DE1719515C3

DE1719515C3 -

Info

Publication number: DE1719515C3
Application number: DE19651719515
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 8551 Pretzfeld Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-10
Filing date: 1965-07-10
Publication date: 1974-08-29
Also published as: DE1719515B2; DE1719515A1

Description

linke Endpunkt der seitlichen Bewegung der den Keimkristall 4 tragenden unteren Stabhalterung crreicht ist. Eine weitere seitliche Auslenkung könnte ein Abtropfen der Schmelze zur Folge haben. Wie 55 der Pfeil andeutet, kann während der weiteren Bewc-

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum tiegel- gung beider Stabteile in Richtung der Stabachse, beifrcicn Zonenschmelzen eines lotrecht an seinen En- spiclsweisc nach unten, wiederum die Bewegung den gehalterten kristallinen Stabes, insbesondere senkrecht zur Stabachsc umgekehrt werden.
Halbleitcrstabcs, dessen Halterungen, von denen In Fig.4 ist ein weiterer Zustand erreicht, in dem

mindestens eine um ihre lotrechte Achse in Drehung 60 wiederum die Richtung der seitlichen Verschiebung versetzt wird, relativ zueinander und zu einer den verändert wird. Es ist ersichtlich, daß der wieder erStab ringförmig umgebenden Heizeinrichtung in starrende Stabteil 2 α auch um kleinere Beträge als in Richtung der Stabachse mit derart aufeinander abge- den Fig. 2 bis 4 dargestellt senkrecht zu seiner stimmten Geschwindigkeiten bewegt werden, daß die Achse periodisch hin- und herbewegt werden kann.
Dicke des aus der Schmelze wieder erstarrenden 6_S Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde an-Mabtcils über die lichte Weite der Heizeinrichtung genommen, daß bereits zu Beginn des Verfahrens hinaus vergrößert wird, wobei die sich drehende Hai- d. h. während des Übergangs vom Keimkristall 4 bis terung des wieder erstarrenden Stabteils relativ zur zum Solldurchmesser des wieder erstarrenden Stab-

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teils la, eine seitliehe Verschiebung der beiden Stabteile 2, la vorgenommen wird. Durch diese Maßnahme wird ein besonders leichter übergang von dem Querschnitt des dünnen Keimkristalls 4 zu dem Sol !querschnitt des auskristallisierenden Stabteils la erreicht. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Stabteile 2, ta so lange in derselben lotrechten Achse angeordnet zu lassen, bis der wieder erstarrende Stabteil la seinen Sollquerschnitt erreicht hat und erst anschließend die seitliche Verschiebung durchzufüh- ja ren. Damit ein möglichst gleichmäßiger Verlauf des spezifischen Widerstandes über den Stabquerschnitt erzielt wird, ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit der seitlichen Verschiebung groß gegenüber der Geschwindigkeit der axialen Bewegung des wieder erstarrenden Stabteils zu wählen. Beispielsweise kann die Halterung des wieder erstarrenden Stabteils la etwa 5- bis 50mal in der Minute !hin- und herbewegt werden. Bewährt haben sich 20 Hin- und Herbewegungen in der Minute. Besonders günstig ist es, die Hin- und Herbewegung des wieder erstarrenden Stabteiis 2« während eines Zonenschmelzzuges periodisch zu wiederholen. Die Drehzahl der unteren Stabhalterung kann 10 bis 100 L! min, insbesondere 30 U min, betragen. Wie in den Fig.5 und6 dargestellt, können auch die beiden Stabteile2 und la seitlich verschoben werden. Wenn'die Bewegung der Smbteile2 und la in entgegengesetzter Richtung durchgeführt wird, kann eine Heizspule mit einem gegenüber dem vorstehend beschriebenen Verfahren kleineren Durchmesser gewählt werden, wodurch eine stärkere Kopplung zwischen Heizspule und Schmelzzone erreichi wird. In den Fig.5 und6 sind die beiden Umkehrpunkte der Hin- und Herbewegung bei einem derartigen Verfahren dargestellt. Derselbe Zweck, eine Heizspule mit kleinerem Innendurchmesser verwenden zu können, kann auch dadurch erreicht werden, daß nur eine Stabhalterung hin- und herbewegt wird und daß die Heizeinrichtung in derselben Richtung wie die Halterung, aber mit kleinerer Auslenkung hin- und herbewegt wird. Ferner kann das Verfahren auch mit räumlicher Umkehrung, also mit unter der Heizeinrichtung angeordnetem Vorratsstab und mit einem darüber auskristallisierenden Stabteil, mit Erfolg durchgeführt werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch dann mit Vorteil angewendet werden, wenn ein Ausgangsstab verwendet wird, dessen Dicke giößer als die Hchte Weite der Heizeinrichtung gewählt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Heizeinrichtung seitlich verschoben wird. Nach dem Patentansprüche: Hauptpatent wird nach Erreichen der gewünschten Dicke des wieder erstarrenden Stabteils die Halte-

1. Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen rung dieses Stabteils relativ zur Heizeinrichtung forteines lotrecht an seinen Enden gehalterten kri- 5 laufend seitlich hin-und herbewegt,
stallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, Es zeigte sich, daß Vorteile dieses Verfahrens, wie

dessen Halterungen, von denen mindestens eine Erzielung eines gleichmäßigen Verlaufs des spezifium ihre lotrechte Achse in Drehung versetzt sehen Widerstandes über den StabquerschniU, auch wird, relativ zueinander und zu einer den Stab dann erzielt werden, wenn die Verhältnisse der Stabringförmig umgebenden Heizeinrichtung in Rieh- io dicken und der Spulenweite andere sind, als im tung der Stabachse mit derart aufeinander abge- Hauptpatent vorausgesetzt.

stimmten Geschwindigkeiten bewegt werden, daß Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß beim

die Dicke des aus der Schmelze wieder erstarren- Verfahren nach dem Hauptpatent die Halterungen den Stabteils über die lichte Weite der Heizein- und die Heizeinrichtung in Richtung der Stabachse richtung hinaus vergrößert wird, wobei die sich 15 derart bewegt werden, daß die Dicke des wieder erdrehende Halterung des wieder erstarrenden surrenden Stabteils gleich der Dicke des zugeführten Stabteils relativ zur Heizeinrichtung seitlich ver- Slabteils oder kleiner wird. Insbesondere kann zuschoben und nach Erreichen der gewünschten sätzlich so gearbeitet werden, daß die Dicke des wie-Dicke des wieder erstarrenden Stabteils die Hai- der erstarrenden Stabteils höchstens so groß wie die terung dieses Stabteils relativ zur Heizeinrichtung 20 lichte Weite der Heizeinrichtung wird,
fortlaufend seitlich hin- und herbewegt wird, Pa- An Hand eines Ausführungsbeispiels soll! die Hr-

tent 1275 032. dadurch gekenn zeich- findung näher erläutert werden. In den
net, daß die Halterungen und die Heizeinrich- F i g. i bis 4 sind verschiedene Phasen des crfin-

tung (3) in Richtung der Stabachse derart bewegt dungsgemäßen Verfahrens dargestellt:
werden, daß die Dicke des wieder erstarrenden 25 Fig.5 und6 zeigen eine Abwandlung dieses Ver-Stabteils (2 a) gleich der Dicke des zugeführten fahrens.
Stabteils (2) oder kleiner wird. Nach Fig. 1 wurde an dem unteren Ende eines

2. Verfahren nach Anspruch], dadurch ge- stabförmigen Körpers 2, der aus halbleitendem Matekennzeichnet, daß die Halterungen und die Heiz- rial besteht und dessen Durchmesser beispielsweise einrichtung (3) in Richtung der Stabachse derart 30 größer ist als der Innendurchmesser einer Indukbewegt werden, daß die Dicke des wieder erstar- tionshcizspule 3, eine kegelförmige Verjüngung angerenden Stabteils (2 a) höchstens so groß wie die bracht, an die ein dünner stabförmiger Keimkristall 4 lichte Weite der Heizeinrichtung Ί) wird. angeschmolzen wird. Dieser ist z.B. ein Einkri·

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder2, dadurch stall, der zum Einkristallzüchten dient. Die 1r.i1 gekennzeichnet, daß ein Ausgari^sstab (2) ver- 35 Hochfrequenzstrom von beispielsweise 1,5MHz gewendet wird, dessen Dicke größer als die lichte speiste Heizspule 3 erzeugt eine Schmelzzone 5. Zu·· Weite der Heizeinrichtung (3) gewählt wird. mindest der Keimkristall 4 bzw. der wieder erstar·

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 rende Stabteil la (Fig. 2) wird um seine lotrechte bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das seitliche Achse gedreht.

Verschieben in beiden Richtungen während eines 40 In Fig. 2 ist das Verfahren in den Zeitpunkt dar-Zonenschmelzzuges periodisch wiederholt wird. gestellt, in dem der aus der Schmelze wieder erstar-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche! rende Stabteil la seinen Solldurchmesser erreicht bis4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge- hat. Nach Erreichen des Solld-rchmessers des wieder schwindigkeit der seitlichen Verschiebung groß erstarrenden Stabteils 2a wird die seitliche Bewegegenüber der Geschwindigkeit der axialen Be- 45 gungsrichtung der Halterung des wieder erstarrenden wegung des wieder erstarrenden Stabteils (la) Stabteils la umgekehrt und damit diese Halterung, ^lst· wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise von rechts

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 nach links bewegt.

bis5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stab- In Fig. 3 ist ein späterer Zeitpunkt des erfin-

halterungen seitlich bewegt werden. 50 dungsgemäßen Vtrfahren dargestellt, in dem der