DE1184971B

DE1184971B - Process for the crucible-free melting of rod-shaped bodies made of the purest semiconductor material

Info

Publication number: DE1184971B
Application number: DES39695A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Rummel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-06-22
Filing date: 1954-06-22
Publication date: 1965-01-07

Description

Verfahren zum tiegellosen Schmelzen von stabförmigen Körpern aus reinstem Halbleitermaterial In der deutschen Patentschrift 976 672 ist ein Verfahren zum tiegellosen Schmelzen von stabförmigen Körpern aus reinstem Halbleitermaterial für Halbleiterbauelemente unter Verwendung von Hochfrequenzenergie beschrieben, bei dem eine geschmolzene Zone durch einen nur an seinen Enden gehalterten Halbleiterstab geführt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Halbleiterstab am Ort der zu erzeugenden Schmelzzone zunächst durch eigens hierfür vorzusehende Mittel vorgewärmt und dann nur mittels Hochfrequenzenergie an der vorerwärmten Stelle aufgeschmolzen wird. Durch die Vorerwärmung wird die Leitfähigkeit des in kaltem Zustand sehr hochohmigen Halbleitermaterials so weit erhöht, daß in dem vorgewärmten Stellenbereich infolge der Einwirkung eines verhältnismäßig schwachen hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes die weitere Erhitzung des Halbleiters bis zur Entstehung der Schmelzzone stattfindet. Die Vorerwärmung kann auf verschiedene Weise erfolgen: so ist z. B. die Vorerwäimung durch Verwendung eines direkt oder indirekt geheizten Heizringes, der den Halbleiterstab konzentrisch umgibt und geen den Stab verschiebbar ist, möglich. Vorteilhaft ist, auch die Verwendung von elektrischen Mitteln, z. B. von direktem Stromdurchgang durch den Halbleiter oder einer kapazitiven Vorerwärmung, bei der der Verlustwinkel des Halbleitermaterials ausgenutzt wird.Process for the crucible-free melting of rod-shaped bodies from the purest Semiconductor material In the German patent specification 976 672 is a method for Crucible-free melting of rod-shaped bodies made of the purest semiconductor material for Semiconductor components using radio frequency energy described in one melted zone by a semiconductor rod held only at its ends is performed, which is characterized in that the semiconductor rod in place the melting zone to be generated initially by means specifically provided for this purpose preheated and then only melted using high-frequency energy at the preheated point will. Due to the preheating, the conductivity of the cold state becomes very high-ohmic Semiconductor material increased so far that in the preheated area as a result the action of a relatively weak high frequency electromagnetic Alternating field, the further heating of the semiconductor up to the formation of the melting zone takes place. The preheating can be done in different ways. B. pre-heating by using a directly or indirectly heated heating ring, which concentrically surrounds the semiconductor rod and geen the rod is displaceable, possible. It is also advantageous to use electrical means, e.g. B. from direct Current passage through the semiconductor or a capacitive preheating in which the loss angle of the semiconductor material is used.

Im Grunde genommen können die bekannten Methoden zur unmittelbaren Erzeugung der geschmolzenen Zone auch die Aufgabe der Vorerwärmung übernehmen. Dabei ist jedoch von Bedeutung, daß durch die Vorwärmung keine zusätzlichen Verunreinigungen des Halbleitermaterials entstehen. Eine bekannte Methode zur Erzeugung der Schmelzzone beim Zonenschmelzen besteht in der Verwendung einer elektrischen Bodenentladung, die sowohl im Vakuum als auch als Gasentladung betrieben werden kann.Basically, the known methods can be used for immediate Generation of the molten zone also take on the task of preheating. Included It is important, however, that the preheating does not result in any additional impurities of the semiconductor material arise. A well-known method of creating the melting zone in the case of zone melting, there is the use of an electric floor discharge, which can be operated both in a vacuum and as a gas discharge.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Vorerwärmung des zonenzuschmelzenden Halbleiterstabes mittels elektrischer Gasentladung. Dabei wird zweckmäßig die zunächst vorzuwärmende und dann aufzuschmelzende Zone des Halbleiterstabes als Elektrode der Gasentladung verwendet, die zu einer, insbesondere ringförmigen, Gegenelektrode in einer geeigneten Gasatmosphäre übergeht. Die Verwendung von Gasentladungen läßt bei geringem Energieverbrauch eine rasche und wirksame Vorwärmung der Halbleiteroberfläche zu, da das Elektronen- und Ionenbombardement der Halbleiteroberfläche in der Gasentladung zu einer intensiven Erhitzung führt. Bei Verwendung der Halbleitertechnik wohlbekannter Gase läßt sich jede Verunreinigung des Halbleiters bei einer solchen Vorerwärmung vermeiden.According to the invention, the preheating of the zone to be melted takes place Semiconductor rod by means of electrical gas discharge. It is useful to begin with Zone of the semiconductor rod to be preheated and then melted as an electrode of the gas discharge, which leads to an, in particular ring-shaped, counter-electrode passes in a suitable gas atmosphere. The use of gas discharges leaves Rapid and effective preheating of the semiconductor surface with low energy consumption because the electron and ion bombardment of the semiconductor surface in the gas discharge leads to intense heating. More well known using semiconductor technology Any contamination of the semiconductor with such preheating can be removed from gases avoid.

Claims

Claims: 1. A method for crucible-free melting of rod-shaped bodies made of the purest semiconductor material for semiconductor components using high-frequency energy, in which a molten zone is passed through a semiconductor rod held only at its ends, in which the semiconductor rod at the location of the melting zone to be generated is initially by specially The means to be provided for this purpose is preheated and then only melted by means of high-frequency energy at the preheated point, according to Patent 976672, characterized in that the preheating is carried out by means of gas discharge In particular, semiconductor body located in a small electrode arrangement is connected as an electrode. 3. The method according to claim 2, characterized in that the preheating is concentrated by gas discharge on a zone of the desired size and shape of the semiconductor surface. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized by a rotationally symmetrical or axially symmetrical to the semiconductor body arranged electrode arrangement. Documents considered: German Patent No. 665 540; German patent application T 6541 VIII cl 21 g (published January 28, 1954); Swiss Patent No. 291361; Belgian Patent No. 510 303; U.S. Patent No. 2,602,211; Australian Patent No. 166 223.