DE1419208C

DE1419208C - Device for pulling crystals from a melt

Info

Publication number: DE1419208C
Authority: DE
Inventors: Boudewijn Eindhoven Okkerse (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Publication date: 1971-11-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Kristallen aus einer Schmelze, die sich in einem von einer Hochfrequenzspule umgebenen Tiegel aus Graphit befindet. Die zu ziehenden Kristalle können insbesondere aus halbleitendem Material, wie Germanium, bestehen, das zur Herstellung von Halbleiterbauelementen dient.The invention relates to a device for pulling crystals from a melt which is in a graphite crucible surrounded by a high frequency coil. The ones to be drawn Crystals can in particular consist of semiconducting material such as germanium, which is used for production of semiconductor components is used.

An solche Kristalle wird die Forderung gestellt, daß das Kristallgitter nur wenige Störungen, insbesondere Versetzungen aufweist und daß der spezifische Widerstand des Kristalles möglichst gleichförmig ist.The requirement is made on such crystals that the crystal lattice has only a few disturbances, in particular Has dislocations and that the resistivity of the crystal is as uniform as possible is.

Das Prinzip des Verfahrens des Ziehens von Kristallen aus einer Schmelze stammt von Czochralski (»Zeitschrift für physikalische Chemie«, 92 [1918], S. 219).The principle of the process of pulling crystals from a melt comes from Czochralski ("Journal for physical chemistry", 92 [1918], p. 219).

Um Kristalle mit den obengenannten Eigenschaften, Homogenität, insbesondere Versetzungsfreiheit, zu erreichen, ist es wichtig, daß die Wärmeverhältnisse im Tiegel konstant bleiben. Bei den bisher verwendeten Vorrichtungen zum Ziehen von Kristallen aus einer Schmelze, bei denen zum Teil der Tiegel durch einen im Tiegelboden mündenden engen Kanal aus einem unter dem Tiegel liegenden Vorratsbehälter nachgefüllt wird, besteht die Gefahr, daß die Wärmeverteilung im Tiegel ungleichmäßig ist, was dazu führt, daß Kristalle aufgezogen werden, die eine große Anzahl von Versetzungen aufweisen.To obtain crystals with the above-mentioned properties, homogeneity, in particular freedom from dislocations, To achieve this, it is important that the heat conditions in the crucible remain constant. With the ones used so far Devices for pulling crystals from a melt, some of which are crucibles through a narrow channel opening into the bottom of the crucible from a storage container located below the crucible is refilled, there is a risk that the heat distribution in the crucible is uneven, what leads to the pulling up of crystals having a large number of dislocations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden.The invention is based on the object of avoiding this disadvantage of the known devices.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter dem Tiegelboden mindestens ein von Graphitwänden eingeschlossener Raum ausgespart ist, dessen Hauptbegrenzungsflächen quer zur Achse der Hochfrequenzspule verlaufen.This object is achieved in that under the crucible bottom at least one of Graphite walls enclosed space is cut out, the main boundary surfaces of which are transverse to the axis the high frequency coil run.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein solcher Raum durch mindestens eine unter dem Tiegel angeordnete Graphitscheibe gebildet, die einen Flansch aufweist, der dicker als die Scheibe ist.According to one embodiment of the invention, such a space is through at least one under the Crucible arranged graphite disc formed, which has a flange which is thicker than the disc.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den unter dem Tiegelboden ausgebildeten Raum die Wärmezufuhr zum unteren Teil des Tiegels gesteigert und dadurch eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung im Tiegel erreicht wird. Diese gleichmäßige Temperaturverteilung im Tiegel ermöglicht es ihrerseits, sehr homogene, insbesonders versetzungsfreie Kristalle aufzuziehen. The advantages achieved by the invention are in particular that through the under the crucible bottom formed space increases the heat supply to the lower part of the crucible and thereby a very even temperature distribution in the crucible is achieved. This even temperature distribution In the crucible it in turn enables very homogeneous, especially dislocation-free crystals to be grown.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtTwo embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below described in more detail. It shows

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der unter dem Tiegelboden drei Räume ausgespart sind, undF i g. 1 shows a device according to the invention, in which three spaces are cut out under the crucible bottom are and

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der jedoch unter dem Tiegelboden nur zwei Räume ausgespart sind und der Tiegel über einen engen Kanal aus einem unter dem Tiegel gelegenen Vorratsbehälter nachgefüllt wird.FIG. 2 shows a device according to FIG. 1, in which, however, only two spaces are left out under the crucible bottom and the crucible via a narrow channel from a storage container located below the crucible is refilled.

Die F i g. 1 zeigt einen Tiegel 1, unter dem zwei Scheiben 14 mit je einem Flansch 15 angeordnet sind. Die untere Scheibe ruht auf einer von einem Stab 19 gehaltenen Grundplatte 18. Da die Wärmeleitung zwischen den Scheiben 14 und dem Tiegel 1 sowie der Platte 18 schlecht ist, erreichen die Scheiben im Feld der die gesamte Tiegelanordnung umgebenden Hochfrequenzspule 7 eine Temperatur, die die Temperatur des Tiegels um einige 100° C übersteigen kann. Die Wärmezufuhr zum Boden des Tiegels wird dadurch stark gefördert.The F i g. 1 shows a crucible 1 under which two disks 14, each with a flange 15, are arranged. The lower disk rests on a base plate 18 held by a rod 19. The conduction of heat between the disks 14 and the crucible 1 and the plate 18 is bad, the disks reach in Field of the high-frequency coil 7 surrounding the entire crucible arrangement a temperature that is the temperature of the crucible by a few 100 ° C. The heat input to the bottom of the crucible is thereby strongly promoted.

F i g. 2 zeigt eine weitere Tiegelanordnung, bei der der Boden des Tiegels 1 über einen engen Kanal 6 mit einem von einem Kolben 4 abgeschlossenen Vorratsbehälter 3 verbunden ist, aus dem der Tiegel nachgefüllt werden kann. Unterhalb des Tiegelbodens ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 eine Scheibe 14 mit einem Flansch 15 angeordnet, die zwei eingeschlossene Räume 11,12 ausspart, so daß die Wärmeleitung zwischen ihr und dem Tiegel 1 und dem den Vorratsbehälter 3 umschließenden Körper 16 schlecht ist. Dadurch kann im Feld der Hochfrequenzspule 7 auch diese Scheibe eine Temperatur erreichen, die diejenige des Tiegels um einige 100° C übersteigen kann, und die Wärmezufuhr zum Boden des Tiegels wird entsprechend gefördert. F i g. FIG. 2 shows a further crucible arrangement in which the bottom of the crucible 1 passes over a narrow channel 6 is connected to a reservoir 3 closed by a piston 4, from which the crucible can be refilled. Below the crucible bottom is according to the embodiment according to F i g. 1 a disk 14 with a flange 15 is arranged, which leaves out two enclosed spaces 11, 12, so that the heat conduction between it and the crucible 1 and the storage container 3 enclosing Body 16 is bad. As a result, this disk can also be in the field of the high-frequency coil 7 Reach a temperature that can exceed that of the crucible by a few 100 ° C, and the supply of heat to the bottom of the crucible is conveyed accordingly.

Die im Hochfrequenzfeld angeordneten Teile der beschriebenen Vorrichtungen, d. h. die Tiegel 1, die Scheiben 14 und die tragenden Körper 16 bzw. 18 bestehen aus Graphit, d. h. einem Material, das im Hochfrequenzfeld erhitzt werden kann.The parts of the devices described, which are arranged in the high-frequency field, d. H. the crucible 1, the Disks 14 and the supporting bodies 16 and 18, respectively, are made of graphite; H. a material that is in High frequency field can be heated.

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for pulling crystals from a melt that is contained in a high frequency coil surrounded crucible made of graphite, characterized in that at least one of graphite walls under the crucible bottom enclosed space (11, 12) is cut out, the main boundary surfaces of which transversely run to the axis of the high frequency coil.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that such a space by at least a graphite disc (14) arranged under the crucible is formed which has a flange (15) which is thicker than the disc.