DE1051806B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufwaertsziehen von Einkristallen aus einer Schmelze - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Aufwaertsziehen von Einkristallen aus einer Schmelze

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DE1051806B
DE1051806B DEN14376A DEN0014376A DE1051806B DE 1051806 B DE1051806 B DE 1051806B DE N14376 A DEN14376 A DE N14376A DE N0014376 A DEN0014376 A DE N0014376A DE 1051806 B DE1051806 B DE 1051806B
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DE
Germany
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melt
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pulling
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DEN14376A
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Jan Goorissen
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-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
    • C30B15/00Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10Crucibles or containers for supporting the melt
    • C30B15/12Double crucible methods
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    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T117/00Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10Apparatus
    • Y10T117/1016Apparatus with means for treating single-crystal [e.g., heat treating]
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    • Y10T117/1032Seed pulling
    • Y10T117/1068Seed pulling including heating or cooling details [e.g., shield configuration]

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Description

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
I i
DEUTSCHES
PATENTAMT
■kl. 12c 2
INTERNAT. KL. B Ol g
AUSLEGESCHRIFT 1051806
N143761 Vc/12 c
ANMELDETAG: 23. NOVEMBEK 1957
BEKANNTMACHUNG DEB ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:
5.MÄRZ1959
Die durch Ziehen aus einer Schmelze hergestellten einkristallinen, ζ. B. halbleitenden, Stäbe haben sehr viele Gitterfehler. Diese Gitterfehler, die auch als Verwerfungen oder Versetzungen bezeichnet werden, sind im allgemeinen unerwünscht, weil sie die physikalischen Eigenschaften des Einkristalles beträchtlich stören. Sie können sich bei der Weiterverarbeitung des Einkristalls, z. B. bei der Diffusion oder beim Legieren, störend auswirken.
Man hat bereits darauf hingewiesen, daß die Verwerfungen oder Versetzungen durch thermische Spannungen im neu zugewachsenen, sich noch auf hoher Temperatur befindenden einkristallinen Stab herbeigeführt werden, die durch die zusätzliche Ausstrahlung an der Oberfläche und der damit einhergehenden ungleichmäßigen Abkühlung an der Querschnittsfläche des Stabes entstehen. Um die Ausstrahlung an der Oberfläche möglichst zu unterbinden, hat man beim Zonenschmelz vorgeschlagen, den aufgewachsenen einkristallinen Stab auf einer Temperatur zu halten, die nur wenig unterhalb der Schmelztemperatur des Stabes liegt, und nach Beendigung des Wachsvorganges den ganzen Stab langsam und gleichmäßig abzukühlen.
Die Anwendung dieser bekannten Maßnahme beim Aufwärtsziehen aus der Schmelze ist praktisch nicht tunlich, u. a. weil dabei der Stab auf Zug belastet wird, wenn der aus der Schmelze gezogene einkristalline Stab wenigstens teilweise innerhalb und längs der Achse eines reflektierenden nach oben sich kegelförmig verjüngenden Schirmes, der oberhalb der Schmelze angeordnet und mit seiner Basis zur Schmelze zugewandt ist, hochgezogen wird. Der Winkel, den die Erzeugende des Kegels mit der Achse des Stabes bildet, wird vorteilhaft kleiner als 60° gewählt, vorzugsweise zwischen 10° und 30°. Weiter ist der Schirm zweckmäßig aus einem Material mit einem hohen Reflexionskoeffizienten, z. B. Molybdän, Nickel oder Wolfram hergestellt. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, einen Schirm zu verwenden, der aus einem Material mit einem niedrigen Reflexionskoeffizienten besteht, und der an der Innenseite mit einer reflektierenden Schicht versehen ist.
Es wurde gefunden, daß die Ätzgrubendichte der Querschnittsfläche eines aus der Schmelze gezogenen einkristallinen Stabes, wobei die Ätzgrubendichte maßgebend für die Verwerfungsdichte im Stab ist, sogar bis auf ein Zehntel herabgesetzt werden kann im Vergleich zu der bei einem einkristallinen Stab, der nach dem üblichen Ziehverfahren hergestellt worden ist.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch im Schnitt den wesentlichen Teil einer Ziehvorrichtung nach der Erfindung.
Verfahren und Vorrichtung
zum Aufwärtsziehen von Einkristallen
aus einer Schmelze
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 28. November 1956
Jan Goorissen, Eindhoven (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden
Ein aus Graphit bestehender Schmelztiegel _1, der eine Germaniumschmelze 2 enthalt, wird mittels der Hochfrequenzspule 3 erhitzt. Am oberen Rande des Schmelztiegels 1 ist ein Ring 4 aus Quarz angeordnet, auf dem ein reflektierender Schirm 5 aus Molybdän ruht, der als ein Stumpfkegelmantel ausgestaltet ist, und mit seiner Basis 6 der Schmelze 2 zugewandt ist. Der Einkristall 7 wird teilweise innerhalb und zwar in Achsenrichtung des reflektierenden Schirmes hochgezogen. Der Schirm hat eine Höhe von etwa 8 cm und der Winkel a, den die Erzeugende des Kegels mit der Achse des Stabes bildet, beträgt ungefähr 20°. Die Hochfrequenzspule 3 umschließt auch noch teilweise den reflektierenden Schirm 5, so daß dieser Schirm infolge seiner Ausstrahlung zusätzlich zur reflektierten Strahlung einen weiteren Beitrag liefert. Es hat sich gezeigt, daß auch diese Maßnahme eine beträchtliche Verbesserung darstellt. Im reflektierenden Schirm sind weiter öffnungen 8 vorgesehen, die eine Beobachtung des Schmelztiegels ermöglichen. Der Schmelztiegel ist mittels eines Quarzrohres 9 von der Umgebung getrennt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Aufwärtsziehen von Einkristallen aus einer Schmelze, dadurch zeichnet, daß der aus der Schmelze gezoi
wenigstens teilweise innerhalb und in Achsenrichtung eines reflektierenden, nach oben sich kegelförmig verjüngenden Schirmes, der oberhalb der Schmelze angeordnet ist, hochgezogen wird.
2. Vorrichtung z<ur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugende des Kegels mit der Achse des Stabes einen Winkel kleiner als 60°, insbesondere einen Winkel von 10 bis 30°, bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Schirm aus Molybdän besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Erhitzung mittels Hochfrequenz vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Schirm aus einem den elelrtrischen Strom leitenden Material besteht unid zum Teil innerhalb der Hochfrequenzspule angeordnet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
® 809 768/221 2.59
DEN14376A 1956-11-28 1957-11-23 Verfahren und Vorrichtung zum Aufwaertsziehen von Einkristallen aus einer Schmelze Pending DE1051806B (de)

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GB827466A (en) 1960-02-03
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