DE1296132B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze - Google Patents

Claims (3)

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Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum Her- wesentlich erhöht, so daß ein Berühren der Heizstellen von Halbleiterstäben durch Ziehen aus der spule durch die Schmelze oder gar ein Abtropfen Schmelze, bei dem ein Stabteil, insbesondere ein der Schmelze verhindert wird.

Keimkristall, in eine um ihre lotrechte Achse rotie- An Hand der Zeichnung sei die Erfindung an rende, beheizte Schmelze exzentrisch zur Rotations- S einem Ausführungsbeispiel näher erläutert,

achse der Schmelze eingetaucht und durch Heraus- Das untere Ende eines vorzugsweise zylindrischen

ziehen verlängert wird, wobei die Schmelze durch Halbleiterstabes 2 wird durch eine flüssigkeitsgekühlte

Erwärmen eines zumindest nahezu zylindrischen Induktionsheizspule 4 beheizt, die eine oder mehrere

Halbleiterstabes mittels einer lediglich in Richtung Windungen haben und auch in anderen Formen, der Rotationsachse des Halbleiterstabes beweglichen io beispielsweise als spitzwinkliger Kreissektor oder

Heizeinrichtung erzeugt wird. Dabei wird der Halb- kreisförmig, ausgeführt sein kann. Durch Verwenden

leiterkörper von oben her mittels einer bezogen auf von niederfrequenterem Heizstrom kann die magne-

die Rotationsachse der Schmelze ruhenden Heiz- tische Stützwirkung auf die Schmelze 5 im Vergleich

einrichtung einseitig bis etwa zur Mitte des kreis- zur Heizwirkung so erhöht werden, daß ein Berühren förmigen Querschnittes beheizt und der Halbleiter- 15 der Heizspule 4 durch die Schmelze 5 verhindert

stab außerhalb des beheizten Teiles der Schmelze wird. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß

aus dieser gezogen. Hierbei kann es vorkommen, unterhalb des Halbleiterstabes 2 eine weitere Spule

daß die Schmelze über den Rand abtropft. Die vor- angebracht wird, die mit einem mittelfrequenten

liegende Erfindung berührt auf dem Gedanken, das Wechselstrom von beispielsweise 10 kHz gespeist Verfahren des Hauptpatents mit räumlicher Umkeh- ao wird. Infolge der Rotation des Halbleiterstabes 2

rung durchzuführen und dadurch dieses Verfahren um seine Längsachse wird die Heizleistung auf den

noch zu verbessern. gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilt, so daß

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei sich die Schmelze 5 über die ganze Stirnseite aus-

einem Verfahren der eingangs erwähnten Art der breitet. Aus dieser Schmelze wird nach Eintauchen Halbleiterstab von unten her beheizt und der her- as eines Keimkristalls der einkristalline dünne Stabteil 3

zustellende Stabteil aus der Schmelze nach unten gezogen, dessen Aufwachsen durch die Heizwirkung

gezogen wird. nicht beeinflußt wird und der zur Erzielung eines

Es ist ein Verfahren zum tiegelfreien Zonen- symmetrischen Aufwachsens um seine Achse gedreht

schmelzen eines langgestreckten stabförmigen Kör- wird. Die Richtung des Pfeiles 7 deutet die Ziehpers aus kristallinem Material, vorzugsweise Halb- 30 richtung an. Mit der Spule 6 oder auf andere Weise

leitermaterial, bekannt, bei dem zwischen den fest kann der Halbleiterstab 2 vorgeheizt werden, so daß

eingespannten Enden des stabförmigen Körpers eine die erforderliche Heizleistung der Spule 4 verringert

Querschnittszone durch Erhitzung verflüssigt und wird.

die Schmelzzone durch den Stab der Länge nach Die Spulen 4 und 6 sind an einem in lotrechter hindurchbewegt wird. Durch Auseinanderbewegen 35 Richtung beweglichen Träger befestigt, der auch die der Stabhalterungen wird der gegenseitige Abstand elektrischen Zu- und Abführungen sowie die Zu- und der eingespannten Stabenden während des Behänd- Ableitungen für das Kühlmittel enthält. Da der lungsvorganges fortlaufend vergrößert und dadurch Halbleiterstab 2 während des Ziehens kürzer wird, der Querschnitt des fertigen Schmelzlings über die sind die Spulen 4 und 6 entsprechend nachzuführen, ganze behandelte Länge größenordnungsmäßig klei- 40 wie es durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Man kann ner als der Querschnitt des Ausgangskörpers ge- natürlich auch die Spulen ruhen lassen und den macht. Als Heizeinrichtung ist ein die Schmelzzone Halbleiterstab 2 nach unten führen. Da das Verringförmig umschließendes Wolframblech vorgesehen, fahren vorzugsweise im Vakuum durchgeführt wird, das durch elektrische Widerstandserwärmung auf müssen die Halterungen des Halbleiterstabes 2 und etwa 2000° C erhitzt wird (vgl. deutsche Patentschrift 45 des dünnen Stabteiles 3 sowie der Spulenträger durch 975 158). vakuumdichte Durchführungen nach außen geführt Ferner ist ein Verfahren zum Ziehen eines stab- sein. Das Aufbrauchen des zylindrischen Halbleiterförmigen kristallinen Körpers, vorzugsweise Halb- Stabes 2 kann verhindert werden, wenn der leiterkörpers, aus einem Schmelztiegel bekannt, dem Schmelze 5 ständig neues Halbleitermaterial, vorwährend des Abziehens des Schmelzlings neues Vor- 50 zugsweise in Stabform, zugeführt wird. Zweckmäßig ratsmaterial zugeführt wird. Die Menge der Schmelze führt man das neue Halbleitermaterial im Bereich wird wesentlich kleiner, vorzugsweise größenord- der Heizwirkung, bei Induktionsheizung durch die nungsmäßig kleiner gehalten als die Menge des fer- Heizspule hindurch, der Schmelze zu, um ein rasches tigen Schmelzlings. Der Schmelztiegel wird an seinem Aufschmelzen zu erreichen, unteren Ende von einer ringförmigen Heizeinrich- 55
tung umgeben. Die Heizeinrichtung ist so angeordnet,

daß sich die Austrittsöffnung des Tiegels in Achs- Patentansprücherichtung ungefähr in der Mitte des Ringheizkörpers
befindet. Die ringförmige Heizeinrichtung kann als

Widerstandsheizkörper oder als Induktionsheiz- 60 1. Verfahren zum Herstellen von Halbleiterspule ausgebildet sein (vgl. deutsche Patentschrift stäben durch Ziehen aus der Schmelze, bei dem 1 044 768). ein Stabteil, insbesondere ein Keimkristall, in Durch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt, eine um ihre lotrechte Achse rotierende, beheizte den Halbleiterstab von unten her zu beheizen und Schmelze exzentrisch zur Rotationsachse der den herzustellenden Stabteil nach unten abzuziehen, 65 Schmelze eingetaucht und durch Herausziehen wird die Stützwirkung des Magnetfeldes auf die verlängert wird, wobei die Schmelze durch Er-Schmelze gegenüber den bekannten Verfahren mit wärmen eines zumindest nahezu zylindrischen die Schmelze ringförmig umfassender Heizeinrichtung Halbleiterstabes mittels einer lediglich in Rieh-

tung der Rotationsachse des Halbleiterstabes beweglichen Heizeinrichtung derart erzeugt wird, daß die Schmelze einseitig bis etwa zur Mitte ihres kreisförmigen Querschnitts beheizt wird und daß der herzustellende Stabteil außerhalb des beheizten Teiles der Schmelze aus diser gezogen wird, nach Patent 1256 626, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstab von unten her beheizt und der herzustellende Stabteil aus der Schmelze nach unten gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze durch ein magnetisches Wechselfeld gestützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstab in der Nähe der Schmelze vorgeheizt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen