DE1051806B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufwaertsziehen von Einkristallen aus einer Schmelze - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Aufwaertsziehen von Einkristallen aus einer SchmelzeInfo
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Description
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Λ- -r
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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)
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
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