DE1153908B - Method and device for crucible-free zone melting with changing the spacing of the rod ends - Google Patents

Method and device for crucible-free zone melting with changing the spacing of the rod ends

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DE1153908B
DE1153908B DES57931A DES0057931A DE1153908B DE 1153908 B DE1153908 B DE 1153908B DE S57931 A DES57931 A DE S57931A DE S0057931 A DES0057931 A DE S0057931A DE 1153908 B DE1153908 B DE 1153908B
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Hans-Friedr Quast
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines an seinen Enden gehalterten Stabes aus Halbleitergrundstoff, insbesondere aus hochreinem Silizium, bei dem eine mittels induktiver Erhitzung durch eine Hochfrequenzspule erzeugte Schmelzzone zwischen den beiden gehalterten Enden des Stabes in Richtung der Stabachse entlanggeführt und der Schmelzzonenquerschnitt durch Abstandsänderung eines Stabendes beeinflußt wird, insbesondere zur Herstellung eines einkristallinen Halbleiterstabes. The invention relates to a method for crucible-free zone melting of a rod made of semiconductor base material, held at its ends, in particular made of high-purity silicon, one of which is inductive heating by a high-frequency coil The melt zone generated between the two supported ends of the rod is guided along in the direction of the rod axis and the melt zone cross section is influenced by a change in the distance of a rod end, in particular for the production of a monocrystalline semiconductor rod.

Es ist bereits ein Zonenschmelzverfahren bekannt, bei dem zum Herstellen eines dünnen Halbleiterstabes aus einem relativ dicken Halbleiterstab beim Zonenschmelzen die Stabenden während des Ziehvorgangs auseinanderbewegt werden.There is already known a zone melting method in which to manufacture a thin semiconductor rod from a relatively thick semiconductor rod during zone melting, the rod ends during the drawing process be moved apart.

Demgegenüber ist es der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um beim tiegellosen Zonenziehen einen einkristallinen Halbleiterstab definierter, d. h. in einem gewünschten Bereich gleichbleibender Dicke herzustellen. Erfindungsgemäß wird der von einer Hochfrequenzstromquelle in die den Halbleiterstab umgebende Spule eingespeiste Strom, der sich bei sich ändernder Dicke des Stabes ebenfalls ändert, zur Steuerung einer Einrichtung verwendet, die den Abstand der Halterungen des Halbleiterstabes zu ändern in der Lage ist, wobei diese Einrichtung die beiden Halterungen einander nähert bzw. voneinander entfernt, bis der Strom in der Hochfrequenzspule wieder den gewünschten Wert hat.In contrast, it is the basic idea of the present invention, a method and an apparatus specify in order to create a monocrystalline semiconductor rod in a more defined, d. H. in to produce a desired area of constant thickness. According to the invention of a High-frequency current source fed into the coil surrounding the semiconductor rod, which is in itself Changing the thickness of the rod also changes, used to control a device that adjusts the distance of the holders of the semiconductor rod is able to change, this device the two Mounts approaching each other or moving away from each other until the current in the high frequency coil returns has the desired value.

Diese Hochfrequenzspule ist dabei sehr kurz gegenüber der Länge des Halbleiterstabes. Es ist zweckmäßig, aber nicht unbedingt notwendig, daß die zur Steuerung der Dicke des Halbleiterstabes verwendete Hochfrequenzspule gleichzeitig die Schmelzzone aufheizt. Gegebenenfalls kann für die Dickenregelung auch eine eigene Spule, die von einem gesonderten Hochfrequenzgenerator gespeist wird, vorgesehen sein.This high-frequency coil is very short compared to the length of the semiconductor rod. It is appropriate but not essential that the one used to control the thickness of the semiconductor rod The high-frequency coil simultaneously heats the melting zone. If necessary, it can be used for thickness control a separate coil, which is fed by a separate high-frequency generator, can also be provided.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten sollen durch die nun folgende Beschreibung der Figuren näher erläutert werden.The invention and further details are to be explained in more detail by the description of the figures which now follows explained.

