DE1240825B

DE1240825B - Process for pulling single crystals from semiconductor material

Info

Publication number: DE1240825B
Application number: DE1962J0022101
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Erich Schoene; Dipl-Phys Heinz Vater
Original assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Current assignee: Halbleiterwerk Frankfurt Oder VEB
Priority date: 1962-07-14
Filing date: 1962-07-14
Publication date: 1967-05-24

Description

Verfahren zum Ziehen von Einkristallen aus Halbleitermaterial Halbleiterbauelemente können nur aus einkristallinem Halbleitermaterial hergestellt werden, welches ganz bestimmte Eigenschaften hat. Die Herstellung solcher Kristalle ist verhältnismäßig kompliziert und die Art der Herstellung teilweise vom verwendeten Halbleitermaterial abhängig.Process for pulling single crystals from semiconductor material. Semiconductor components can only be made from single crystal semiconductor material, which is entirely has certain properties. The production of such crystals is proportionate complicated and the type of manufacture partly depends on the semiconductor material used addicted.

Man kann bei der Herstellung geeigneter Kristalle drei Arbeitsgänge unterscheiden: die physikalische Reinigung des chemisch hergestellten Ausgangsmaterials, die Dotierung und das Herstellen des Einkristalls im Hochvakuum.There are three steps involved in making suitable crystals differentiate: the physical cleaning of the chemically produced raw material, the doping and the production of the single crystal in a high vacuum.

Es ist bekannt, je nach Art des Halbleitermaterials bei der Durchführung der drei Arbeitsgänge unterschiedliche Wege einzuschlagen. Entweder wird, insbesondere bei Germanium, das bekannte Czochralski-Verfahren angewendet, bei dem das vorher physikalisch gereinigte Halbleitermaterial zwecks Dotierung und Einkristallzüchtung in einem meist durch eine gekühlte Induktionsspule beheizten Tiegel aufgeschmolzen wird. Oder man bedient sich, z. B. bei Silicium, des bekannten tiegellosen Zonenschmelzens. Bei diesem Verfahren wird zunächst zum Zweck der Reinigung ein an beiden Enden gehalteter Stab aus halbleitendem Material mehrfach durch eine Hochfrequenzinduktionsspule geführt, so daß ein Schmelztropfen den Stab jeweils in einer Richtung durchwandert. Dabei tritt infolge des Segrationseffektes ein Transport von Verunreinigungen an ein Stabende auf. Nach Entfernung der verunreinigten Stabenden wird sodann in derselben Apparatur, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Dotierung, mittels eines angesetzten Impfkristalls in einem Zonendurchgang der Einkristall hergestellt.It is known, depending on the type of semiconductor material when carrying out to take different paths of the three work steps. Either will, in particular in the case of germanium, the well-known Czochralski method used, in which the previously physically cleaned semiconductor material for doping and single crystal growth melted in a crucible, usually heated by a cooled induction coil will. Or you use, z. B. in silicon, the well-known crucible-free zone melting. In this method, one is held at both ends first for the purpose of cleaning Rod made of semiconducting material several times through a high frequency induction coil guided so that a melt droplet travels through the rod in one direction. As a result of the segregation effect, impurities are transported one end of the rod. After removing the contaminated rod ends is then in the same Apparatus, optionally in connection with a doping, by means of an attached Seed crystal produced in one zone pass of the single crystal.

Wird das gereinigte Halbleitermaterial in einem Tiegel aufgeschmolzen, dann gelangen aber wieder Verunreinigungen, insbesondere aus der Tiegelwand, in die Schmelze. Dies ist dann der Fall, wenn der Schmelzpunkt des Halbleitermaterials hoch ist und eine große chemische Affinität vorliegt. Das trifft nun besonders für Silicium zu. Bei der Einkristallzüchtung durch ziegelfreies Zonenschmelzen tritt dieser Nachteil nicht auf.If the cleaned semiconductor material is melted in a crucible, but then again impurities, in particular from the crucible wall, get into the melt. This is the case when the melting point of the semiconductor material is high and has great chemical affinity. This is especially true for Silicon too. When growing single crystals by means of brick-free zone melting occurs this disadvantage does not arise.

Auch hinsichtlich der Qualität des hergestellten Einkristalls bestehen bei beiden Verfahren wesentliche Unterschiede.Also exist in terms of the quality of the single crystal produced there are significant differences between the two methods.

Bei der Einkristallzüchtung nach dem Zonenschmelzverfahren wird der Vorteil der Tiegelfreiheit mit dem Nachteil einer relativ hohen Versetzungsfehlordnung im Einkristall erkauft. Das hängt mit ungünstigen thermischen Verhältnissen zusammen, die bei diesem Verfahren an der Phasengrenzfläche gegeben sind. Die hohe Versetzungsdichte stellt die Verwendung eines solchen Kristalls für bestimmte Bauelementetypen in Frage. Demgegenüber erbringt die Einkristallzüchtung aus dem Schmelztiegel nach dem Czochralski Verfahren, welches jedoch bei Materialien mit hohem Schmelzpunkt, also beispielsweise bei Silicium, aus den bereits genannten Gründen nicht verwendbar ist, Einkristalle mit geringer Versetzungsdichte. Dies ist auf günstige thermische Verhältnisse an der Phasengrenzfiäche zurückzuführen.When growing single crystals by the zone melting process, the Advantage of freedom from crucibles with the disadvantage of a relatively high dislocation disorder bought in single crystal. This is due to unfavorable thermal conditions, which are given in this process at the phase interface. The high dislocation density illustrates the use of such a crystal for certain types of components in Question. In contrast, the single crystal growth from the crucible yields the Czochralski process, which, however, applies to materials with a high melting point, thus, for example, in the case of silicon, cannot be used for the reasons already mentioned is, single crystals with low dislocation density. This is due to cheap thermal Conditions at the phase interface.

Für die beiden hauptsächlichen Arbeitsgänge eines kombinierten Reinigungs- und Einkristallziehverfahrens ist es daher in gleichem Maße wünschenswert, nicht nur einen kleinen Teil, wie das bei dem Schmelztropfen des Zonenschmelzens der Fall ist, sondern das gesamte eingesetzte Halbleitermaterial tiegelfrei geschmolzen zu haben und aus einer gereinigten Schmelze, ohne die Gefahr des erneuten Eindringens von Verunreinigungen, den Einkristall herzustellen unter für eine geringe Versetzungsfehlordnung günstigen thermischen Bedingungen an der Phasengrenzfläche.For the two main operations of a combined cleaning and single crystal pulling method, it is therefore equally desirable not only a small part, as is the case with the melt drop of zone melting is, but the entire semiconductor material used is melted crucible-free and from a purified melt without the risk of re-penetration of impurities to make the single crystal under for a little dislocation disorder favorable thermal conditions at the phase interface.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Ziehen von Einkristallen aus Halbleitermaterial im Hochvakuum aus einer im Feld einer gekühlten Hochfrequenzinduktionsspule befindlichen Schmelze des Halbleitermaterials mittels eines in die Schmelze getauchten und nach oben gezogenen Impfkristalls dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß durch allmähliches Einführen und schließlich vollständiges Aufschmelzen eines Stabes aus dem Halbleitermaterial in dem Feld einer gekühlten Hochfrequenzinduktionsspule die Schmelze ziegellos erzeugt und in an sichbekannterWeise durch die Stützwirkung derInduktionsspule in der Schwebe gehalten wird, und zwar so lange, bis Verunreinigungen verdampft sind, worauf aus der so gehaltenen Schmelze der Einkristall gezogen wird. Halbleitermaterial, welches bei Raumtemperatur eine so geringe Leitfähigkeit aufweist, daß der Schmelzeffekt in dem hochfrequenten Magnetfeld noch nicht in Gang kommt, muß bis auf etwa 300° C vorgewärmt werden. Bei ausreichender Leitfähigkeit des Halbleitermaterials ist eine Einrichtung zu dessen Vorwärmung nicht erforderlich.This task is performed in a method for pulling single crystals made of semiconductor material in a high vacuum from a high-frequency induction coil cooled in the field located melt of the semiconductor material by means of a dipped into the melt and upwardly pulled seed crystal solved that according to the invention by gradual insertion and finally complete melting of a rod the semiconductor material in the field of a cooled high frequency induction coil die Melt produced without bricks and in a manner known per se by the supporting effect of the induction coil is held in suspension until the impurities evaporate are, whereupon the single crystal is pulled from the melt held in this way. Semiconductor material, which has such a low conductivity at room temperature that the melting effect does not start in the high-frequency magnetic field, must be up to about 300 ° C. If the conductivity of the semiconductor material is sufficient a device to preheat it is not required.

Die Arbeitsgänge Reinigen, Dotieren und Einkristallziehen werden unmittelbar hintereinander in demselben Vakuum- durchgeführt. Der mit dem Zonenschmelzverfahren verbundene Mangel der Beschränkung auf relativ kleine Durchmesser der Einkristalle entfällt ebenso wie das beim Zonenreinigen unvermeidbare Auftreten verunreinigter Rückstände und der Verlust verunreinigter Stabenden. Die Reinigung erfolgt ausschließlich durch Verdampfen der Verunreinigungen, wobei die gesamte Schmelze bei guter Durchmischung diesem Prozeß unterworfen ist. Der reinigende Verdampfungseffekt kann sich weiterhin voll auswirken durch die Möglichkeit, das Halbleitermaterial während der Reinigung einer Temperatur auszusetzen, welche - im Gegensatz zu dem Zonenschmelzverfahren - wesentlich über der Schmelztemperatur liegt.The cleaning, doping and single crystal pulling operations are immediate carried out one after the other in the same vacuum. The one with the zone melting process associated lack of limitation to relatively small diameters of the single crystals as well as the unavoidable occurrence of contaminated areas during zone cleaning Residues and the loss of contaminated rod ends. The cleaning is done exclusively by evaporation of the impurities, the entire melt with good mixing is subject to this process. The purifying evaporation effect can continue take full effect due to the possibility of the semiconductor material during cleaning to a temperature which - in contrast to the zone melting process - is significantly above the melting temperature.

Für das Gelingen des Schwebevorganges ist Voraussetzung, daß das zu schmelzende Material dem hochfrequenten Feld genügend Leistung entnimmt (d. h., daß die Wirbelstromdichte groß genug ist), damit ausreichend große Kraftwirkungen entstehen, um eine nennenswerte Materialmenge in der Schwebe zu halten. Voraussetzung dafür ist weiterhin eine genügend große Leitfähigkeit des schwebenden Stoffes. Im Gegensatz zu elektrisch leitenden Metallen besitzen Halbleiter eine um mehrere Zehnerpotenzen geringere spezifische Leitfähigkeit. Man ist daher versucht anzunehmen, daß sich das Schwebeverfahren auf Halbleitermaterialien nicht übertragen läßt. Im vorliegenden Fall handelt es sich jedoch um Halbleiter im geschmolzenen Zustand, die wegen des negativen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes bei Schmelztemperatur eine Leitfähigkeit haben, welche derjenigen der Metalle nahekommt. So besitzt z. B. reines Silicium bei 300° K einen spezifischen Widerstand von 2,5 - 105 Ohm - cm, bei 1700° K einen solchen von etwa 2 - 10-3 Ohm # cm, d. h. eine um acht Zehnerpotenzen größere Leitfähigkeit. Das Schwebeprinzip läßt sich also bei Halbleitern ebenso verwirklichen wie bei Metallen.The prerequisite for the success of the hovering process is that this must melting material draws sufficient power from the high-frequency field (i.e., that the eddy current density is large enough), thus sufficiently large force effects arise in order to keep a significant amount of material in suspension. pre-condition there is still a sufficiently high conductivity of the suspended matter. in the In contrast to electrically conductive metals, semiconductors have one by several powers of ten lower specific conductivity. One is therefore tempted to assume that does not allow the levitation method to be transferred to semiconductor materials. In the present Case, however, is semiconductors in the molten state, which because of the negative temperature coefficient of resistivity at melting temperature have a conductivity that is close to that of metals. So has z. B. pure silicon at 300 ° K a specific resistance of 2.5 - 105 ohms - cm, at 1700 ° K around 2 - 10-3 Ohm # cm, i.e. H. one by eight powers of ten greater conductivity. The levitation principle can also be used with semiconductors realize like with metals.

Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten in einem gegebenenfalls gekühlten Hochvakuumgefäß aus Metall oder Quarzglas als wesentlichen Bestandteil einen aus gekühlten Induktionsspulenwindungen gebildeten Spulenkorb sowie durch die Wandung des Hochvakuumgefäßes vakuumdicht durchgeführteEinrichtungenzum Einführen des Dotierungsmaterials, zur Beschickung des Spulenkorbes mit dem zu schmelzenden Ausgangsmaterial und zum Einführen und Zurückziehen des Impfkeimes. Die beiden zuletzt genannten Einrichtungen können aus einer einzigen, beiden Zwecken dienenden bestehen, welche den am Impfkristall hängend angeschmolzenen Halbleiterstab in den Spulenkorb hineinsenkt und den Einkristall aus diesem herauszieht. Es können aber auch zwei unabhängig voneinander bewegbare, durch die Wand des Hochvakuumgefäßes durchgeführte Gestänge vorgesehen sein, von denen das obere lediglich der Abundaufbewegung des Impfkeimes dient, während das unterhalb des Spulenkorbes in das Hochvakuumgefäß durchgeführte Gestänge das halbleitende Grundmaterial in der Form eines Halbleiterstabes trägt. Das obere Gestängeende kann auch mit einem Kolben versehen sein, welcher das in einen gekühlten Zylinder eingefüllte stück- oder pulverförmige Halbleitermaterial nach oben in den Spulenkorb hineinbefördert. In beiden Fällen müssen die Spulenwindungen eine ausreichend große Öffnung im Boden des Spulenkorbes frei lassen.Contain devices for performing the method according to the invention in an optionally cooled high vacuum vessel made of metal or quartz glass as an essential part of one formed from cooled induction coil windings Bobbin cage as well as through the wall of the high vacuum vessel implemented vacuum-tight devices for Introducing the doping material to load the bobbin with the one to be melted Starting material and for introducing and withdrawing the inoculum. The two last named facilities may consist of a single, dual purpose, which fused the semiconductor rod hanging on the seed crystal into the coil cage and pulls the single crystal out of it. But it can also be two independently movable, carried out through the wall of the high vacuum vessel Linkage can be provided, of which the upper only the downward movement of the Inoculation germ is used, while the one below the bobbin in the high vacuum vessel rods carried out the semiconducting base material in the form of a semiconductor rod wearing. The upper rod end can also be provided with a piston, which the lump or powdery semiconductor material filled into a cooled cylinder conveyed upwards into the bobbin case. In both cases the coil turns must leave a sufficiently large opening in the bottom of the bobbin case.

Um die Schmelz- und Schwebewirkung des Spulenkorbes besser abstimmen zu können, kann es zweckmäßig sein, entweder eine einzige Spule über geeignete Entkopplungsglieder mit zwei unabhängig voneinander regelbaren Wechselspannungen verschiedener Frequenz zu speisen oder zwei mit verschiedenen Frequenzen gespeiste und mit ihren Windungen ineinandergreifende oder räumlich getrennte Induktionsspulen vorzusehen. Zusätzlich hierzu oder auch für sich allein läßt sich die Schwebewirkung noch dadurch beeinflussen, daß eine oder mehrere der obersten, den Spulenkorb bildenden Windungen einen gegenläufigen Windungssinn haben.To better coordinate the melting and floating effect of the bobbin case to be able to, it may be appropriate to use either a single coil via suitable decoupling members with two independently controllable alternating voltages of different frequencies to feed or two fed with different frequencies and with their windings provide interlocking or spatially separated induction coils. Additionally in addition to this or on its own, the hovering effect can be influenced by that one or more of the uppermost, the coil cage forming turns a counter-rotating Have a sense of twist.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise schematisch dargestellt, und zwar zeigt F i g.1 eine Vorrichtung mit unten geschlossenem Spulenkorb, F i g. 2 dieselbe Vorrichtung in der Stellung vor Beginn des Einkristallziehens, F i g. 3 eine Vorrichtung mit am Boden offenem Spulenkorb und unterer Beschickung durch einen Halbleiterstab, F i g. 4 eine Vorrichtung mit einem Spulenkorb entsprechend F i g. 3 und unteren Beschickung mit stückigem oder pulverförmigem Halbleitermaterial und F i g. 5 eine Vorrichtung in der Stellung der F i g. 2 mit einem aus zwei Hochfrequenzspulen gebildeten Spulenkorb.In the drawings are some embodiments of devices for the application of the method according to the invention, for example shown schematically, F i g.1 shows a device with a bobbin case closed at the bottom, F i G. 2 the same device in the position before the start of single crystal pulling, F i G. 3 through a device with the bobbin case open at the bottom and lower loading a semiconductor rod, FIG. 4 shows a device with a bobbin case accordingly F i g. 3 and lower loading with lumpy or powdery semiconductor material and F i g. 5 shows a device in the position of FIG. 2 with one of two high frequency coils formed bobbin case.

Bei der Darstellung der Vorrichtung wurde auf die Abbildung des an sich bekannten und gegebenenfalls gekühlten Hochvakuumgefäßes aus Metall oder Quarzglas mit den oberen bzw. oberen und unteren vakuumdichten Durchführungen verzichtet. Aus Gründen der Vereinfachung wurde weiterhin darstellungsmäßig nicht zum Ausdruck gebracht, daß die obersten Spulenwindungen - wie bereits erwähnt - einen umgekehrten Windungssinn aufweisen können.In the illustration of the device was on the illustration of the known and optionally cooled high vacuum vessel made of metal or quartz glass dispensed with the upper or upper and lower vacuum-tight bushings. For the sake of simplicity, there was still no printout in terms of representation brought that the top coil turns - as already mentioned - a reversed one May have a winding sense.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 ist innerhalb des - nicht dargestellten - Hochvakuumgefäßes eine wassergekühlte Hochfrequenzspule angeordnet, deren Windungen 1 einen Spulenkorb 2 bilden. Die Spulenenden sind durch die Wandung des Hochvakuumgefäßes hindurchgeführt und sowohl an einen Generator als auch an einen Wasserzu- und -abfluß angeschlossen. Oberhalb des Spulenkorbes 2 ist ein in an sich bekannter Weise durch einen mechanischen Antrieb in vertikaler Richtung bewegbares und vakuumdicht durch die Wand des Hochvakuumgefäßes hindurchgeführtes Gestänge 3 vorgesehen, das unten eine Klemme 4 trägt. Schließlich mündet über dem Spulenkorb 2 und etwas außerhalb von dessen Mitte ein Beschickungsröhrchen 5, welches durch die Wand des Hochvakuumgefäßes hindurchgeführt und außerhalb dessen verschließbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kommt mit der Vorrichtung wie folgt zur Anwendung: Zunächst wird an der Klemme 4 ein Impfkeim 6 befestigt, an welchem ein Halbleiterstab 7 angeschmolzen ist. Sodann wird das Hochvakuumgefäß evakuiert und der Halbleiterstab 7, nachdem er gegebenenfalls von außerhalb des Hochvakuumgefäßes auf herkömmliche Weise, z. B. durch Bestrahlen mit Infrarotlicht, auf etwa 300° C erhitzt wurde, in den Spulenkorb abgesenkt. Sein unteres Ende nimmt aus dem hochfrequenten Magnetfeld des an den Generator angeschlossenen Spulenkorbes 2 Leistung auf und schmilzt, wobei der Schmelztropfen 8 frei im Magnetfeld hängt. Durch weiteres Nachschieben in Richtung des Pfeiles A schmilzt der Halbleiterstab 7 schließlich bis zu dem oben angeschmolzenen Impfkeim 6 auf, wobei sich der schwebende Schmelztropfen 8 ständig vergrößert. Der Impfkeim 6 wird dann entgegen der Richtung des Pfeiles A wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Der Schmelztropfen 8 bleibt nun so lange in der Schwebe, bis - in Abhängigkeit von Temperatur und Vakuum - die im Halbleiterstab enthalten gewesene Verunreinigungen abgedampft sind und sich an der Oberfläche der Windungen 1 des Spulenkorbes 2 und an der Innenfläche des Hochvakuumgefäßes, falls dieses gekühlt wird, niedergeschlagen haben. Danach wird durch das Beschickungsröhrchen 5 das Dotierungsmaterial in die Schmelze eingebracht und anschließend der Impfkeim 6 bei entsprechend herabgesetzter Temperatur in die Schmelze eingetaucht und in Richtung des Pfeiles B (s. F i g. 2) langsam wieder nach oben bewegt. Dabei wächst an diesem ein Kristall in der von dem Impfkeim 6 angegebenen Orientierung an.In the device according to FIG. 1, a water-cooled high-frequency coil is arranged within the high-vacuum vessel (not shown), the windings 1 of which form a bobbin 2. The coil ends are passed through the wall of the high vacuum vessel and connected both to a generator and to a water inlet and outlet. Above the bobbin cage 2 there is provided a rod 3 which can be moved in a known manner by a mechanical drive in the vertical direction and is vacuum-tight through the wall of the high vacuum vessel and which carries a clamp 4 at the bottom. Finally, a charging tube 5, which is passed through the wall of the high vacuum vessel and can be closed outside of the bobbin case 2 and somewhat outside its center, opens out. The method according to the invention is used with the device as follows: First, a seed 6 is attached to the clamp 4 , to which a semiconductor rod 7 is melted. Then the high vacuum vessel is evacuated and the semiconductor rod 7, after it may have been removed from outside the high vacuum vessel in a conventional manner, for. B. by irradiation with infrared light, heated to about 300 ° C, lowered into the bobbin case. Its lower end absorbs power from the high-frequency magnetic field of the coil cage 2 connected to the generator and melts, with the melt droplet 8 hanging freely in the magnetic field. By pushing it further in the direction of arrow A, the semiconductor rod 7 finally melts up to the seed 6 melted at the top, the floating melt droplet 8 constantly increasing in size. The inoculant 6 is then returned to its original position counter to the direction of arrow A. The melt droplet 8 remains in suspension until - depending on the temperature and vacuum - the impurities contained in the semiconductor rod have evaporated and settle on the surface of the turns 1 of the coil cage 2 and on the inner surface of the high vacuum vessel, if this is cooled , have knocked down. The doping material is then introduced into the melt through the feed tube 5 and the seed 6 is then dipped into the melt at a correspondingly reduced temperature and slowly moved upwards again in the direction of arrow B (see FIG. 2). A crystal grows on this in the orientation indicated by the seed 6.

Unter Berücksichtigung der Verdampfungskoeffizienten des Dotierungsmaterials kann durch eine geeignete Programmsteuerung der Ziehgeschwindigkeit erreicht werden, daß die Dotierung gleichmäßig über die ganze Stablänge erfolgt. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, durch gezielte Beigabe von Dotierungselementen oder durch Variierung der Ziehparameter im wachsenden Kristall p-n-Strukturen zu erzeugen. Weitgehende Versetzungsfreiheit des Kristalls kann man durch Animpfen mit einem dünnen Impfkristall und anfängliches Dünnziehen erzielen.Taking into account the evaporation coefficient of the doping material can be achieved by a suitable program control of the pulling speed, that the doping takes place uniformly over the entire length of the rod. It still exists the possibility of adding doping elements or varying them the pulling parameters to generate p-n structures in the growing crystal. Extensive The crystal can be free of dislocation by seeding with a thin seed crystal and achieve initial thinning.

Eine andere Möglichkeit, das Ausgangsmaterial in Form des Halbleiterstabes 7 in den Spulenkorb einzuführen, zeigt F i g. 3. Hier ist an der oberen Klemme 4 des Gestänges 3 lediglich der Impfkeim 6 befestigt, während der Halbleiterstab 7 von einer unterhalb des Spulenkorbes 2 angeordneten Klemme 9 getragen wird, die auf einem unabhängig vom Gestänge 3 auf und ab bewegbaren Gestänge 10 sitzt Die unterste Windung des Spulenkorbes ist so groß gehalten, daß der Halbleiterstab 7 durch sie von unten in den Spulenkorb 2 in Richtung des Pfeiles C eingeführt werden kann. Natürlich besteht auch die Möglichkeit, den oben dargestellten Ablauf des Verfahrens in einer Vorrichtung gemäß F i g. 3 in umgekehrter Richtung ablaufen zu lassen, also den Halbleiterstab von oben einzuführen und den Einkristall nach unten wegzuziehen.Another possibility for introducing the starting material in the form of the semiconductor rod 7 into the bobbin is shown in FIG. 3. Here, only the seed 6 is attached to the upper clamp 4 of the rod 3 , while the semiconductor rod 7 is carried by a clamp 9 located below the bobbin 2 , which sits on a rod 10 that can be moved up and down independently of the rod 3 The turn of the coil cage is so large that the semiconductor rod 7 can be inserted through it from below into the coil cage 2 in the direction of arrow C. Of course, there is also the possibility of using the above-described sequence of the method in a device according to FIG. 3 to run in the opposite direction, i.e. to insert the semiconductor rod from above and pull the single crystal away downwards.

Die in F i g. 4 dargestellte Vorrichtung hat mit der vorher besprochenen gemeinsam, daß die Beschikkung von unten erfolgt, jedoch mit der Abweichung, daß das Halbleitermaterial in stückiger oder pulvriger Form vorliegen kann. Zu diesem Zweck trägt das untere Gestänge 10 einen Kolben 12, welcher in einem wassergekühlten Zylinder 13 das vorher eingefüllte Halbleitermaterial 11 in Richtung des Pfeiles C nach oben in den Spulenkorb 2 drückt.The in F i g. 4 has in common with the previously discussed device that the loading takes place from below, with the difference, however, that the semiconductor material can be present in lumpy or powdery form. For this purpose, the lower rod 10 carries a piston 12 which, in a water-cooled cylinder 13, presses the previously filled semiconductor material 11 in the direction of the arrow C upwards into the bobbin cage 2.

Die Möglichkeit einer besseren Abstimmung der Schmelz- und Schwebewirkung bietet die Ausbildung des Spulenkorbes 2 der Vorrichtung der F i g. 5, welche im übrigen mit der der F i g. 1 und 2 übereinstimmt. Die erwähnte bessere Abstimmung wird hier erzielt durch die Anordnung von zwei ineinandergreifenden Hochfrequenzspulen, von denen die Spule 14 mit einer niedrigen Frequenz gespeist wird und bei vernachlässigbarer Schmelzwirkung die Schwebekraft erzeugt, während die mit Hochfrequenz gespeiste Spule 15 zum Aufschmelzen des Halbleitermaterials dient bei verschwindend kleiner Stützkraft. Beide Hochfrequenzspulen können in ihrer Zueinanderordnung auch so gestaltet sein, daß die die Schwebekraft erzeugende Spule den obersten und untersten Teil des Spulenkorbes bildet und die der Schmelzwirkung dienende dessen mittleren Teil.The design of the bobbin cage 2 of the device in FIG. 5, which, for the rest, is identical to that of FIG. 1 and 2 match. The aforementioned better coordination is achieved here by the arrangement of two interlocking high-frequency coils, from which the coil 14 is fed with a low frequency and generates the levitation force with negligible melting effect, while the high-frequency fed coil 15 serves to melt the semiconductor material with a negligibly small supporting force . The relationship between the two high-frequency coils can also be designed in such a way that the coil which generates the levitation force forms the uppermost and lowermost part of the coil cage and the middle part thereof, which is used for the melting effect.

Claims

Claims: 1. Method for pulling single crystals from semiconductor material in a high vacuum from a cooled high frequency induction coil in the field Melt the semiconductor material by means of a dipped into the melt and after seed crystal drawn above, d a d u r c h marked that by gradual Insertion and finally complete melting of a rod made of the semiconductor material in the field of the coil, the melt is produced without a crucible and in a manner known per se is held in suspension by the supporting effect of the induction coil, namely so long until impurities have evaporated, whereupon from the melt held in this way the single crystal is pulled.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the semiconductor material during the evaporation of the impurities on a Temperature is maintained, which is significantly above its melting temperature. In References considered: U.S. Patent No. 2,686,864.