DE1419208A1

DE1419208A1 - Einrichtung zum Aufziehen von Kristallen aus einer Schmelze

Info

Publication number: DE1419208A1
Application number: DE19591419208
Authority: DE
Inventors: Boudewijn Okkerse
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-09-03
Filing date: 1959-08-29
Publication date: 1968-11-07
Also published as: NL98137C; GB903412A; NL231082A; NL108511C; NL255832A; GB903411A; DE1419208B2; FR1235787A

Description

Mfe.. .Ί. V. PH.üPä' GLÜEiLAMPENFftBRlEXEH 1419208

Akte: EI/P-9461
Anmeldung vorn» 28.8.59

N*V. Philips«Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland·

Einrichtung zum Aufziehen von Kristallen aus einer Schmelze·

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Einrichtung zum Aufziehen von Kristallen aus einer Schmelze, insbesondere von Kristallen aus halbleitendem Material wie *r&: Germanium, die als Bohstoff zur Herstellung von Kristalldioden, Transistoren o. dgl· halbleitenden Einrichtungen zur Verwendung kommen·

An diese Kristalle wird die Anforderung gestellt, dass jdas Kristallgitter nur wenig Verwendungen und Versetzungen aufweist und weiter, dass der spezifische Widerstand homogen ist.

Das Prinzip des Verfahrens zum Aufziehen von Kristallen etaemt von Ozoohralsky (Zeitschrift Phys.Chem, 92 (1918) Seite 219)· EiHe bekannte Verbesserung dieses Verfahrens besteht darin, das« eine Einrichtung zur Verwendung kommt, bei der die fahmelse, aus der die Kristalle aufgesogen werden, sich in einem Tiegel befindet, der durch einen engen Kanal mit einem Behälter in Verbindung steht. Der Inhalt desselben dltnt dazu, da· dem Tiegel entzogene Material

Bl/P-9461

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nachzufülleno Diese bekannte Einrichtung ermöglicht es, die Eigenschaften des Kristalls dadurch zu beeinflussen, dass die Zusammensetzung des Tiegelinhalts geändert oder eingestellt wird, wobei die' Zusammensetzung des Behälterinhaltes unverändert bleibt. Es ist dabei z.B. möglich, die Zusammensetzung des Behälterinhalts derjenigen des aufzuziehenden Kristalles anzugleichen, und die Zusammensetzung des Tiegelinhaltes derart zu wählen, dass unter Berücksichtigung der Verteilungskonstante der vorsätzlioh beigegebenen Verunreinigungen, dieser Kristall auch in der Tat die gewünschte Zusammensetzung erlangt«

Der bekannten Vorrichtung, bei der sich der Tiegel treibend im Behälter befindet, haftet der Nachteil an, dass die Umstände, ζ.Β« der Temperaturgradient und die Strahlung sich ändern, wenn der Tiegel bei der Entleerung des Behälters niedergeht.

Die Erfindung zielt unter anderem darauf ab, dieses Entleeren derart vor sich gehen zu lassen, dass die Wärmeverhältnisse im Tiegel konstant bleiben, was zur Homogenität der aufgezogenen Kristalle beiträgt.

Nach der Erfindung besteht der Behälter aus einem Zylinder, in dem ein Kolben aufwärts und abwärts bewegbar ist. Zweckmässig ist der Zylinder koaxial unter dem Tiegel angeordnet. Der Tiegel, der Zylinder und der Kolben können aus hiizebeständigem schle-chtleitenden Material bestehen und von einer Hochfrequenz-Induktionsspule umgeben sein. Die Erfindung benutzt in diesem Fall den Umstand, dass die Kohäsien geschmolzener halbleitender Stoffe ihre Adhäsion an den meisten hitzebeständigen, schlechtleitenden Stoffen wie z.B. Graphit weit übersteigt, so dass zwischen dem Zylinder und dem Kqlben ein enger" Spalt verbleiben kann der hinreichend weit ist, um die Kolbenbewegung zuzulassen ohne dass die Gefahr besteht, dass das geschmolzene Material durch den Spalt fliesst.

BAD ORIGINAL

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Um die Heizung des Tiegelbodens zu fördern kann unter dem Tiegel mindestens ein Raum ausgespart werden, dessen Begrenzungsflächen sich quer zur Spulenachse erstrecken. Vorzugsweise wird ein solcher Saum gebildet dircn mindestens eine unter dein Tiegel angeordnete Scheibe mit einem Plansch, der dicker als die Scheibe ist.

Die Erfindung wird an Hand von drei in der Zeichnung dargestellten „usführungsbeispielen näher erläutert.

Die Figuren sind schematische, senkrechte Schnitte von Einrichtungen zum Aufziehen von Kristallen.

Die Einrichtung nach Figo 1 besteht aus einem zylindrischen Graphitstück 1, in dem an der oberen Seite der Tiegel 2 ausgebohrt istο An der Unterseite ist ein Zylinder 3 angebracht, in dem der Kolben 4 mittels eines Stabes 5 hochgedrückt werden kann,, Der Spielraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder ist von der Grössenordnung von 0^1 mm« Ein enger Kanal 6 mit einer Bohrung von ca« 2 mm verbindet den Tiegel und den Zylinder. Das Ganze ist von einer Hochfrequenzinduktionsspule 7 umgeben, die von einem nichtdargestellten Generator gespeist werden kann» Der Tiegel 2 enthält eine Schmelze, aus der ein an einem nicht-dargestellten Halter befestigter Kristall hochgezogen werden kann»

Angenommen wird, dass ein Kristall herzustellen ist, der eine bestimmte Konzentration G einer aktiven Verunreinigung haben mussj die Konzentration der sich im Tiegel 2 befindenden Schmelze soll dann einen Wert gleich £ haben. Das dem Tiegel entzogene Material wird aus dem Zylinder nachgefüllt, der geschmolzenes Material mit einer Konzentration 0 der betreffenden Verunreinigung enthält.

Bei der geschilderten Bauanordnung wird eine sehr gleichmassige Temperaturverteilung im Tiegel 2 erreicht«

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Es kann vorteilhaft sein, die Wärmezufuhr zum unteren Teil des Tiegels zu steigern»

Bei der in Fig. 2 dargestellten Bauanordnung wird dies dadurch erreicht, dass zwei Bäume 11 und 12 zwischen dem Tiegel 2 und dem Zylinder 3 angebracht werden. Die ganze Einrichtung ist zu diesem Zweck aus vier Teilen aufgebaut, die alle aus Graphit bestehen* nämlich aus dem Teil 13 mit dem ,Tiegel 2·, aus der Scheibe 14, die an ihrem Umfang mit einem Plansch 15 versehen ist, aus einem Teil 16, in dem der Zylinder ausgebohrt ist, und aus einem Eohr 17 mit dem Kanal 6,

Wenn es mehr im allgemeinen erwünscht ist, den Boden eines Tiegels in einem Hochfrequenzfeld stark zu erhitzen, sind selbstverständlich die vorgenannten Räume auch verwendbar, ohne dass die Schmelze mittels eines Kolbens zugeführt wird.

Unter dem in Figo 3 dargestellten Tiegel 1 liegen zwei Scheiben 14 mit je einem Flansch 15. Die untere Scheibe ruht auf einer von einem Stab 19 gehalterten Grundplatte 18. Weil die Scheiben in verhältnismässig schlechter wärmeleitender Berührung mit dem Tiegel 1 und der Platte 18 stehen, erreichen sie im Feld der Hochfrequenzspule 7 eine Temperatur, die diejenige des Tiegels um einige hundert Grad übersteigen kann. Die Wärmezufuhr zum Boden des Tiegels wird hierdurch stark gefördert.

Patentansprücheι

- 5 -BAD ORIGINAL

Claims

U13208 Patentansprüche.:

1. Einrichtung zum Aufziehen von Kristallen aus einer Schmelze, die aus einem Tiegel besteht, der durch einen engen Kanal mit einem Behälter in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Behälter durch einen Zylinder gebildet ist, in dem ein Korben spielt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder koaxial unter dem Tiegel angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel, der Zylinder und der Kolben aus hitzebeständigem, schlechtleitenden Material bestehen und von einer Hochfrequenz-Induktionsspule umgeben sind.

4. Einrichtung zum Aufziehen von Kristallen aus einem Tiegel, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Tiegel mindestens ein Raum ausgespart ist, dessen Begrenzungsflächen 8ich quer zur Spulenachse erstrecken.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein solcher Raum durch mindestens eine unter dem Tiegel angeordnete Scheibe mit einem Flansch gebildet ist, der dicker als die Scheibe ist.

8Ö38Ü7/0329