An Hand der Fig. 1 soll zunächst der prinzipielle Vorgang der Dickenregelung beschrieben werden. 1 ist ein Halbleiterstab, z. B. aus Silizium, der an seinen beiden Enden 2 und 3 gehaltert ist. Im Ausführungsbeispiel dient die Hochfrequenzspule 5 zugleich zur Aufheizung der Zone 4. Diese ganze Anordnung befindet sich in einem hier nicht gezeichneten Quarzrohr in einer Schutzgasatmosphäre. Um die Schmelzzone zu vergrößern, kann auch noch zusätzlich eine Stützfeldspule vorgesehen sein. Stützfeldspule und Hoch-Verfahren und VorrichtungWith reference to Fig. 1, the basic process of the thickness control will first be described. 1 is a semiconductor rod, e.g. B. made of silicon, which is held at both ends 2 and 3. In the exemplary embodiment, the high-frequency coil 5 also serves to Heating of zone 4. This entire arrangement is located in a quartz tube (not shown here) in a protective gas atmosphere. A support field coil can also be used to enlarge the melting zone be provided. Support field coil and high method and device

zum tiegellosen Zonenschmelzenfor crucible zone melting

mit Abstandsänderung der Stabendenwith a change in the distance between the rod ends

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Theodor Rummel, München,Dr. Theodor Rummel, Munich,

Hans-Friedr. Quast, Freiburg (Breisgau),Hans-Friedr. Quast, Freiburg (Breisgau),

und Dr. Wolfgang Keller, Pretzfeld (QFr.),and Dr. Wolfgang Keller, Pretzfeld (QFr.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

frequenzspule 5 sind so angeordnet, daß sie mit vorgegebener Geschwindigkeit am Stab entlanggeführt werden können. Wird die Schmelzzone z. B. in der durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung geführt, so wird erfindungsgemäß die Vorrichtung zum Stauchen und Strecken des Stabes während des Zonenziehens an dem mit 2 bezeichneten Ende des Halbleiterstabes angeordnet. Allgemein ist sie immer an dem Ende des Stabes angeordnet, das zuletzt erstarrt, da dann die durch das Stauchen und Ziehen des Stabes eventuell auftretenden Fehler im Kristallgitter durch die nachfolgende Schmelzzone beseitigt werden können, so daß Stäbe mit guter Kristallperfektion erhalten werden.frequency coils 5 are arranged so that they are guided along the rod at a predetermined speed can be. If the melting zone z. B. out in the direction indicated by arrow 18, so According to the invention, the device for upsetting and stretching the rod during the zone drawing arranged at the end of the semiconductor rod denoted by 2. Generally it is always at the end of the rod arranged, which solidifies last, because then the by compressing and pulling the rod possibly Any defects that occur in the crystal lattice can be eliminated by the subsequent melting zone, so that rods with good crystal perfection are obtained.

Zur Kompensation des induktiven Blindwiderstandes der Spule 5 kann z. B. ein Kondensator 6 der Hochfrequenzspule parallel geschaltet werden. Das hat den Vorteil, daß der Hochfrequenzgenerator 7 nur den durch die Heizleistung sowie durch die ohmschen Verluste von Spule 5 und Kondensator 6 bedingten Wirkstrom abgeben muß, der viel kleiner ist als der durch die Spule fließende Blindstrom.To compensate for the inductive reactance of the coil 5, for. B. a capacitor 6 of the High frequency coil can be connected in parallel. This has the advantage that the high-frequency generator 7 only that caused by the heating power and the ohmic losses of coil 5 and capacitor 6 must deliver conditional active current, which is much smaller than the reactive current flowing through the coil.

Der durch die Spule 5 und den Kondensator 6 gebildete Schwingkreis, der gegen den inneren Sendeschwingkreis des Generators verstimmt ist, ist kapazitiv oder induktiv an den Sendeschwingkreis angekoppelt. Dabei ist die Ankopplung so lose, daß auchThe resonant circuit formed by the coil 5 and the capacitor 6, the one against the inner transmitter resonant circuit of the generator is out of tune, is capacitively or inductively coupled to the transmitter oscillating circuit. The coupling is so loose that also

309 670/243309 670/243

bei einer durch die Dickenänderung des Halbleiterstabes bedingten weiteren Verstimmung des Heizkreises das System Generator-Heizkreis auf einer Frequenz schwingt. ']'... In the event of a further detuning of the heating circuit caused by the change in thickness of the semiconductor rod, the generator-heating circuit system oscillates at one frequency. ']' ...

Durch den in der Spule 5 fließenden Hochfrequenzstrom wird in dem von der Spule umgebenden Teil des Halbleiterstabes eine Spannung induziert, die einen Strom hervorruft, dessen Magnetfeld dem von der Spule erzeugten entgegenwirkt. Man kann diesen Teil des Halbleiterstabes also mit einer Spulenwindung vergleichen. Bekanntlieh ist der Kopplungsfaktor solcher Spulenanordnungen eine Funktion der geometrischen Abmessungen der Spulen und dem Durchmesser der inneren Spule proportional. Ändert sich deshalb während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Dicke des Halbleiterstabes, so ändert sich auch der Kopplungsfaktor und damit der zwischen den Klemmen 12 und 13 gemessene Widerstand Zn des Heizkreises. Diese Belastungsänderung wirkt sich in einer Anodenstromänderung, die durch das Instrument 8 angezeigt wird, aus. Einer bestimmten Dicke des Stabes entspricht also ein ganz bestimmter'Wert des Anodenstromes. Der Widerstand 9 wird nün.zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens so eingestellt, daß ein Anodenstrom, wie er der gewünschten Dicke entspricht, an diesem Widerstand einen Spannungsabfall hervorruft, der gleich der von der Batterie 10 abgegebenen Spannung ist, so daß das; gepolte Relais 11 in Ruhestellung 15 liegt. Ändert sich nun im Verlauf des Verfahrens die Dicke des Halbleiterstabes und damit der Anodenstrom des Generators, so zieht das Relais an und schließt, je nachdem, in welcher Richtung die Stromänderung erfolgt; den Kontakt 16 oder 17. Durch Schließen eines dieser Kontakte wird durch einen Motor 21 über, ein nicht eingezeichnetes Getriebe das Zahnrad 19 entlang der Zahnstange 20 in Bewegung gesetzt und der Halbleiterstab abhängig von der Drehrichtung des Zahnrades gestreckt oder gestaucht.The high-frequency current flowing in the coil 5 induces a voltage in the part of the semiconductor rod surrounding the coil, which voltage causes a current whose magnetic field counteracts the one generated by the coil. This part of the semiconductor rod can therefore be compared with a coil turn. As is known, the coupling factor of such coil assemblies is proportional to a function of the geometric dimensions of the coils and the diameter of the inner coil. If, therefore, the thickness of the semiconductor rod changes while the method according to the invention is being carried out, the coupling factor and thus the resistance Z n of the heating circuit measured between terminals 12 and 13 also change. This change in load results in a change in the anode current, which is displayed by the instrument 8. A very specific value of the anode current corresponds to a certain thickness of the rod. The resistor 9 is set at the beginning of the method according to the invention in such a way that an anode current, as it corresponds to the desired thickness, causes a voltage drop across this resistor which is equal to the voltage output by the battery 10, so that the; polarized relay 11 is in the rest position 15. If the thickness of the semiconductor rod changes in the course of the process and thus the anode current of the generator changes, the relay picks up and closes, depending on the direction in which the current change occurs; the contact 16 or 17. By closing one of these contacts, the gear 19 is set in motion along the rack 20 by a motor 21 via a gear (not shown) and the semiconductor rod is stretched or compressed depending on the direction of rotation of the gear.

In der Fig. 2 ist die vom Generator abgegebene Leistung N in Abhängigkeit von dem Verhältnis von Belastungswiderstand ZH zum Ausgangswiderstand des Senders Z5 dargestellt. Die abgegebene Leistung ist bekanntlich bei Anpassung, d. h. Zn = Z5, am größten. Bei dem durch die Erfindung vorgeschlagenen Verfahren wird der Belastungswiderstand Zn z. B. so gewählt, daß bei derjenigen Dicke des Halbleiterstabes, die durch die Regelung beibehalten werden soll, die vom Generator abgegebene Leistung etwa der im Punkte entspricht, also im steigenden Ast der Kurve gearbeitet wird. Aus dem bereits weiter oben Ausgeführten ergibt sich, daß für einen dünner werdenden Stab der Kopplungsfaktor kleiner, d.h. die Kopplung zwischen der Hochfrequenzspule und dem durch eine Spulenwindung versinnbildlichten TeE des Halbleiterstabes loser wird und damit Zn größer. Aus dem Diagramm der Fig. 2 kann man entnehmen, daß die Anpassung dann besser wird, d. h. die abgegebene Leistung und deshalb auch der Anodenstrom ansteigt. Wird umgekehrt der Halbleiterstab dicker, also die Kopplung fester, so wird Zn kleiner und der Anodenstrom ebenfalls.In FIG. 2, the power N delivered by the generator is shown as a function of the ratio of load resistance Z H to the output resistance of transmitter Z 5 . As is well known, the output power is greatest with adaptation, ie Z n = Z 5. In the method proposed by the invention, the load resistance Z n z. B. chosen so that with that thickness of the semiconductor rod that is to be maintained by the control, the power output by the generator corresponds approximately to that in the point, so work is carried out in the rising branch of the curve. From what has already been stated above, it follows that for a rod that is becoming thinner, the coupling factor becomes smaller, ie the coupling between the high-frequency coil and the TeE of the semiconductor rod symbolized by a coil turn becomes looser and thus Z n becomes larger. From the diagram in FIG. 2 it can be seen that the adaptation then becomes better, ie the output power and therefore also the anode current increases. Conversely, if the semiconductor rod becomes thicker, i.e. the coupling becomes stronger, then Z n becomes smaller and so does the anode current.

Der Belastungswiderstand Zn kann auch so gewählt werden, daß im abfallenden Kurvenast, also etwa im Punkt B gearbeitet wird, d.h. daß bei dünner werdendem Stab, also anwachsendem Zn, die vom Generator abgegebene Leistung N- und damit der Anodenstrom kleiner wird. Um zu erreichen, daß die Dickenregelung in der gewünschten Richtung erfolgt, muß dann das Relais 11 gegenüber dem Verfahren, bei dem der Arbeitspunkt im steigenden Kurvenast, also etwa bei A liegt, gerade umgekehrt gepolt werden.The load resistance Z n can also be chosen so that work is carried out in the sloping branch of the curve, i.e. approximately at point B , that is, as the rod becomes thinner, i.e. increasing Z n , the power N- and thus the anode current output by the generator decrease. In order to ensure that the thickness control takes place in the desired direction, the relay 11 must then be polarized in the opposite way to the method in which the operating point is in the rising branch of the curve, that is, approximately at A.

Liegt der Arbeitspunkt im steigenden Kurvenast, so steigt bei dünner werdendem Stab der durch das Instrument 8 angezeigte Anodenstrom an. Das Relais 11 muß so gepolt sein, daß es z. B. den Kontakt 16 schließt, wodurch eine Drehung des Motors 21 bedingt ist, die das Zahnrad 19 in Richtung des Pfeiles 22 bewegt, so daß der Halbleiterstab gestaucht wird, d. h. daß sich die beiden Enden 2 und 3 einander nähern, und zwar so lange, bis der Anodenstrom wieder den gewünschten Wert hat und das Relais 11 wieder in die Ruhestellung 15 abfällt.If the working point is in the rising branch of the curve, then as the rod becomes thinner, the through the increases Instrument 8 displays anode current. The relay 11 must be polarized so that it is z. B. contact 16 closes, whereby a rotation of the motor 21 is caused, which the gear 19 in the direction of the arrow 22 moved so that the semiconductor rod is upset, i.e. H. that the two ends 2 and 3 are mutually exclusive approach until the anode current has the desired value again and the relay 11 falls back into the rest position 15.

Bei dicker werdendem Stab wird der Anodenstrom kleiner, das Relais 11 schließt z. B. den Kontakt 17, wodurch der Motor 21 das Zahnrad in Richtung des Pfeiles 23 in Drehung versetzt, so daß der Halbleiterstab so lange gestreckt wird, bis der Anodenstrom sich wieder auf den gewünschten Wert einstellt und somit das Relais 11 abfällt.As the rod becomes thicker, the anode current becomes smaller, the relay 11 closes z. B. contact 17, whereby the motor 21 sets the gear in the direction of arrow 23 in rotation, so that the semiconductor rod is stretched until the anode current returns to the desired value and thus the relay 11 drops out.

Um bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren die Dicke des Halbleiterstabes während des Ziehens zu verändern, wird z. B. zwischen die Klemmen 12 und 13 das in Fig. 3 dargestellte Heizsystem geschaltet. Zusätzlich zur Hochfrequenzspule 24, die den Halbleiterstab 1 umgibt, ist eine zweite Spule 25 in Reihe geschaltet. Der Blindwiderstand dieser beiden Spulen kann z. B. wieder durch einen Kondensator 26 kompensiert werden. Beispielsweise durch Eintauchen bzw. Herausziehen eines Metallkörpers 27 kann die Induktivität der Spule 25 verändert werden und damit der zwischen den Klemmen 12 und 13 wirksame Belastungswiderstand des Systems, d.h. der Anodenstrom bzw. die Dicke des Halbleiterstabes.In order to increase the thickness of the semiconductor rod during the drawing in this method according to the invention change, z. B. between the terminals 12 and 13, the heating system shown in Fig. 3 is connected. Additionally to the high-frequency coil 24, which surrounds the semiconductor rod 1, is a second coil 25 in series switched. The reactance of these two coils can, for. B. compensated again by a capacitor 26 will. For example, by immersing or pulling out a metal body 27, the The inductance of the coil 25 can be changed and thus the load resistance effective between the terminals 12 and 13 of the system, i.e. the anode current or the thickness of the semiconductor rod.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Verfahren zum tiegellosen Zonenschmelzen eines an semen Enden gehalterten Stabes aus Halbleitergrundstoff, insbesondere aus hochreinem Silizium, bei dem eine mittels induktiver Erhitzung durch eine Hochfrequenzspule erzeugte Schmelzzone zwischen den beiden gehalterten Enden des Stabes in Richtung der Stabachse entlanggeführt und der Schmelzzonenquerschnitt durch Abstandsänderung eines Stabendes beeinflußt wird, insbesondere zur Herstellung eines einkristallinen Halbleiterstabes, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Hochfrequenzstromquelle in eine die Schmelzzone des Halbleiterstabes umgebende Spule eingespeiste Strom, der sich bei sich ändernder Dicke des Stabes ebenfalls ändert,, zur Steuerung einer Einrichtung verwendet wird, die den Abstand der Halterungen des Halbleiterstabes zu ändern in der Lage ist, und daß diese Einrichtung die beiden Halterungen einander nähert bzw. voneinander entfernt, bis der Strom in der Hochfrequenzspule wieder den gewünschten Wert hat.1. A method for crucible-free zone melting of a rod of semiconductor base material, in particular of high-purity silicon, held at its ends, in which a melting zone generated by means of inductive heating by a high-frequency coil is guided along between the two supported ends of the rod in the direction of the rod axis and the melting zone cross-section by changing the spacing of a rod end is influenced, in particular for the production of a monocrystalline semiconductor rod, characterized in that the current fed from a high-frequency current source into a coil surrounding the melting zone of the semiconductor rod, which current also changes with changing thickness of the rod, is used to control a device which the The distance between the holders of the semiconductor rod is able to change, and that this device approaches or removes the two holders from one another until the current in the high-frequency coil has the desired value again. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzzone von der sehr kurzen, im wesentlichen nur die Schmelzzone umfassenden Hochfrequenzspule erzeugt wird und die durch die Änderung der Dicke des Stabes entstehende Änderung des das Schmelzen bewirkenden Hochfrequenzstromes zur Steuerung der den2. The method according to claim 1, characterized in that the melting zone of the very short, essentially only the melting zone comprehensive high-frequency coil is generated and the change in the thickness of the rod resulting from the change in the melting effect High frequency current to control the Abstand der Halterungen regelnden Einrichtung verwendet wird.Distance of the brackets regulating device is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einrichtung, die den Abstand der Halterungen des Halbleiterstabes ändert, dasjenige Ende des Stabes verstellt wird, das zuletzt erstarrt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that by the device that the distance between the holders of the semiconductor rod changes, adjusted that end of the rod that will ultimately freeze. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine an die Hochfrequenzstromquelle fehlangepaßte Hochfrequenzspule verwendet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that one to the High frequency power source mismatched high frequency coil is used. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzspule an die Hochfrequenzstromquelle derart fehlangepaßt ist, daß bei abnehmender Dicke des Stabes die Hochfrequenzstromquelle einen höheren Strom liefert.5. The method according to claim 4, characterized in that the high frequency coil to the The high frequency power source is so mismatched that as the thickness of the rod decreases, the high frequency power source delivers a higher current. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. gekennzeichnet durch die Verwendung eines der Hochfrequenzspule parallel geschalteten Kondensators.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized by the use one of the high frequency coils connected in parallel capacitor. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß, um die Dicke des Halbleiterstabes während des Ziehens zu verändern, zusätzlich zur Hochfrequenzspule, die den Halbleiterstab umgibt, eine zweite Spule in Reihe geschaltet wird, deren Induktivität durch Eintauchen bzw. Herausziehen eines Metallkörpers verändert wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to the thickness of the semiconductor rod during the pulling process, in addition to the high-frequency coil that surrounds the semiconductor rod, a second coil is connected in series, the inductance of which through Immersion or extraction of a metal body is changed. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis des Senders gegen den Schwingkreis des Verbrauchers verstimmt ist und beide nur mehr oder weniger fest über ein Kopplungsglied miteinander verbunden sind.8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the resonant circuit of the transmitter detuned from the resonant circuit of the consumer is and both are only more or less firmly connected to each other via a coupling member are. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung S 36 998 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 23. 6. 1955).Considered publications:
German patent application S 36 998 VIIIc / 21g (published on June 23, 1955). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DES57931A 1958-04-22 1958-04-22 Method and device for crucible-free zone melting with changing the spacing of the rod ends Pending DE1153908B (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DES57931A DE1153908B (en) 1958-04-22 1958-04-22 Method and device for crucible-free zone melting with changing the spacing of the rod ends
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1519912B1 (en) * 1963-10-15 1970-06-18 Texas Instruments Inc Process for the production of dislocation-free, single-crystal semiconductor material

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL113496C (en) * 1959-06-12
NL135666C (en) * 1959-08-17
DE1115680B (en) * 1960-06-27 1961-10-26 Hans Laske Process for the production of very thin metal moldings
GB904100A (en) * 1959-09-11 1962-08-22 Siemens Ag A process for zone-by-zone melting of a rod of semi-conductor material using an induction coil as the heating means and an automatic arrangement for controlling the current through the coil
GB977591A (en) * 1960-01-20
US2992311A (en) * 1960-09-28 1961-07-11 Siemens Ag Method and apparatus for floatingzone melting of semiconductor rods
US3136876A (en) * 1960-10-26 1964-06-09 Clevite Corp Indicator and control system
NL129916C (en) * 1961-02-07
DE1222476B (en) * 1961-03-09 1966-08-11 Siemens Ag Method for producing elongated, in particular dendritic semiconductor bodies by drawing from a melt
NL300759A (en) * 1962-12-07
DE1198324B (en) * 1963-09-06 1965-08-12 Siemens Ag Process for crucible-free zone melting
US3428436A (en) * 1963-12-16 1969-02-18 Monsanto Co Methods and apparatus for zone melting
US3321299A (en) * 1964-10-13 1967-05-23 Monsanto Co Apparatus and process for preparing semiconductor rods
GB2146186A (en) * 1983-08-25 1985-04-11 Electroheating Int Apparatus for electrically heating a metallic workpiece

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1519912B1 (en) * 1963-10-15 1970-06-18 Texas Instruments Inc Process for the production of dislocation-free, single-crystal semiconductor material

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GB900545A (en) 1962-07-04

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