DE1141978B - Verfahren zum Herstellen duenner einkristalliner Halbleiterstaebe - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen dünner einkristalliner Halbleiterstäbe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen dünner einkristalliner Halbleiterstäbe, bei dem ein Einkristallkeim, gegebenenfalls nach Vorerwärmung, in die mittels einer Hochfrequenzspule aufgeschmolzene Kuppe eines dicken Halbleiterstabes eingetaucht und aus der Schmelze herausgezogen wird.
• Wird der Schmelze während des Ziehens die notwendige Wärmeenergie über eine Hochfrequenzspule zugeführt, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des an seiner Kuppe aufgeschmolzenen Stabes ist, wie dies bei den bekannten tiegellosen Zonenziehverfahren der Fall ist, so treten thermische Schwingungen auf, die in Teilen des gezogenen Stabes zu Durchmesserschwankungen führen.
• Dies kann vermieden werden, wenn erfindungsgemäß eine Spule mit einem kleineren Innendurchmesser als der Durchmesser des dicken Halbleiterstabes angewendet wird.
• Zieht man gemäß der Erfindung den dünnen Halbleiterstab durch eine Hochfrequenzspule, die möglichst nahe an den gezogenen Halbleiterstab herangebracht wird, so kann die geschmolzene Masse so klein gehalten werden, daß diese thermischen Schwankungen nicht auftreten. Es wird dann auch ein Abtropfen, Abschmelzen und/oder Einfrieren der Schmelze vermieden.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der dünne Halbleiterstab durch eine mit einem Schlitz versehene und mit einer Spulenwindung verbundene, gegebenenfalls aus Silber bestehende Metallkappe hindurchgezogen. Bei dieser Ausbildung der Spule wird eine besonders günstige Form des Spulenfeldes erreicht.
• Eine nähere Erläuterung der Erfindung wird durch die nun folgende Beschreibung der Fig. 1 bis 4 gegeben.
• In Fig. 1 ist der an seiner Kuppe 2 aufgeschmolzene dicke Halbleiterstab dargestellt, der im Ausführungsbeispiel aus Silizium besteht. Das Verfahren ist aber auch zum Herstellen anderer Halbleitermaterialien, wie z. B. Germanium, geeignet. In die Schmelze 2 wird ein Einkristallkeim eingetaucht und durch Herausziehen des Keimkristalls ein dünner Halbleiterstab 3 mit konstantem Durchmesser gezogen. Die notwendige Wärmeenergie wird der Schmelze während des Ziehens durch die Hochfrequenzspule 4 zugeführt, die z. B. zwei Windungen aufweist und deren Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser des dicken Halbleiterstabes 1 ist.
• Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der dünne Halbleiterstab 3 durch eine z. B. aus Silber bestehende Metallkappe 5 gezogen, die mit einem Schlitz 7 versehen und mit einer eine einzige Windung aufweisenden Spule 6 verbunden ist. Die Spulenwindung 6 und die Metallkappe 5 bilden also die Heizeinrichtung, durch deren Hochfrequenzfeld der Schmelze 2 die notwendige Wärmeenergie während des Ziehens zugeführt wird. Bei der Durchführung des Verfahrens wird der Halbleiterstab 1 z. B. in einem aus Quarz bestehenden Gefäß in einer Schutzgasatmosphäre angeordnet. Der dünne Halbleiterstab 3 wird dann durch eine Abdichtung hindurch aus dem Quarzgefäß herausgezogen. Die Heizeinrichtung wird während des Verfahrens in Richtung des Pfeiles 12 bewegt, während der dicke Stab 1 fest gehaltert ist. Der dünne Halbleiterstab 3 kann gegebenenfalls während des Verfahrens dotiert werden.
• Die zum Aufheizen der Kuppe des dünnen Halbleiterstabes vor dem Ziehen des dünnen Halbleiterstabes notwendige Energie wird durch Vorerwärmung mittels Wärmeleitung und/oder durch Wärmestrahlung zugeführt.
• Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine aus Molybdän bestehende Kappe auf die Kuppe 2 aufgesetzt, die durch die Hochfrequenzspule 10 zum Glühen gebracht wird. Die dabei erzeugte Wärme wird dann durch Wärmeleitung direkt auf den Halbleiterstab übertragen, wodurch die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials zunimmt, so daß die Induktionswirkung der Spule 4 zum Aufschmelzen der Kuppe ausreicht.
• In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Vorerwärmung des hochreinen und deshalb eine schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Halbleitermaterials durch die Wärmestrahlung eines glühenden Molybdänrings 7 erzielt wird. Die Wärmeenergie während des Ziehens wird wieder durch die Hochfrequenzspule 4 analog dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zugeführt oder durch eine Heizeinrichtung nach Fig. 2. Der Molybdänring 9 wird während des Verfahrens in Richtung des Pfeiles 11 bewegt und somit auch eine Vorerwärmung des unter der geschmolzenen Kuppe liegenden und erst später aufzuschmelzenden Teils des dicken Halbleiterstabes 1 erreicht.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Herstellung dünner, z. B. aus Silizium bestehender Einkristallstäbe mit konstantem Durchmesser längs des gezogenen Stabes. Der Stabdurchmesser ist dabei kleiner als 5 mm, insbesondere etwa 1 mm.
• Durch Zerschneiden des hochreinen, dünnen Halbleiterstabes in Scheiben geeigneter Dicke und Einlegieren bzw. Eindifundieren eines Dotierungsmaterials können Halbleiteranordnungen, wie z. B. Dioden und Transistoren, hergestellt werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Herstellen dünner einkristalliner Halbleiterstäbe, bei dem ein Einkristallkeim, gegebenenfalls nach Vorwärmung, in die mittels einer Hochfrequenzspule aufgeschmolzene Kuppe eines dicken Halbleiterstabes eingetaucht und aus der Schmelze herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (4, 6) mit einem kleineren Innendurchmesser als der Durchmesser des dicken Halbleiterstabes angewendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule angewendet wird, bei der eine Spulenwindung mit einer mit einem Schlitz versehenen, gegebenenfalls aus Silber bestehenden Metallkappe verbunden ist und der dünne Halbleiterstab durch diese Metallkappe hindurchgezogen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1014 332.