung; Spulenwindungturn; coil turn
- 1010
- PlättchenTile
- 1111
- StromversorgungseinrichtungPower supply means
- 1212
- nutförmige Einkerbunggrooved notch
- 13a13a
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13b13b
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13c13c
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13d13d
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13e13e
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13f13f
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 13g13g
- Graphit-HohlzylinderGraphite hollow cylinder
- 1414
- (vertikale) Kammerwand(vertical) chamber wall
- 1515
- Kammerbodenchamber floor
- 16a16a
- Stromleitungpower line
- 16b16b
- Stromleitungpower line
- 16c16c
- Stromleitungpower line
- 16d16d
- Stromleitungpower line
- 16e16e
- Stromleitungpower line
- 16f16f
- Stromleitungpower line
- 16g16g
- Stromleitungpower line
- 17a17a
- Befestigungsmittelfastener
- 17b17b
- Befestigungsmittelfastener
- 17b17b
- Befestigungsmittelfastener
- 17c17c
- Befestigungsmittelfastener
- 17d17d
- Befestigungsmittelfastener
- 17e17e
- Befestigungsmittelfastener
- 17f17f
- Befestigungsmittelfastener
- 18a18a
- Befestigungsmittelfastener
- 18b18b
- Befestigungsmittelfastener
- 18c18c
- Befestigungsmittelfastener
- 18d18d
- Befestigungsmittelfastener
- 18e18e
- Befestigungsmittelfastener
- 18f18f
- Befestigungsmittelfastener
- La L a
- Spulenlängecoil length
- Lb L b
- Spulenlängecoil length
- Lc L c
- Spulenlängecoil length
- Windungsquerschnittwinding cross
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3750382 T2 [0003] - DE 3750382 T2 [0003]
- - DE 102007020239 A1 [0003, 0004, 0006] - DE 102007020239 A1 [0003, 0004, 0006]
- - DE 10349339 A1 [0004, 0004] - DE 10349339 A1 [0004, 0004]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - D. T. J. Hurle, Handbook of Crystal Growth, Vols. 2a–b, Elsevier, North-Holland 1994 [0002] - DTJ Hurle, Handbook of Crystal Growth, Vols. 2a-b, Elsevier, North Holland 1994 [0002]
- - K.-Th. Wilke, J. Bohr, Kristallzüchtung, H. Deutsch-Thun, Frankfurt a. M. 1988 [0002] - K.-Th. Wilke, J. Bohr, Crystal Growth, H. Deutsch-Thun, Frankfurt a. M. 1988 [0002]
- - P. Rudolph, J. Crystal Growth 310 (2008) 1298 [0003] - Rudolph, J. Crystal Growth 310 (2008) 1298 [0003]
- - H. Kasjanow et al., J. Crystal Growth 310 (2008) 1540 [0004] - H. Kasyanov et al., J. Crystal Growth 310 (2008) 1540 [0004]
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008035439A DE102008035439B4 (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Device for producing crystals from electrically conductive melts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008035439A DE102008035439B4 (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Device for producing crystals from electrically conductive melts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102008035439A1 true DE102008035439A1 (en) | 2010-01-28 |
DE102008035439B4 DE102008035439B4 (en) | 2011-06-16 |
Family
ID=41428765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102008035439A Expired - Fee Related DE102008035439B4 (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Device for producing crystals from electrically conductive melts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102008035439B4 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009046845A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-06-01 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Crystallization plant and crystallization process |
DE102011076860A1 (en) | 2011-06-01 | 2012-12-06 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Directional crystallization of silicon ingots, comprises charging crucible of crystallization system containing material to be processed, melting material, and setting stereometric temperature field with planar isothermal surfaces in melt |
EP2546392A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | Siltronic AG | Ring-shaped resistance heater for supplying heat to a growing single crystal |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3750382T2 (en) | 1986-04-28 | 1995-03-30 | Ibm | Growing a semiconductor crystal via variable melt rotation. |
JP2001163695A (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-19 | Hitachi Cable Ltd | Heater for growing single crystal and device for producing compound semiconductor single crystal using the same |
DE10349339A1 (en) | 2003-10-23 | 2005-06-16 | Crystal Growing Systems Gmbh | Crystal growing equipment |
US20070126015A1 (en) * | 2002-06-24 | 2007-06-07 | Cermet, Inc. | Semi-Insulating Bulk Zinc Oxide Single Crystal |
DE102007020239A1 (en) | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Device for the production of silicon crystals from electrically conductive melts, exhibits crucible having melt arranged in growth chamber, heating arrangement surrounding the crucible, and power supply unit arranged outsides of the chamber |
DE102007028547A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Device for producing crystals from electrically conductive melts |
-
2008
- 2008-07-25 DE DE102008035439A patent/DE102008035439B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3750382T2 (en) | 1986-04-28 | 1995-03-30 | Ibm | Growing a semiconductor crystal via variable melt rotation. |
JP2001163695A (en) * | 1999-12-10 | 2001-06-19 | Hitachi Cable Ltd | Heater for growing single crystal and device for producing compound semiconductor single crystal using the same |
US20070126015A1 (en) * | 2002-06-24 | 2007-06-07 | Cermet, Inc. | Semi-Insulating Bulk Zinc Oxide Single Crystal |
DE10349339A1 (en) | 2003-10-23 | 2005-06-16 | Crystal Growing Systems Gmbh | Crystal growing equipment |
DE102007020239A1 (en) | 2006-04-24 | 2007-10-25 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Device for the production of silicon crystals from electrically conductive melts, exhibits crucible having melt arranged in growth chamber, heating arrangement surrounding the crucible, and power supply unit arranged outsides of the chamber |
DE102007028547A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Device for producing crystals from electrically conductive melts |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
D. T. J. Hurle, Handbook of Crystal Growth, Vols. 2a-b, Elsevier, North-Holland 1994 |
H. Kasjanow et al., J. Crystal Growth 310 (2008) 1540 |
JP 2001 163 695 AA und als Internetübersetzung |
K.-Th. Wilke, J. Bohr, Kristallzüchtung, H. Deutsch-Thun, Frankfurt a. M. 1988 |
P. Rudolph, J. Crystal Growth 310 (2008) 1298 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009046845A1 (en) * | 2009-11-18 | 2011-06-01 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Crystallization plant and crystallization process |
DE102011076860A1 (en) | 2011-06-01 | 2012-12-06 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Directional crystallization of silicon ingots, comprises charging crucible of crystallization system containing material to be processed, melting material, and setting stereometric temperature field with planar isothermal surfaces in melt |
EP2546392A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | Siltronic AG | Ring-shaped resistance heater for supplying heat to a growing single crystal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008035439B4 (en) | 2011-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102007028547B4 (en) | Device for producing crystals from electrically conductive melts | |
EP1676299B1 (en) | Crystal growing unit | |
DE102007020239B4 (en) | Apparatus for producing crystals from electrically conductive melts | |
EP2162571B1 (en) | Device and method for producing crystals from electroconductive melts | |
WO2010083818A1 (en) | Method and device for producing thin silicon rods | |
DE102013216378A1 (en) | Apparatus and method for generating a homogeneous magnetic field for pulling a single crystal | |
DE102008035439B4 (en) | Device for producing crystals from electrically conductive melts | |
DE19857339A1 (en) | Czochralski crystal growth process uses mutually orthogonal current and magnetic field passage through the melt | |
DE102007046409B4 (en) | Device for producing crystals from electrically conductive melts | |
DE102008034029A1 (en) | Device for growing crystals from electroconductive melt by direct solidification, includes crucible that contains melt, arranged within growing chamber in multicrucible arrangement and in parallel axis around chamber-imaginary central axis | |
DE19912484A1 (en) | Device for the production of single crystals | |
DE102009045680B4 (en) | Apparatus and method for producing silicon ingots from the melt by directional solidification | |
AT400848B (en) | DEVICE FOR BREEDING A SINGLE CRYSTAL | |
EP1107646A1 (en) | Heating element for smelt crucibles and arrangement of heating elements | |
DE102020111456B4 (en) | Device and method for heating several crucibles | |
DE3111657C2 (en) | Process for the production of magnetic layers on substrates with a garnet structure | |
DE102010041061A1 (en) | Crystallization plant and crystallization process for producing a block from a material whose melt is electrically conductive | |
EP2325354A1 (en) | Crystallisation assembly and method | |
DE102013103575A1 (en) | METHOD (VARIANTS) AND DEVICE FOR PRODUCING SILICON CARRIER PLATES | |
DE102012204313B3 (en) | Device useful for positioned crystallization of crystals from electrically conductive melting, which are located in two crucibles, comprises magnetic heater module comprising two vertically stacked heater magnetic coils, which have windings | |
DE102009027436B4 (en) | A method of growing crystals of electrically conductive melts that crystallize in the diamond or zinc blende structure | |
DE19842109A1 (en) | Apparatus for growing silicon carbide monocrystals comprises shielding element which is movable along the axis of symmetry of the apparatus for adjustment of a local temperature field | |
DE102014223301B3 (en) | Substrate holder, plasma reactor and method for depositing diamond | |
DE3613949A1 (en) | Device for producing monocrystalline semiconductor material | |
DD202901B1 (en) | ARRANGEMENT FOR OXIDIC INCISION ACCORDING TO THE CZOCHRALSKI PROCEDURE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: RUDOLPH, PETER, PROF.DR., 12529 SCHOENEFELD, DE Inventor name: ZIEM, MARIO, 12459 BERLIN, DE Inventor name: LANGE, RALPH-PETER, 17039 WULKENZIN, DE |
|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110917 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |