DE1444423A1

DE1444423A1 - Verfahren zum zonenweisen Umschmelzen von Werkstoffen in Form eines langgestreckten Koerpers

Info

Publication number: DE1444423A1
Application number: DE19531444423
Authority: DE
Inventors: Wagner Dr Gustav
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-11-03
Filing date: 1953-11-03
Publication date: 1969-03-27

Description

1444A23

Siemens & Halske München 2, 1 δ.JAN. 196 3

Aktiengesellschaft Wittelbacherplatz 2

PA 53/27831?

Akt _o 2ch ο i

'Verfahren zum zonenweisen Umschmelzen von Werkstoffen
in ?orm eines langgestreckten Körpers.

Ausscheidung aus S 36 157 lYc/12c = PA 53/2783 a
Priorität 3.1.1.1953

Ss ist ein Verfahren zum sukzessiven zonenweisen Schmelzen und l/iedererstarrenlassen eines in Form eines längserstreckten

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Körpers befindlichen Materials, ζ,Β» Stabes, vorzugsweise zum· Reinigen und/oder Homogeniöieren des Materials oder auch zum Herstellen von Einkristallen bekannt, dessen wesentliches Merkmal darin besteht, daß der längserstreckte Körper nur an einigen Stellen, vorzugsweise an den Enden, gehaltert und das Schmelzverfahren ohne Anwendung.eines besonderen Schmelztiegel? durchgeführt wird= Um zu vermeiden, daß die nur durch die Oberflächenspannung an den starren, benachbarten Stellen des stahförmigen Körpers haftende Schmelzzone abtropft, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Stab schräg oder senkrecht angeordnet ist» Ss ist weiterhin vorgeschlagen, daß der Stab während des

Zonenschmelz- und Ziehverfahrens gedreht wird=

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zonenv/oisen Umschmelzen von Werkstoffen in Form eines langgestreckten Körpers, ζ = Bo eines Halbleiterstabes, bei dem in dem langgestreckten Körper eine sich über den Querschnitt des Körpers erstreckende, geschmolzene Zone erzeugt und durch eine Relativbewegung der die geschmolzene Zone erzeugenden Wärmequelle zu Sem umzuschmelzenden Körper sukzessive durch diesen hindurchgeführt wird, vorzugsweise unter Anwendung des tiegellosen Zoner.-Gchmelzens, bei dem der zu behandelnde Körper nur an seinen Enden gehaltert und die geschmolzene Zone von dem nicht aufgeschmolzenen Teil des Körpers frei getragen wird» £abei sieht die Erfindung vor, daß der ganze umzuschmelzonde Körper - insbesondere mittels eines durchgeleiteten elektrischen Stromes -

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vorgewärmt und im Bereich der jeweiligen Schmelssone einer zweiten !zusätzlichen Erwärmung ausgesetzt wird, indem dieser Bereich der Wirkung einer Strahlungsquelle, insbesondere einer Wirbelstromquelle ausgesetzt wird,

Wie erwähnt empfiehlt es sich, dabei besonders die 2ur Vorerwärmung eines Wechsel- oder Gleichstromes durch den als Widerstand dienenden Stab fließen zu lassenc Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die Wärmequelle, welche die einzelnen Zonen zum Schmelzen bringt, nur noch eine geringere Erwärmung von der bereits durch Vorerwärmung erreichten Temperatur bis zur Schmelztemperatur zu erzeugen und infolgedessen eine kleinere Wärmequelle zu sein braucht. Dies-ist besonders dann bedeutungsvoll, wenn das Gefäß, in dem das Zonenschmelzverfahren durchgeführt wird, verhältnismäßig klein ist und die in diesem Gefäß unterzubringende Wärmequelle keine große Ausdehnung besitzen darf.

Andererseits besteht die Möglichkeit, bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung die Wärmequelle sogar außerhalb deo Gefäßes, in dem das Zonenschmelzverfahren durchgeführt wird, unterzubringen, weil auch bei grösserem Abstand beispielsweise einer mit Fokussierungsmitteln ausgestatteten Wärmestrahlungsquelle schon die dabei aufgewandte Wärmemenge ausreicht, um den Schmelzpunkt des zu schmelzenden Gutes su erreichen«

Ir. öer Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung zur

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BADORiQfNAt

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Ausübung des'Verfahrens-nach der Erfindung beispielsweise dargestellt= 1 bedeutet einen Siliziumstab, welcher in Klemmbacken2 und 3'ari'den Enden gehaltert ist» Die eine; Klemmbacke 2 ist."in" Richtung/des Heiles 4 drehbar ausgebildet„ Der Stab 1 mit den' Halterungen befindet sich in einem Vakuumgefäß 5, dessen Ansatz 6 zur Pumpapparatur führt.. Bas Vakuumgefäß 5 wird yor Beginn des Zonenschmelzverfahrens;-ausg6puai|)t, gereinigt und mit einer inerten Gasatmosphäre gefüllt. Außerhalb des Ziehgefäfies 5 ist ein Strahlungsring 7 angeordnet, der von einer thorusförmigen Pokussierungeeihrichtung 8 uiögeben ist. !iff indungsgemäß ist an die Klemmbacken 2 und 5 eine Spannung gelegt, durch die der Sili2iuastab 1 auf eine !Teraperatur unterhalb des Schmelapunkteo vorerwärmt wird ο Der Strahluhgsring 7 braucht infolgedessen auf keine so hohe iPemperatur.er^vürnit zu v/erden, als wenn die Vorheizung des Stabes nicht vorhanden wäre» Durch die von dem Strahlungsring 7 unter "Hilfe des lOkussierungstoroids 80 erzeugte zusätzliche Erhitzung wird die Zone 9 des Stabes 1 2um Schmelzen gebracht« Durch Verschieben der Strahlungsanordnung Τ? 8 in Richtung des Pfeilen 10 wird in an sich bekannter Weise die Schmelzzbne 9 allmählich sukzessive durch den Stab 1 hindurchgeführt ο Die Wärmequelle 7, 8 könnte unter Umständen auch durch eine andere Wärmequelle, beispielsweise «ine Wirbelstromquelle, ersetzt sein,,

3 Patentansprüche
1 Figur

-D-

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Claims

1UA423 "

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Pa ten tansji ü c h e

Verfahren zum zonenweisen Umschmelzen von .Werkstoffen in Form eines langgestreckten Körpers, z„B» eines Halbleiterstabes., bei dem in dem langgestreckten Körper eine sich über den Querschnitt des Körpers erstreckende geschmolzene Zone erzeugt und durch eine Relativbewegung der die geschmolzene 2one erzeugenden Wärmequelle zu dem umzuschmelzenden Körper sukzessive durch diesen hindurchgeführt wird, vorzugsweise unter Anwendung des tiegellosen Zonenschmelzens, bei dem der zu behandelnde Körper nur an seinen Enden gehaltert und die geschmolzene 2one von dem nicht aufgeschmolzenen Teil des Körpers frei getragen wird, dadurch gekennzeichnet,, daß der ganze umzuschmelzende Körper - insbesondere mittels eines durchgeleiteten elektrischen Stromes - vorgewärmt und im Bereiche der jeweiligen Schmelzzone einer zweiten, zusätzlichen Erwärmung ausgesetzt wird, . indem dieser Bereich der Ϋ/irkung einer Strahlungsquelle, insbesondere Wirbelstromquelle, ausgesetzt wird. '

2.) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle klein dimensioniert un'oi iat\e*h'->-ii> **s den Schmelzraum umschließenden Vakuumgefäßes angeordnet ist.

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HU423

PA 55/278513 . - β -

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle mit Fokussierungsmitteln, "beispielsweise einem Strahlungsring, ausgestattet ist, welcher außerhalb des Yakuumgefäßes angeordnet ist-_o

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