DE1256626B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der SchmelzeInfo
- Publication number
- DE1256626B DE1256626B DE1963S0084132 DES0084132A DE1256626B DE 1256626 B DE1256626 B DE 1256626B DE 1963S0084132 DE1963S0084132 DE 1963S0084132 DE S0084132 A DES0084132 A DE S0084132A DE 1256626 B DE1256626 B DE 1256626B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- melt
- rod
- semiconductor
- heating
- heated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/14—Heating of the melt or the crystallised materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
NDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
RUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
BOId
BOIj
Deutsche Kl.: 12 c - 2
Deutsche Kl.: 12 c - 2
Nummer: 1256 626
Aktenzeichen: S 84132IV c/12 c
Anmeldetag: 13. März 1963
Auslegetag: 21. Dezember 1967
Es ist bekannt, einkristalline Halbleiterstäbe durch Ziehen aus der Schmelze nach Czochralski bzw.
durch tiegelfreies Zonenschmelzen nach Theuerer herzustellen. Neuerdings ist das sogenannte Podest-Verfahren
bekanntgeworden (s. »Growth and Perfection of Crystals«, herausgegeben von D or emus,
Roberts and Turnbull, Verlag John Wiley & Sons, Inc. New York, und Chapman and Hall, Ldt.,
London, 1958, Aufsatz von Dash, S. 363). Auf einem geschlitzten Halbleiterstab wird eine tropfenförmige
Schmelze erzeugt, beispielsweise mit Hilfe der Induktionsheizung, dann wird aus dieser Schmelze
nach Eintauchen eines einkristallinen Keimkristalls ein Einkristall gezogen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterstäben durch Ziehen aus der
Schmelze, bei dem ein Stabteil, insbesondere ein Keimkristall, in eine um ihre lotrechte Achse rotierende,
beheizte Schmelze exzentrisch zur Rotationsachse der Schmelze eingetaucht und durch Herausziehen
verlängert wird. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die
Schmelze in an sich bekannter Weise durch Erwärmen eines zumindest nahezu zylindrischen Halbleiterstabes
erzeugt wird, wobei eine lediglich in Richtung der Rotationsachse des Halbleiterstabes bewegliche
Heizeinrichtung in an sich bekannter Weise von oben her auf die Schmelze einwirkt, derart, daß die
Schmelze einseitig bis etwa zur Mitte ihres kreisförmigen Querschnittes beheizt wird, und daß der herzustellende
Stabteil außerhalb des beheizten Teiles der Schmelze aus dieser gezogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren verschiedene Vorteile auf.
Mit dem Ziehen aus dem Tiegel läßt sich zwar durch Regelung der Temperatur der Schmelze und/oder der
Ziehgeschwindigkeit eine Regelung des Durchmessers des aufwachsenden Halbleitermaterials erzielen. Bei
Verwendung eines einkristallinen Keimkristalls lassen sich auf diese Weise auch Einkristalle größeren
Durchmessers herstellen. Das Verfahren weist aber den Nachteil auf, daß aus der beheizten Tiegelwand
Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff, in die Schmelze eindiffundieren können. Bei hochschmelzenden
Stoffen, z. B. Silicium, treten weitere Schwierigkeiten dadurch auf, daß die Tiegelwand bereits
plastisch verformbar wird. Beim tiegelfreien Zonenschmelzen bei konstantem Durchmesser hingegen lassen
sich nur mit Schwierigkeiten Einkristalle mit einem Durchmesser von mehr als 25 mm Durchmesser herstellen.
Die Herstellung von Einkristallen von mehr als 35 mm Durchmesser ist dabei so gut wie unmöglich.
Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstäben
durch Ziehen aus der Schmelze
durch Ziehen aus der Schmelze
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr. rer. nat. Wolfgang Keller, Pretzfeld
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen lassen sich Halbleiterstäbe größeren Durchmessers
mit Leichtigkeit herstellen, wobei auch Einkristalle dieser Größe gezüchtet werden können. Eine Verunreinigung
durch Eindiffusion von den Tiegelwänden ist ausgeschlossen, da diese selbst aus hochreinem
Halbleitermaterial bestehen.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungs-
a5 gemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß der entstehende
Stab praktisch durch die Beheizung nicht gestört wird, und daß demzufolge ein aufwachsender
Kristall besonders wenig Versetzungen aufweist. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von einkristallinen
Halbleiterstäben für elektronische Bauelemente wichtig. So wird beispielsweise der entstehende Halbleiterstab
außerhalb des Feldes der Induktionsheizspule erzeugt, wenn die Beheizung durch Induktion
erfolgt.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für Apparaturen dargestellt, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße
Verfahren durchgeführt werden kann. F i g. 1 zeigt eine Vakuumkammer, in der das ererfmdungsgemäße
Verfahren ausgeführt werden kann; Fig.2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem
Maßstab und perspektivischer Darstellung;
die F i g. 3, 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl unter Schutzgas als auch im Vakuum durchgeführt
werden. In F i g. 1 ist eine Vakuumkammer für diesen Zweck dargestellt. Ein kastenförmiges Gehäuse 2
besitzt ein Sichtglas 3, durch welches die Durchfuhrung des Verfahrens innerhalb der Kammer beobachtet
werden kann. Mit Hilfe einer an den Anschlußstutzen 4 angeschlossenen Evakuiereinrichtung
709 709/400
kann die Kammer evakuiert werden. Innerhalb der Kammer befindet sich ein dickerer Stab 5 sowie ein
dünnerer Stab 6, der aus dem dickeren Stab erzeugt wird. Zwischen beiden befindet sich eine Schmelze 7.
Die Schmelze kann durch Strahlungsheizung, Elektronenstrahlen oder beispielsweise durch eine Induktionsspule
8 erzeugt werden. Die Induktionsspule 8 ist an einem Träger 9 befestigt, welcher durch eine
vakuumdichte Durchführung 10 im Boden der Kammer 2 nach außen geführt ist. Der Träger 9 enthält
sowohl die elektrischen Zu- und Abführungen zu der Heizspule als auch die Zu- und Abführungen eines
Kühlmediums, mit dessen Hilfe die Heizspule gekühlt wird. Der Pfeil 11 soll andeuten, daß die Heizspule
8 an dem Träger 9 von außen her in lotrechter Richtung bewegt werden kann.
Der Dickstab 5 ist in einer unteren Halterung 12 gehalten, die an einer Führungsstange 13 befestigt ist,
welche ebenfalls durch eine vakuumdichte Durchführung 14 nach außen geführt ist und von außen in lotrechter
Richtung bewegt sowie gedreht werden kann.
Der dünnere Stab 6 ist in ähnlicher Weise in einer oberen Halterung 15 gehalten, die an einer Welle 16
befestigt ist. Diese Welle 16 ist ebenfalls durch eine vakuumdichte Durchführung 17 nach außen geführt
und kann von außen sowohl in lotrechter Richtung verschoben als auch um ihre eigene Achse in Drehung
versetzt werden.
In Fig. 2 ist der Teil des Dickstabes und des Dünnstabes in vergrößertem Maßstab herausgezeichnet,
an dem diese beiden Stabteile einander in der Schmelze berühren. Wie aus der Zeichnung zu erkennen
ist, liegt der dünnere Stabteil 6 außerhalb des Hauptfeldes der Heizspule 8 und kann deshalb völlig
ungestört aufwachsen. Beim Aufschmelzen der Stirnfläche des dickeren Stabteils 5 wird durch die Heizspule
8 eine Heizwirkung auf den unter ihr liegenden Teil der Stirnfläche ausgeübt. Durch die ständige
Drehung des dickeren Stabteils 5 um seine Stabachse läßt sich erreichen, daß jeder Teil der Oberfläche des
Dickstabes in den Bereich der Heizwirkung gelangt. Der Dünnstab 6 hingegen, der exzentrisch zur Stabachse des Dickstabes 5 angeordnet ist, wird nicht
wesentlich durch die Heizeinrichtung beeinflußt. Selbstverständlich kann an Stelle der einwindig dargestellten
Heizspule 8 auch eine Heizspule mit mehreren, beispielsweise zwei oder drei, Windungen verwendet
werden. Vorteilhaft wird auch der Dünnstab 6 in bekannter Weise um seine eigene Achse gedreht,
wodurch ein symmetrisches Aufwachsen gesichert wird. Bei dem Dickstab 5 handelt es sich
zweckmäßigerweise um einen zylinderförmigen Halbleiterkörper. Geringere Abweichungen vom Durchmesser
spielen keine Rolle. Auch geringe Abweichungen von der Form des Zylinders, z. B. zu der Form
eines Kegels mit geringer Steilheit der Kegelfläche sind für das Verfahren nicht schädlich. Selbstverständlich
ist es besonders vorteilhaft, wenn ein nahezu geometrisch vollkommener Zylinder vorliegt.
In F i g. 3 ist der Bereich der Schmelze 7 in der Aufsicht dargestellt.
