DE1165163B - Schneidvorrichtung fuer Germanium-Halbleitereinkristalle in Barrenform zum Herstellen von Halbleiterkoerpern fuer Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1165 163

Aktenzeichen: J 19431 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 22. Dezember 1956

Auslegetag: 12. März 1964

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für Halbleiterkristalle in einkristalliner Barrenform unter Berücksichtigung der kristallographischen Struktur tür die Herstellung von Halbleiterkörpern von Halbleiterbauelementen, wie Dioden und Transistoren. Bei der Herstellung solcher Halbleiterbauelemente gewinnt man die hierfür erforderlichen Halbleiterkörper in der Regel als Teile eines großen Halbleitereinkristallbarrens. Die durch die Zerkleinerung des Barrens sich ergebenden Teile werden dann in kleine Platten zerschnitten. Die Oberflächen dieser Platten erhalten dann Elektroden in entsprechender Zahl und Form.

Beim Germaniumeinkristall ist die kristallographische Struktur derjenigen eines Diamanten ahnlieh, es handelt sich also um ein kubisch-raumzentriertes Gitter. Man hat nun gefunden, daß bei einer Reihe von Halbleiterschaltelementen günstigere Eigenschaften erzielbar sind, wenn die Zerlegung des für den Aufbau solcher Schaltelemente benötigten Einkristallmaterials in kleine Platten so vorgenommen wird, daß eine spezielle Kristallebene der kubisch-raumzentrierten Struktur des Barrens parallel zur Hauptfläche dieser Platten verläuft.

Im Falle von Transistoren hat sich gezeigt, daß Halbleiterplatten mit Schnittflächen, die parallel zur [lll]-Kristallebene verlaufen, überragende Eigenschaften gegenüber regellos aus dem Barren herausgeschnittenen Platten aufweisen. Um Halbleiterplättchen zu gewinnen, die unter Berücksichtigung von Kristallvorzugsrichtungen geschnitten sind, ist die genaue Kenntnis der Lage der Kristallebenen im Einkristallbarren erforderlich, aus dem die Plättchen gefertigt werden sollen.

Da das Germanium nach besonderen Verfahren gezüchtet wird, bei dem im weitesten Umfange von kristallwachstumsfördernden Maßnahmen Gebrauch gemacht wird, und da außerdem bei den meisten Keimkristallen, von welchem die Barren ihren Ausgang nehmen, die Lage der Kristallachsen nicht genau bekannt ist, bereitet es selbst dann, wenn die Kristallachsenrichtungen des gezüchteten Barrens ungefähr erkennbar sind, erhebliche Schwierigkeiten, eine Bezugsebene am Barren zu finden, so daß Schnitte am Barren, die parallel zu einer ausgewählten Kristallebene verlaufen sollen, schwierig herzustellen sind.

Bei einem bekannten Verfahren zur Bestimmung der Kristallachsenrichtungen in einem Germaniumeinkristallbarren wird aus einem 10 cm langen Germaniumbarren ein etwa 1,6 mm langes Probestück herausgeschnitten und einer Röntgenstruktur-Schneidvorrichtung für Germanium-Halbleitereinkristalle in Barrenforrazum
Herstellen von Halbleiterkörpern für
Halbleiterbauelemente

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H., Sindelfingen (Württ.)

Als Erfinder benannt:

James Smart Hanson, Poughkeepsie, N.Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1955

(Nr. 556 642)

analyse unterzogen. Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch die Übertragung der am Probestück gewonnenen Untersuchungsergebnisse auf den Barren und damit auf die Schneidvorrichtung mit vielen Fehlermöglichkeiten verknüpft.

Die bestehenden Schwierigkeiten zu überwinden, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Bei einer Schneidvorrichtung für Germanium-Halbleitereinkristalle in Barrenform zum Herstellen von Halbleiterkörpern für Halbleiterbauelemente, wie Dioden oder Transistoren, besteht danach die Erfindung darin, daß zum Schneiden eine Kreissäge verwendet ist und daß eine Kristallachse des Halbleitereinkristalls, z. B. die [lll]-Achse, parallel zur Schneidachse der Kreissäge durch das folgende Verfahren zur Bestimmung der Kristallachsenrichtungen in einem Germaniumeinkristallbarren eingestellt ist, daß an einem Ende des Barrens drei reflektierende Flächenabschnitte ermittelt werden, die einem Oktaeder-Oberflächenkomplex aus drei Dreieckflächen entsprechen, deren Ebenen unter jeweils gleichem Winkel sowie im gleichen Punkt eine [Hl]-Kristallachse schneiden, die senkrecht zu einer vierten Oktaeder-Oberfläche verläuft, die von den drei Dreieckflächen des Flächenkomplexes umgeben ist, und daß die am Barren ermittelten reflektierenden Flächenabschnitte der Reihe nach durch Drehung des Barrens in den Strahlenweg eines Strahlen-

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bündeis gebracht werden und dort das auf sie auftreffende Strahlenbündel zum selben Punkt hin umlenken, wozu durch probeweise Lageänderungen des in einer Einspannvorrichtung befindlichen Barrens die die reflektierenden Flächenabschnitte in den Strahlenweg der Strahlenquelle schwenkende Drehbewegung des Barrens um dessen [Hl]-Kristallachse erfolgt.

Die Einspannvorrichtung für den Einkristallbarren bei der Vorrichtung nach der Erfindung besteht vorteilhaft aus einem um seine geometrische Achse drehbaren Hohlrohr, in dessen Innerem zwei aus jeweils drei Schrauben gebildete Schraubensätze nach Art eines Dreibackenfutters einen Schaft haltern, an dessen einem Ende der Germaniumeinkristallbarren durch Siegellack oder durch eine andere Kittmasse befestigt ist. Das um seine geometrische Achse drehbare Hohlrohr, durch dessen Drehung die reflektierenden Oberflächenabschnitte des eingespannten Barrens in den Strahlenweg der Lichtquelle geschwenkt werden, ist vorzugsweise in den V-förmigen Ausschnitten zweier paralleler Platten gelagert, deren Ebenen zur geometrischen Achse des Hohlrohres senkrecht verlaufen. Die Lichtstrahlen des auf die reflektierenden Oberflächenabschnitte des Barrens auftreffenden Lichtstrahlenbündel sollen weitgehend parallel sein. Diese Bedingung ist entweder dadurch erfüllt, daß Sonnenlicht verwendet wird, oder dadurch, daß aus dem von einer künstlichen Lichtquelle herrührenden Licht durch entsprechende optische Einrichtungen ein Lichtstrahlenbündel mit innerhalb des Bündels parallelen Lichtstrahlen erzeugt wird. An Stelle der optischen Mittel können auch Röntgenstrahlen oder Ultraschallwellen verwendet werden.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kristalles von Oktaederform, der so innerhalb eines räumlichen Koordinatensystems XYZ orientiert ist, daß zwei seiner [lll]-Flächen zu der durch die XZ-Achsen dieses Koordinatensystems gelegten Ebene (ZZ-Ebene) parallel verlaufen;

F i g. 2 zeigt einen Germaniumeinkristallbarren, dessen Oberfläche die [lll]-Kristallebenen andeutenden Anflächungen und Rippungen aufweist;

F i g. 3 zeigt eine Kristallschneidevorrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung.

Die F i g. 1 gibt in perspektivischer Darstellung einen Oktaeder wieder, dessen Raumform von einem Germaniumeinkristallbarren im günstigsten Falle annähernd erreicht wird. Dieser ist so in ein dreidimensionales Koordinatensystem XYZ gestellt, daß alle Oktaederflächen parallel zu den [lll]-Flächen der kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur verlaufen und daß zwei der Oktaederflächen parallel zu der durch die X- und Z-Achse gelegten Ebene (XZ-Ebene) sind.

Infolgedessen verläuft die Γ-Achse des Koordinatensystems senkrecht zu jenen beiden letztgenannten Flächen. Die F-Achse fällt somit mit der [lll]-Achse zusammen. Der Ausdruck [lll]-Achse wird benutzt, um eine Achse durch den Oktaeder zu kennzeichnen, die senkrecht zur [lll]-Kristallebene verläuft. Es ist nunmehr leicht einzusehen, daß in dem Fall, bei dem der Barren so in das dreidimensionale Koordinatensystem der Schneidvorrichtung gestellt wird, daß seine [lll]-Achse senkrecht zur Schnittebene des Schneidwerkzeuges verläuft, Schnitte am Germaniumkristallbarren parallel zur [Hl]-Ebene ausführbar sind und daß durch die für F i g. 1 gewählte Darstellungsweise die [lll]-Ebenen parallel zur ΛΓΖ-Ebene des dreidimensionalen Koordinatensystems verlaufen.

Um dabei einen hohen Genauigkeitsgrad zu erreichen, muß die Lage der [lll]-Achse im Einkristallbarren entsprechend genau ermittelt werden.

ίο Bei der Erfindung geschieht dies im Zuge eines Ausrichtvorganges, bei welchem drei äquidistante reflexionsfähige Oberflächenabschnitte, die sich an einem Ende des länglichen Barrens befinden bzw. dort ausfindig zu machen sind, nacheinander in den Strahlenweg eines Lichtstrahlenbündels geschwenkt werden und letzteres reflektieren.

Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Oktaeder sind die Eckpunkte mit den Buchstaben Λ, B, C, D, E und F bezeichnet. Alle Oberflächen decken sich mit den in der Kristallographie mit [lll]-Kristallflächen gekennzeichneten Flächen, und die Ebenen, welchen die Vierecke ABDE, ACEF und BCDF angehören, sind im Hinblick auf die in der Kristallographie eingeführte Bezeichnungsweise als [10O]-Kristallflächen anzusprechen. Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, tritt an dem dort gezeigten Oktaeder ein Komplex aus drei, als [lll]-Oberflächenebenen zu bezeichnenden Flächen, nämlich die durch die Dreiecke ACD, ABF und BCE begrenzten Flächen auf.

Die Ebenen dieser Flächen schließen mit der [lll]-Achse jeweils den gleichen spitzen Winkel ein. Ferner schneidet jede der drei durch die Dreiecke ACD, ABF und BCE festgelegten Ebenen die [lll]-Achse im selben Punkt. Der in der Fig. 1 mit α bezeichnete Winkel beträgt 19Va⁰.

Ein zweiter Flächenkomplex umfaßt die Ebenen, die durch die Dreiecke CDE, BEF und ADF bestimmt sind. Dieser zweite Flächenkomplex ist gegenüber dem ersten Flächenkomplex um 60° versetzt angeordnet. Für diese 60°-Versetzung ist die F-Achse die Drehachse. Die Ebenen der drei Flächendreiecke des zweiten Flächenkomplexes schließen den gleichen spitzen Winkel mit der [Hl]-Achse ein wie die Ebenen der Flächendreiecke des ersten Flächenkomplexes. Diese mit α bezeichneten Winkel haben jedoch beim zweiten Flächenkomplex ihre Spitze an einem anderen Punkt der Y-Achse wie beim ersten Flächenkomplex. Die außerhalb dieser beiden Flächenkomplexe liegenden beiden Flächen des Oktaeders sind die zur XZ-Ebene parallel verlaufenden Flächen, welchen die Dreiecke A B C und DEF angehören.

Aus der Tatsache, daß die drei Ebenen der drei Flächenkomplexe die [111]-Achse unter demselben Winkel schneiden, ergibt sich, daß ein von einer Lichtquelle entsandtes Lichtstrahlenbündel, in dessen Weg der Reihe nach die drei Flächen eines Flächenkomplexes treten, von diesen Flächen zum selben Punkt hin reflektiert wird, wenn der Oktaeder um die [lll]-Achse rotiert.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß der Germaniumbarren das Bestreben hat, in Oktaederform auszukristallisieren, sind an der Oberfläche des Barrens drei reflektierende Stellen in genau gleichen Abständen zu erwarten, die entweder dem Flächenkomplex angehören, welcher die Flächendreiecke ACD, ABF und BCE umfaßt oder dem Rächen-

komplex, der durch die Flächendreiecke CDE, BEF und ADF vorgegeben ist.

In der Fig. 2 ist ein Germaniumbarren üblicher Art in perspektivischer Darstellung gezeigt. Ein solcher Barren geht aus einem Kristallzüchtungsverfahren hervor, der als Kristallziehverfahren bekannt geworden ist. Dieses Verfahren hat zur Züchtung von Germaniumkristallen eine weitgehende Verbreitung gefunden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf Barren beschränkt, die nach einem speziellen Verfahren hergestellt worden sind, denn die Oktaederform ist auf die kristallographischen Eigenschaften des Germaniums und nicht auf die Art des Kristallzüchtungsverfahrens zurückzuführen.

Der in der Fig. 2 dargestellte Barren 1 besteht aus einem Germaniumkristallkörper 2, für dessen Anwachsen der Keimkristall 3 den Anstoß gegeben hat. Der Keimkristall 3 hat die Bezugsflächen 4 und 5.

An den meisten Barren sind Oberflächenabschnitte festzustellen, die als Anflächungen zu bezeichnen sind. Ein Komplex von Anflächungen 6, der am Barren 1 in der Nähe des Keimkristalles 3 aufzufinden ist, entspricht dem Flächenkomplex, der durch die FlächendreieckeACD, ABF und SCE des Oktaeders vorgegeben ist. Die Anflächungen 6 verteilen sich in einem Winkel von ungefähr 120° rund um den Barren. Ein zweiter Komplex von Anflächungen 6 ist am anderen Ende des Barrens 1 zu finden. Diese Anflächungen entsprechen dem zweiten Komplex von [lll]-Flächen, die durch die Flächendreiecke CDE, BEF und ADF vorgegeben sind. Die Anflächungen 6 an dem dem Keimkristall 3 benachbarten Ende des Barrens 1 sind gegenüber den Anflächungen 6 am anderen Ende des Barrens um 60° versetzt angeordnet.

Die Neigung, Anflächungen zu entwickeln, schwankt von Barren zu Barren in außergewöhnlichem Maße. Bisweilen weisen die Barren, je nach der Kristall· achsrichtung des Keimkristalls, einen ausgeprägt dreieckigen oder viereckigen Querschnitt auf, während andere Barren beinahe vollkommene Rotationskörper sind, die nur mikroskopisch feststellbare Spuren von Anflächungen zeigen. Eine nähere Betrachtung dieser Anflächungen ergibt, daß sie aus einer Vielzahl von Stufen, ähnlich der Stufenfolge einer Treppe, bestehen, bei welcher die Stufentrittflächen von weitgehend ebenen, reflektierenden Oberflächen oder Facetten gebildet sind, die parallel zu einer [lll]-Ebene verlaufen. Diese Stufen sind in der F i g. 2 mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Anflächung eines Barrens jeweils aus ein, zwei oder bis zu mehreren hundert Facetten besteht und die Zahl der Facetten von mannigfachen Störeinflüssen abhängt, die an dem sich abkühlenden Barren beim Übergang der Schmelze vom flüssigen in den festen Zustand möglicherw.eise in Erscheinung treten. Zylinder und Oktaeder sind die beiden Grenzfälle der äußeren Gestalt, welche gezüchtete Einkristallbarren annehmen.

An einem Barren, an welchem alle einem Flächenkomplex zuzuzählenden Anflächungen 6 wahrnehmbar sind, können die Facetten dieser Anflächungen ohne Schwierigkeiten als Reflexionsflächen bei der vorliegenden Erfindung dienen.

Verschiedentlich fehlen jedoch bei den Barren einige oder sogar alle dieser Anflächungen 6. In diesen Fällen müssen die fehlenden reflektierenden Flächenabschnitte, die einem der zwei Flächenkomplexe angehören, erst hervorgerufen werden. Wenn eine oder zwei der erforderlichen drei Anflächungen 6 fehlen, kann die vorhandene Anflächung bzw. können die vorhandenen Anflächungen dazu dienen, die fehlende Anflächung bzw. die fehlenden Anflächungen ausfindig zu machen. Die fehlenden Oberflächenabschnitte sind durch Abschleifen, Läppen od. dgl. feststellbar. Man macht hierbei vorteilhaft von der bereits angeführten Tatsache Gebrauch, daß Kristallbarren dazu neigen, Facetten an den Anflächungen 6 zu zeigen, wie sie durch das Bezugszeichen 7 in F i g. 2 angedeutet sind. Diese Facetten verlaufen, wie bereits erwähnt, parallel zur [Hl]-Kristallebene. Im allgemeinen weisen diese Facetten mehr als ausreichende Reflexionseigenschaften auf, so daß sie mit gutem Erfolg bei der Erfindung als Reflexionsflächen verwendbar sind.

Der ungünstigste Fall liegt vor, wenn am ganzen Kristallbarren keine Aufflächungen 6 und keine Facetten von genügender optischer Qualität vorhanden sind. In diesem Falle sind die einem Flächenkomplex angehörenden drei Anflächungen 6 durch probeweises Abschleifen oder Hinzuziehung von Ätzungen zu ermitteln. Die im Zusammenhang mit den Ätzungen zu treffenden Maßnahmen werden noch näher erläutert werden. Durch Probieren gelingt es dann, schrittweise den Ort der gesuchten drei äquidistanten Facettenfelder, die einem Flächenkomplex des Oktaeders entsprechen, zu ermitteln.

Hierbei ist es vorteilhaft, sich zu vergegenwärtigen, daß die gesuchten drei Oberflächenabschnitte in Winkeln von 120° angeordnet und um 60° gegenüber den reflektierenden Oberflächenabschnitten am anderen Ende des Barrens versetzt sind.

Es ist eine Reihe von Ätzflüssigkeiten bekannt, die sich zur Freilegung der [Hl]-Ebene von Germaniumkristallen eignen. Die Zusammensetzung einiger die- ser Ätzflüssigkeiten ist in der Abhandlung von Ray C. Ellis jr., »Etching of Single Crystal Germanium Spheres« (Journal of Applied Physics, Bd. 25, Heft 12, Jg. 1954, S. 1497 bis 1499), angegeben. Die unter dem Handelsnamen »Superoxol« bekanntgewordene Ätzflüssigkeit, die aus 20 Volumteilen destilliertem Wasser, 5 Volumteilen konzentriertem Fluorwasserstoff und 5 Volumteilen 37%igem Wasserstoffperoxyd (H₂O₂) besteht, ist für Germanium als Ätzmittel besonders geeignet. Der ebenflächig abgeschliffene Oberflächenabschnitt eines Germaniumeinkristallbarrens zeigt nach Ätzung dreieckförmige Ätzgruben, wenn der betreffende Oberflächenabschnitt ungefähr parallel mit der [111]-Kristallebene verläuft. Diese Ätzgruben sind unter dem Mikroskop sichtbar.

Dagegen sind die Ätzgruben rechteckförmig, wenn der behandelte Oberflächenabschnitt sich ungefähr parallel zur [100]-Kristallebene erstreckt.

Durch Ätzflüssigkeiten ist somit leicht feststellbar, ob ein durch Schleifen vorbehandelter Oberflächenabschnitt einer Fläche angehört, die zur [Hl]-Kristallebene parallel verläuft und ob die behandelten Oberflächenabschnitte ein und demselben Flächenkomplex angehören.

An Hand der F i g. 1 ist es leicht einzusehen, daß in dem Falle, daß der gerade betrachtete Oberflächenabschnitt einem anderen Flächenkomplex als die vorhergehend betrachteten Oberflächenabschnitte angehört, sich ein Reflexionswinkel bei dem gerade be-

trachteten Oberflächenabschnitt ergibt, der von dem Reflexionswinkel der vorhergehend betrachteten Flächen soweit abweicht, daß der reflektierte Lichtstrahl an der Einstellmarke eines in den Weg der reflektierten Lichtstrahlen gestellten Schirmes, an der die Lichtpunkte von Reflexionsflächen ein und desselben Flächenkomplexes in Erscheinung treten, nicht wahrzunehmen ist.

Darüber hinaus lassen sich durch Ätzungen die optischen Eigenschaften der zu untersuchenden Oberflächenabschnitte verbessern. Die optischen Eigenschaften der den Reflexionsversuchen zu unterwerfenden Oberflächenabschnitte sind für die Zwecke der Erfindung dann als ausreichend zu erachten, wenn das vom betrachteten Oberflächenabschnitt reflektierte Strahlenbündel beim Auftreffen auf den Schirm eine Beleuchtungsstärke des Schirmes ergibt, die größer ist als die Beleuchtungsstärke des Schirmes, die von Streureflexionserscheinungen oder von diffusem Licht herrührt. Die bei der Erfindung erzielbare Genauigkeit hängt davon ab, daß am Schirm die Lage der Auftreffpunkte jedes der von den einzelnen Oberflächenabschnitten des Barrens reflektierten Lichtstrahlenbündel möglichst deutlich erkennbar ist. Die bei der Erfindung erzielbare Genauigkeit ist deshalb um so größer, je mehr Licht von den untersuchten Oberflächenabschnitten reflektiert wird und je kleiner der am Schirm erscheinende Lichtpunkt bei gleichzeitig möglichst hoher Konturenschärfe ist. Die Flächeninhalte der reflektierenden Oberflächenabschnitte sollen deshalb klein, die Reflexionseigenschaften dieser Oberflächenabschnitte jedoch möglichst groß sein. Ferner ist aus obigem zu folgern, daß zur Erzielung großer Genauigkeit das auf die reflektierenden Oberflächenabschnitte auftreffende Lichtstrahlenbündel aus Lichtstrahlen vollkommener Parallelität zusammengesetzt und der Abstand zwischen Barren und Schirm möglichst groß sein soll.

Nachdem am Barren die erforderlichen drei reflektierenden Oberflächenabschnitte auf dem vorstehend angegebenen Wege gewonnen worden sind, wird der Barren so in einer seine Orientierung ermöglichenden Einspannvorrichtung befestigt, daß er um seine [Ill]-Kristallachse drehbar ist.

Wenn durch die vorstehend erläuterten Maßnahmen erreicht worden ist, daß der durch ein Hohlrohr 9 (vgl. Fig. 3) gehalterte Barren 1 eine Lage einnimmt, bei der die [lll]-Kristallachse des Barrens mit der Rotationsachse des Hohlrohres parallel verläuft, dann kann der im Hohlrohr 9 befestigte Kristall in der Schneidvorrichtung weiterbearbeitet werden. Die nach Maßgabe der Lichtpunktlage auf dem Schirm erforderliche Schwenkung des Barrens 1 ist mit Hilfe der beiden Schraubensätze 10 und 11 möglich. Die mit den Schrauben 10 und 11 durchzuführenden Einstellmanipulationen werden so lange wiederholt, bis der von jedem der drei reflektierenden Oberflächenabschnitte des Barrens erzeugte Lichtpunkt bei Drehung des Hohlzylinders an derselben Stelle des Schirmes erscheint. Jeder der beiden Schraubensätze 10 und 11 besteht aus drei Schrauben, die für den Schaft 8 an dem einen Ende des Barrens 1 eine Art Dreibackenfutter bildet. Der Hohlzylinder 9 ruht so in den V-förmigen Ausschnitten zweier Halteplatten, daß er um seine geometrische Achse frei drehbar ist. Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 liegt das Hohlrohr 9 an den Flächen von im rechten Winkel aneinanderstoßenden Blöcken 22 und 24 sowie 21 und 23 an. Der Barren wird entlang seinem der Grundplatte der Schneidvorrichtung zugewandten Oberflächenteil ein zusätzliches Auflager durch eine Siegellackmasse oder eine andere Kittmasse erhalten, die den Zwischenraum zwischen diesem Oberflächenteil des Barrens und der Grundplatte der Schneidvorrichtung ausfüllt und Biegebeanspruchungen vom Barren während des Schneidvorganges fernhält. Durch die Kristallsäge 25 können

ίο nunmehr am Barren 1 Schnitte ausgeführt werden, deren Ebenen senkrecht zur Achse des Hohlzylinders 9 und damit auch senkrecht zur [lll]-Kristallachse des Barrens verlaufen. Bei den durch Schneidvorgänge solcher Art gewonnenen Germaniumplatten verlaufen somit die Hauptflächen der Platten parallel zu den Kristallflächen.

Darüber hinaus sind vom Barren 1 ohne weiteres Platten zu gewinnen, deren Hauptflächen nicht zu den [lll]-Kristallflächen, sondern zu anderen Kristallebenen parallel verlaufen. Voraussetzung hierfür ist lediglich, daß am Barren 1 — der in diesem Fall ebenso wie bei Schnitten parallel zu den [lll]-Kristallflächen in der Schneidvorrichtung so gelagert sein muß, daß ersieh bei Drehung um seine [lll]-Kristall~ achse dreht — mit der Kristallsäge 25 der Schneidvorrichtung Schnitte unter den jeweils erforderlichen Winkeln zur [lll]-Kristallachse durchführbar sind. Die Bestimmung solcher Winkel kann unschwer unter Beachtung der durch F i g. 1 veranschaulichten räumliehen Gegebenheiten beim Oktaeder erfolgen.

In diesem Zusammenhange ist darauf hinzuweisen, daß mit der Kristallsäge 25 auch Keimkristalle bearbeitet werden können, die eine genügende Anzahl von Bezugsflächen aufweisen, so daß diese Keimkristalle unter Zuhilfenahme dieser Flächen in bezug auf die [lll]-Kristallachse räumlich ausgerichtet werden können. Der in F i g. 2 gezeigte Keimkristall 3 weist die Bezugsflächen 4 und 5 auf, die parallel zur [lll]-Kristallachse verlaufen und einen Winkel von 90° zwischen sich einschließen. Unter den Keimkristallen solche auszuwählen, deren Form oder deren Bezugsflächen ganz bestimmten Anforderungen genügen, ist so lange nicht erforderlich, wie die Bezugsflächen solcher Keimkristalle, gegebenenfalls zusammen mit ihrer Gestalt, in genügendem Umfange Aufschluß über die kristallographischen Verhältnisse gibt und hierdurch die [lll]-Kristallachse des Keimkristalls ermittelbar ist. Liegen der Gewinnung der Einkristallbarren hinsichtlich ihrer Kristallachsen im Räume genau ausgerichtete Keimkristalle zugrunde, so erhält man nach der [lll]-Kristallachse orientierte Barren, die keiner weiteren Ausrichtung im räumlichen Koordinatensystem mit optischen Hilfsmitteln bedürfen. Auf diese Weise gewonnene Barren können also sofort in einer Schneidvorrichtung gemäß der Erfindung, wie sie in der Fig. 3 beispielsweise dargestellt ist, unter der Voraussetzung bearbeitet werden, daß die Bezugsflächen des Keimkristalls über die Lage der [111]-Kristallachse im Barren Aufschluß geben. Eine Kontrolle darüber, ob der in einer Einspannvorrichtung drehbeweglich gelagerte Barren sich um seine [Hl]-Kristallachse dreht, ist demnach durch die Bezugsflächen des am Barren befindlichen Keimkristalles möglich, wenn dieser Keimkristall von einem Barren herrührt, bei welchem die [lll]-Kristallachse bei der Erfindung bestimmt wurde und anschließend mit der Schneidvorrichtung der Weiterverarbeitung unter-

zogen wurde, bei der Schnitte parallel zu Kristallebenen durchgeführt wurden, um den Keimkristall mit sofort erkennbaren Bezugsflächen zu versehen.

Wendet man sich auf Grund der vorhergehenden Ausführungen sowie an Hand des in F i g. 1 gezeigten Oktaeders den sich bezüglich der [100]-Kristallachse ergebenden Verhältnissen zu, so zeigt sich, daß dann, wenn wenigstens vier reflektierende Oberflächen am Barren in Erscheinung treten, die entweder dem einen, bisher nicht behandelten Flächenkomplex entsprechen, der durch die Flächendreiecke ABC, BCE, CDE und ACD festgelegt ist, oder die einem zweiten, bisher nicht behandelten Flächenkomplex angehören, der durch die Flächendreiecke ABF, BEF, DEF und ADF des Oktaeders gemäß Fig. 1 vorgegeben ist, der Barren unter Zugrundelegung der Erfindung an Hand einer [100]-Kristallachse ausgerichtet werden kann, die durch die Eckpunkte F und C des Oktaeders geht und die auf der [100]-Kristall- üächeABED senkrecht steht. Analog kann der Barren unter Zugrundelegung anderer [100]-Kristallachsen an Hand der für den Oktaeder maßgebenden stereometrischen Verhältnisse ohne weiteres ausgerichtet werden.

Bemerkt sei noch, daß auf die für ein Oktaeder gemäß der F i g. 1 geltenden stereometrischen Gegebenheiten zurückgegriffen werden kann, um Fehlwinkel zwischen den Schnittflächen am Barren, Platten usw. und dem tatsächlichen Verlauf der Kristallebenen mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen sowie unter Heranziehung von durch Ätzung gewonnenen reflektierenden Flächen festzustellen, die den Oktaederflächen ABC oder DEF entsprechen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schneidvorrichtung für Germanium-Halbleitereinkristalle in Barrenform zum Herstellen von Halbleiterkörpern für Halbleiterbauelemente, wie Dioden oder Transistoren, dadurch g e kennzeichnet, daß zum Schneiden eine Kreissäge (25) verwendet ist und daß eine Kristallachse des Halbleitereinkristalls, ζ. B. die [111]-Achse, parallel zur Schneidachse der Kreissäge durch das folgende Verfahren zur Bestimmung der Kristallachsenrichtungen in einem Germaniumeinkristallbarren eingestellt ist, daß an einem Ende des Barrens (1) drei reflektierende Flächenabschnitte (6) ermittelt werden, die einem Oktaeder-Oberflächenkomplex aus drei Dreieckflächen (ACD, ABF, BCE) entsprechen, deren Ebenen unter jeweils gleichem Winkel (a) sowie im gleichen Punkt eine [111]-Kristallachse schneiden, die senkrecht zu einer vierten Oktaeder-Oberfläche (ABC) verläuft, die von den drei Dreieckflächen (ACD, ABF, BCE) des Flächenkomplexes umgeben ist, und daß die am Barren ermittelten reflektierenden Flächenabschnitte (6) der Reihe nach durch Drehung des Barrens (1) in den Strahlenweg eines Strahlenbündels gebracht werden und dort das auf sie auftreffende Strahlenbündel zum selben Punkt hin umlenken, wozu durch probeweise Lageänderungen des in einer Einspannvorrichtung befindlichen Barrens (1) die die reflektierenden Flächenabschnitte (6) in den Strahlenweg der Strahlenquelle schwenkende Drehbewegung des Barrens (1) um dessen [lll]-Kristallachse erfolgt.

2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung aus einem um seine geometrische Achse drehbaren Hohlrohr (9) besteht, in dessen Innerem zwei aus jeweils drei Schrauben gebildete Schraubensätze (10, 11) nach Art von Dreibackenfuttern einen Schaft (8) halten, an dessen einem Ende der Einkristallbarren (1) durch Siegellack oder Kitt befestigt ist.

3. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Hohlrohr (9) in V-förmigen Ausschnitten zweier paralleler Platten gelagert ist, deren Ebenen zur geometrischen Achse des Hohlrohres (9) senkrecht verlaufen.

4. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Barren (1) derart in der Schneideinrichtung räumlich einstellbar ist, daß seine [lll]-Kristallachse senkrecht zur Schnittebene der Kreissäge (25) verläuft.

5. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Schirm visuell feststellbar ist, ob die drei Lichtreflexionen zu einem gemeinsamen Punkt hin verlaufen.

6. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Schwenkung des Barrens (1) mit Hilfe der zwei Schraubensätze (10,11) nach Maßgabe der Lichtpunktlage auf dem Schirm erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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