DE1217339B - Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial - Google Patents

Description

• Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichter, Transistoren, Fotodioden u. dgl., finden bereits für verschiedene Zwecke in der Elektrotechnik Verwendung. Ihr Grundkörper besteht meistens aus einem im wesentlichen einkristallinen Körper des entsprechenden Halbleitermaterials, z. B. Germanium oder Silicium oder einer intermetallischen Verbindung von Elementen der 11I. und V. Gruppe des Periodensystems. Diese Einkristalle können durch Zonenschmelzen, insbesondere tiegelfreies Zonenschmelzen, hergestellt werden, bei dem zunächst ein einkristalliner Keimkristall an das eine Ende, vorzugsweise an das untere Ende, eines senkrecht gehalterten polykristallinen Stabes angeschmolzen und danach das polykristalline Gefüge in einer Zone aufgeschmolzen wird. Die Schmelzzone läßt man von dem Ende des Stabes, andern der Keimkristall sitzt, zum anderen Ende des Stabes wandern. Durch mehrfache Wiederholung läßt sich erreichen, daß das Halbleitermaterial einkristallin erstarrt und daß der so gewonnene Halbleiterstab im wesentlichen von Verunreinigungen befreit wird.
• Zweckmäßig wird das Verfahren im Hochvakuum durchgeführt, wodurch ein weiterer Reinigungseffekt durch Ausdampfen von Verunreinigungen aus dem Halbleitermaterial auftritt. Die Schmelzzone kann mit Hilfe einer mit Hochfrequenz gespeisten Induktionsspule erzeugt werden. Hierbei tritt infolge von Wirbelströmen eine Durchrü'hrung des in der Schmelze enthaltenen Halbleitermaterials ein, wodurch ebenfalls Verunreinigungen zur Oberfläche der Schmelze getragen werden und dort ins Vakuum abdampfen.
• Für die Anwendung der meisten Halbleiteranordnungen ist die Lebensdauer der Minoritätsträger in dem Halbleitermaterial entscheidend wichtig. Es wurde beobachtet, daß oft und besonders an dem Ende des Stabes, an dem der Keimkristall angesetzt ist, verhältnismäßig .niedrige Werte der Lebensdauer vorliegen. Bei einem Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial, bei dem eine Schmelzzone, von einem an das eine Ende eines stabförmigen Halbleiterkörpers angeschmolzenen Keimkristalls ausgehend, mehrfach über die gesamte Länge des Halbleiterkörpers geführt wird, wird dieser Nachteil beseitigt und eine wesentlich bessere Qualität der hergestellten Einkristalle erreicht, wenn erfindungsgemäß unmittelbar vor dem letzten Durchgang der Schmelzzone ein neuer Keimkristall an das Ende des stabförmigen Körpers angesetzt wird, an dem sich der erste Keimkristall befindet. Es zeigte sich nämlich, @daß ein an sich aus hervorragendem Halbleitermaterial bestehender Keimkristall während :der Durchführung des tiegelfrei@en Zonenschmelzens mit jedem Zonendurchgang laufend verschlechtert wird, so daß zum Schluß des Verfahrens, beispielsweise nach acht bis zehn Zonendurchgängen, bereits aus dem vor Beginn des Verfahrens versetzungsfreien Keimkristall Versetzungen in dem stabförmigen Halbleiterkörper anwachsen, die zu der geschilderten Herabsetzung der Lebensdauerwerte der Minoritätsträger führen. Wird nun unmittelbar vordern letzten Durchgang der Schmelzzone ein neuer Keimkristall an den :stabförmigen Halbleiterkörper angeschmolzen, beispielsweise indem der zuerst vorhandene Keimkristall abgetrennt und durch einen neuen ersetzt wird, so läßt sich hierdurch erreichen, daß das Halbleitermaterial eine wesentlich bessere Kristallqualität aufweist. Gegebenenfalls kann der alte Keimkristall an dem stabförmigen Halbleiterkörper belassen werden und der neue Keimkristall lediglich an diesen alten Keimkristall angeschmolzen werden.
• In an sich bekannter Weise kann ein Keimkristall mit einem wesentlich geringeren Durchmesser als dem des Halbleiterkörpers, beispielsweise ein Keimkristall von 3 bis 4 mm Durchmesser bei einem Durchmesser das Halbleiterstabes von z. B. 10 bis 30 mm, angeschmolzen werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial, bei dem eine Schmelzzone, von einem an das eine Ende eines ,stabförmigen Halbleiterkörpers angeschmolzenen Keimkristall ausgehend, mehrfach über die gesamte Länge des Halbleiterkörpers geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem letzten Durchgang der Schmelzzone ein neuer Keimkristall an das Ende des stabförmigen Körpers angesetzt wird, an dem sich der erste Keimkristall befindet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise ein Keimkristall mit einem wesentlich geringeren Durchmesser als dem des Halbleiterkörpers angeschmolzen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 710; österreichische Patentschrift Nr. 211383.