In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform dargestellt. Es wird hierbei eine Induktionsheizspule Sa
verwendet, welche die Form eines Kreissektors aufweist. Die Spitze des Kreissegments weist auf die
Rotationsachse des zylinderförmigen Dickstabes.
Diese Form der Beheizung führt zu einer über die gesamte Fläche der Schmelze ziemlich gleichmäßige
Eindringtiefe der Beheizung.
Vorteilhaft wird nicht die gesamte Oberfläche des Dickstabes 5 beheizt, sondern ein gewisser Rand
stehengelassen, welcher das Abtropfen der Schmelze sicher verhindert.
Es ist hierbei zweckmäßig, der Schmelze ständig neues Material von außen zuzuführen und damit ein
ίο Aufbrauchen des zylinderförmigen Halbleiterkörpers
5 zu verhindern. In diesem Fall kann der zylinderförmige Halbleiterkörper verhältnismäßig kurz gehalten
werden, wie F i g. 5 zeigt. Vorzugsweise wird das Halbleitermaterial, das der Schmelze zugeführt
wird, ebenfalls in Form eines Halbleiterstabes zugeführt. Es wird vorzugsweise im Bereich der Heizwicklung
zugeführt, damit es möglichst schnell schmilzt. Im Falle der Beheizung durch eine Induktionsheizspule
wird das zusätzliche Material, der Stab
ao 18, durch die Heizspule hindurch der Schmelze zugeführt. Vorzugsweise ist der zylinderförmige Halbleiterkörper
5 in diesem Fall beispielsweise von einem Graphittiegel 19 umgeben. Zwecks Verminderung der
Heizleistung, die für die Induktionsheizspule 8 benötigt wird, wird der Graphittiegel 19 zu einer Vorheizung
herangezogen, z. B. im Falle der Behandlung von Silicium zu einer Vorheizung des zylinderförmigen
Halbleiterkörpers bis auf etwa 12000C. Es kann auch eine andere Form der Vorheizung vorgesehen
sein, z. B. mit Hilfe einer Induktionsheizspule, welche den Dickstab 5 in der Nähe der Schmelze 7 umgibt.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterstäben durch Ziehen aus der Schmelze, bei dem
ein Stabteil, insbesondere ein Keimkristall, in eine um ihre lotrechte Achse rotierende, beheizte
Schmelze exzentrisch zur Rotationsachse der Schmelze eingetaucht und durch Herausziehen
verlängert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (7) in an sich bekannter
Weise durch Erwärmen eines zumindest nahezu zylindrischen Halbleiterstabes (5) erzeugt wird,
wobei eine lediglich in Richtung der Rotationsachse des Halbleiterstabes (5) bewegliche Heizeinrichtung
(8) in an sich bekannter Weise von oben her auf die Schmelze (7) einwirkt, derart,
daß die Schmelze (7) einseitig bis etwa zur Mitte ihres kreisförmigen Querschnittes beheizt wird,
und daß der herzustellende Stabteil (6) außerhalb des beheizten Teiles der Schmelze (7) aus dieser
gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze Halbleitermaterial
in Stabform von oben im Bereich der Heizwirkung zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper nicht bis
zum Rand des kreisförmigen Querschnitts aufgeschmolzen wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1002741,
1132097, 1141978;
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1002741,
1132097, 1141978;
britische Patentschriften Nr. 775 817, 882 570.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1963S0084132 DE1256626B (de) | 1963-03-13 | 1963-03-13 | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze |
CH1350163A CH416574A (de) | 1963-03-13 | 1963-11-04 | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstäben durch Ziehen aus der Schmelze |
GB498564A GB1006034A (en) | 1963-03-13 | 1964-02-05 | A method of producing a rod of semi-conductor material |
BE645065D BE645065A (de) | 1963-03-13 | 1964-03-12 | |
DE19712132338 DE2132338A1 (de) | 1963-03-13 | 1971-06-29 | Verfahren zum herstellen von halbleiterstaeben durch ziehen aus der schmelze |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1963S0084132 DE1256626B (de) | 1963-03-13 | 1963-03-13 | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1256626B true DE1256626B (de) | 1967-12-21 |
Family
ID=7511486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1963S0084132 Pending DE1256626B (de) | 1963-03-13 | 1963-03-13 | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE645065A (de) |
CH (1) | CH416574A (de) |
DE (1) | DE1256626B (de) |
GB (1) | GB1006034A (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4650541A (en) * | 1984-09-12 | 1987-03-17 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus and method for the horizontal, crucible-free growth of silicon sheet crystals |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1002741B (de) * | 1955-05-28 | 1957-02-21 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung im Schmelzprozess und/oder zum Umschmelzen einer anorganischen stoechiometrischen Verbindung in kristalliner Form |
GB775817A (en) * | 1954-03-09 | 1957-05-29 | Siemens Ag | Improvements in or relating to processes and apparatus for drawing crystalline bodies , such as semi-conductor bodies |
GB882570A (en) * | 1958-07-11 | 1961-11-15 | Philips Electrical Ind Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of semi-conductive bodies from a melt |
DE1132097B (de) * | 1958-04-09 | 1962-06-28 | Philco Corp | Vorrichtung zum Ziehen von Kristallen aus einer Schmelze |
DE1141978B (de) * | 1959-12-23 | 1963-01-03 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen duenner einkristalliner Halbleiterstaebe |
-
1963
- 1963-03-13 DE DE1963S0084132 patent/DE1256626B/de active Pending
- 1963-11-04 CH CH1350163A patent/CH416574A/de unknown
-
1964
- 1964-02-05 GB GB498564A patent/GB1006034A/en not_active Expired
- 1964-03-12 BE BE645065D patent/BE645065A/xx unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB775817A (en) * | 1954-03-09 | 1957-05-29 | Siemens Ag | Improvements in or relating to processes and apparatus for drawing crystalline bodies , such as semi-conductor bodies |
DE1002741B (de) * | 1955-05-28 | 1957-02-21 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung im Schmelzprozess und/oder zum Umschmelzen einer anorganischen stoechiometrischen Verbindung in kristalliner Form |
DE1132097B (de) * | 1958-04-09 | 1962-06-28 | Philco Corp | Vorrichtung zum Ziehen von Kristallen aus einer Schmelze |
GB882570A (en) * | 1958-07-11 | 1961-11-15 | Philips Electrical Ind Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of semi-conductive bodies from a melt |
DE1141978B (de) * | 1959-12-23 | 1963-01-03 | Siemens Ag | Verfahren zum Herstellen duenner einkristalliner Halbleiterstaebe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1006034A (en) | 1965-09-29 |
CH416574A (de) | 1966-07-15 |
BE645065A (de) | 1964-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE976899C (de) | Gasentladungsanlage zur Herstellung eines Stabes aus hochreinem Silicium | |
DE1176103B (de) | Verfahren zur Herstellung von reinem Silicium in Stabform | |
DE2942057C3 (de) | Verfahren zum Czochralski-Ziehen eines Silicium-Einkristallstabs | |
EP1225255B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Einkristalls aus Silicium | |
DE2122192C3 (de) | Verfahren zur Vorbehandlung von beim Züchten von halbleitenden Kristallen als Einschließungsmittel verwendetem Boroxid | |
DE1519792A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kristallen | |
DE2548046B2 (de) | Verfahren zum Ziehen einkristalliner Siliciumstäbe | |
DE1208739B (de) | Verfahren zum Ziehen von einkristallinem Siliziumkarbid | |
DE1444530A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Halbleiterstaeben | |
DE1519837A1 (de) | Kristall-Schmelzverfahren | |
DE1256626B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze | |
DE1519869B1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Faserstruktur in einem Koerper aus einer halbleitenden Verbindung | |
DE1243641B (de) | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze | |
DE1254590B (de) | Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial, insbesondere von Silicium | |
DE2728314C3 (de) | Verfahren zum Ziehen eines Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristalls aus einer Schmelze | |
DE1278413B (de) | Verfahren zum Ziehen duenner stabfoermiger Halbleiterkristalle aus einer Halbleiterschmelze | |
AT223659B (de) | Verfahren zur Herstellung von versetzungsfreiem einkristallinem Silizium durch tiegelfreies Zonenschmelzen | |
DE1265708B (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE1275996B (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen | |
DE2234512B2 (de) | Verfahren zum Herstellen von (Ul)orientierten Halbleitereinkristallstäben mit zur Stabmitte abfallendem spezifischem Widerstand | |
DE2415717A1 (de) | Verfahren zum gezielten einbringen von dotierungsmaterial in einen halbleiterkristallstab | |
DE1444530C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von stabformigem, einkristalhnen Halbleitermaterial | |
DE1128413B (de) | Verfahren zur Herstellung von zersetzungsfreiem einkristallinem Silicium durch tiegelfreies Zonenschmelzen | |
DE1205949B (de) | Verfahren zum Zuechten von Einkristallen aus der Schmelze durch Ziehen oder tiegelloses Zonenschmelzen | |
DE1264399B (de) | Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen |