DE1080973B

DE1080973B - Verfahren zur Herstellung von einkristallinem Halbleitermaterial

Info

Publication number: DE1080973B
Application number: DES63538A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Sporrer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-06-20
Filing date: 1959-06-20
Publication date: 1960-05-05
Also published as: GB915881A; CH385498A; NL246700A; FR1245238A; NL108941C

Description

Zur Herstellung von extrem reinen einkristallinen Halbleiterstäben aus nicht dotiertem Halbleitermaterial durch tiegelfreies Zonenschmelzen können bis zu etwa 20 Zonendurchgänge erforderlich sein. Es hat sich erwiesen, daß die hohe Zahl der Zonendurchgänge unter Umständen zu einer Verschlechterung der Lebensdauer der Minoritätsträger führt, weil die Rekombinationsmöglichkeit durch Kristallversetzungen erhöht wird. Solche Versetzungen entstehen im Keimkristall beim Anschmelzen des polykristallinen ίο Stabes. Durch sie wird die Kristallstruktur am Ende des Impflings bis zu etwa 2 cm in den Impfling hinein ungünstig verändert. Beim folgenden Zonenschmelzen von der Anschmelzstelle aus werden Kristallversetzungen vom Ende des Impflings in den Stab eingeschleppt. Sie vermehren sich mit zunehmender Zahl der Zonendurchgänge und dringen dabei immer weiter in den Halbleiterstab vor.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß der erwähnte Nachteil dadurch vermindert werden kann, daß die durch das Anschmelzen entstehenden Kristallversetzungen möglichst frühzeitig wieder im wesentlichen beseitigt werden.

Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß der Beginn eines der auf das Anschmelzen als nächstes folgenden Zonendurchgänge von der Anschmelzstelle weg in den Keimkristall verlegt wird. Zweckmäßig geschieht das spätestens beim vierten Zonendurchgang.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Ein einkristalliner Impfling 11, welcher an einen Halbleiterstab 12 angeschmolzen ist, wird in einer Haltevorrichtung, welche aus einem Keramikzylinder 14 und einer Zentriervorrichtung 15 besteht, mit Hilfe mehrerer am Stabumfang gleichmäßig verteilter, federnder Molybdänstreifen 13 gehaltert und kann über eine Welle 17, welche mittels einer Schraube 16 an der Zentriervorrichtung festgeschraubt ist, in Drehung versetzt werden. Der obere Teil des Stabes 12 und seine Halterung sind in der Zeichnung weggelassen. Mit einer Heizvorrichtung, welche aus einer mit hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Heizspule 18, die vorteilhaft als Flachspule ausgeführt ist, und den Stromzuführungen 19 besteht, kann der Stab in einer schmalen Schmelzzone20 geschmolzen werden.

Sind zur Herstellung eines hochgereinigten einkristallinen Stabes aus Halbleitermaterial, ζ. Β. Silizium, eine vorbestimmte Anzahl, beispielsweise 20 Zonendurchgänge erforderlich, so wird mit dem ersten Zonendurchgang vorteilhaft gleich im Anschluß an den Anschmelzvorgang an der mit einer strichpunktierten Linie bezeichneten Anschmelzstelle 21 begonnen. Der zweite Zonendurchgang beginnt im Keim-Verfahren zur Herstellung
von einkristallinem Halbleitermaterial

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Ludwig Sporrer, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

kristall an der Stelle 22, so daß die Schmelzzone über die Anschmelzstelle 21 hinweggezogen wird. Der Abstand der Stelle 22 von der Anschmelzstelle 21 soll möglichst 2 cm oder mehr betragen. Die folgenden Zonendurchgänge beginnen wieder an der Stelle 21. Der Beginn des letzten Zonendurchganges kann nach einem früheren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag von der Anschmelzstelle 21 des Keimkristalls, wo Kristallversetzungen durch das wiederholte Aufschmelzen hervorgerufen werden, hinweg in den Stab hinein an eine Stelle 23 gelegt werden, an welcher die Kristallstruktur von den Aufschmelzvorgängen praktisch nicht mehr beeinflußt wird und daher eine größere Vollkommenheit aufweist.

Neben der Verbesserung der Lebensdauer der Minoritätsträger in dem Teil des Halbleiterstabes, welcher dem Impfling benachbart ist, hat das Verfahren den weiteren Vorteil, daß der gesamte Prozeß, durch den ein polykristalliner Stab in einen hochgereinigten Einkristall verwandelt wird, mit einer auf konstanten Strom regelnden Automatik vollständig durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines einkristallinien hochgereinigten Halbleiterstabes für elektronische Zwecke aus einem polykristallinen Stab durch tiegelfreies Zonenschmelzen mit Hilfe eines angeschmolzenen Keimkristalls, bei dem die Schmelzzone mehrfach, jeweils beginnend von der Anschmelzstelle des Keimkristalls, in einer Richtung durch den Halbleiterstab der Länge nach hin-

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durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn eines der auf das Anschmelzen als nächstes folgenden Zonendurchgänge von der Anschmelzstelle weg in den Keimkristall verlegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zonendurchgang im Keimkristall in einem Abstand von mindestens 2 cm von der Anschmelzstelle begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des letzten Zonendurchganges von der Anschmelzstelle weg in den Stab hinein verlegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen