DE1809847C3 - - Google Patents

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DE1809847C3
DE1809847C3 DE19681809847 DE1809847A DE1809847C3 DE 1809847 C3 DE1809847 C3 DE 1809847C3 DE 19681809847 DE19681809847 DE 19681809847 DE 1809847 A DE1809847 A DE 1809847A DE 1809847 C3 DE1809847 C3 DE 1809847C3
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DE
Germany
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rod
heating coil
induction heating
cross
section
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DE19681809847
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English (en)
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DE1809847B2 (de
DE1809847A1 (de
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Wolfgang Dr.Rer.Nat. 8551 Pretzfeld Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of DE1809847B2 publication Critical patent/DE1809847B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1809847C3 publication Critical patent/DE1809847C3/de
Granted legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16—Heating of the molten zone
    • C30B13/20—Heating of the molten zone by induction, e.g. hot wire technique

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes, mit einer den Stab ringförmig umgebenden Induktionsheizspule mit einer Windung.
Beim tiegelfreien Zonenschmelzen werden als Energiequellen vielfach Flachspulen mit einer oder mehreren Windungen verwendet. Flachspulen haben gegenüber Zylinderspulen den Vorteil einer wesentlich geringeren axialen Erstreckung der Schmelzzone, was eine Erhöhung der Stabilität der Schmelzzone bedeutet. Dies ist insbesondere bei großen Stabquerschnitten wichtig.
Um den Spannungsabfall an der Induktionsheizspule und damit auch die Überschlagsneigung herabzusetzen, ist es günstig, beim Zonenschmelzen in einem Rezipienten mit einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise aus Wasserstoff, eine Flachspule mit kreisförmigem Querschnitt und nur einer einzigen Windung zu verwenden.
Es wurde gefunden, daß die Überschlagsneigung zwischen der Induktionsheizspule und dem Halbleiterstab noch verringert werden kann, wenn erfindungsgemäß die Windungsieile der Induktionsspule in einem durch die Stabachse gehenden Querschnitt in der senkrecht zur Siabachse verlaufenden Richtung langer sind, als in der parallel zur Stabachse verlaufenden Richtung.
Eine derartige Induktionsheizspule hat gegenüber gleicher
abfall und ^^^S^
weist. GegenüberJ^F*. und Innendurchmesser düngen ™* 8J™^eiz™de nach der vorliegenden weisi die ^f*0^'^,. gleichmäßigeren FddErfindung den Vorteü eine g ützwirk der
xo verteilung und emer emon beim soge-
Schmelzzone auf. Dies ist "1^ Verfahren bei nannten Α^^·ε?εη^ Stabteil einen größeren Durchmesser als der
Stabteil (Vorratsstab)
beträgt das VerhäUim Α«β^^^η^^gn messer der Induküonshe.zsPule mmdestensj^^ Em Durchmesserverhaltms von etwa z,0 ist besonders
vorteiihaft. \rnrtMi> Her FrfinHnno
- Weitere Einzelheiten und Vorteile^er Erfindung
werden an Ausführungsbeispielen an Hand der Ze.ch-
nung näher erläutert. . . teilweise jm
F i g. 1 zeigt in der ^eitenfsl^.^lfjl"
Schnitt, eine Induktionshe.zspule gemäß der Erhn-
as dung; . . „., „„„,, F; o 1
F i g. 7 zeigt die Induktionsheizspule nach F 1 g. 1
in der Draufsicht; Ai.efiihrnncr^nrm
Fig. 3 zeigt eine abgewandelt: Ausfuhrungsform einer Indäktionsheizspule ge maß der Erfindung^
In F i g. 1 ist eine Ind»ktl0"sheizsPifft g^malde m r Erfindung mit 1 bezeichnet. Sie erzeugt m e n«n
Halblciterstab, bestehend j»M«|f5 J.^"^* 2 und einemauskristallisierenden Stabteil3eine bchmel/-zone 4. Der Querschnitt der Induktionsheizspule 1 .st
langgestreckt, d.h., die Breiteb des Windungsquerschnittes ist größer als seine Höhe h. Bei einer Spule mjt sich nach außen erweiterndem Windungsquerschnitt ist die Höhe A1 am inneren Spulenrand maßgebend. Das Verhältnis Außendurchmesser/Innen-
durchmesser da}di der Induktionsheizspule 1 ist mindestens 1,5. Besonders günstige Bedingungen s.nd gegeben, wenn das Verhältnis Außendurchmesser/ Innendurchmesser d*\d% etwa 2,0 ist. Uurcn versuche wurde festgestellt, daß hierbei die induktivität der
Induktionsheizspule gemäß der Erfindung nur etwa /, der Induktivität einer Induktionsheizspule mit einer Windung mit kreisförmigem Querschnitt und gleicher Spulendicke beträgt. Der Hohlquerschnitt 5 der Indukiionsheizspule 1 kann rechteckig sein, er kann aber auch mit zunehmender Entfernung von der btabachse erweitert sein. Eine Spule mit nach außen erweitertem Hohlquerschnitt bringt den Vorteil einer schmalen SchmHzzone bei gleichzeitig intensiver Kühlung der Spule mit sich. Die Erweiterung des Hohlquerschnittes
kann, wie in F i g. 1 dargestellt, stetig sein. Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen, insbesondere solche mit stufenförmigen Absätzen, möglich.
Zum Herstellen eines kristallinen Stabes mit gegenüber dem Ausgangsstab vergrößertem Durchmesser kann, wie aus F i g. 3 ersichtlich, der Querschnitt, insbesondere auch der Hohlquerschnitt 5, der Induktionsheizspule 1 eine in Richtung der Schwerkraft sich erstreckende Erweiterung 6 aufweisen. Damit wird die Stützwirkung der Induktionsheizspule auf die Schmelzzone 4 noch erhöht. Mit Vorteil ist die Querschnittserweiterung 6 der Form der Schmelzzone 4 angepaßt. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei ein Ausführungsbeispiel angeführt:
3 4 - ,
Durchmesser des Halbleiterstabes Schutzgasatmosphäre, be^.P^sw"Se
(Vorratsstab) 27 mm einem Edelgas oder einer M'schujgaiB
und einem Edelgas verwendet, sondern nut annucnen
Innendurchmesser der Induktions- Vorteilen auch beim tiegelfreien Zonenschmelzen im
heizspule 4 29 mm ,. ^kuum verwendet werden. Mit besonderem Vortal
Außendurchmesser der Indukiions- kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch bei
heizspule da 60 mm Zonenschmelzverfahren angewendet werden, jwe: se
Höhe der Induktionsheizspule an ££ ^^^^^^^η
,hrem inneren Rand A1 3 mm ^ gn».«* H^^ E^ ^^ ^mdund-
Höhe der Induktionsheizspule an zen (mit fiaschenhalsförmiger DünnsteUe) — und
ihrem äußeren Rand /i2 6 mm. 1 y\ 8 404 Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmci-
zen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiter-
zen eines kri
Die Induktionsheizspule gemäß der Erfindung kann Stabes (mit
nicht nur beim tiegelfreien Zonenschmelzen in einer 15 erstarrenden
Stabes (mit s
15 erstarrenden Stabteiles)
allinen Stabes, insbeson
seitlicher V"^^ ^
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

einer mit kreisförmigem Querschnitt und Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleilerstabes, mit einer den Stab ringförmig umgebenden Induktionsheizspule mit einer Windung, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsteile der Induktionsspule in einem durch die Stabachse gehenden Querschnitt in der senkrecht zur Stabachse verlaufenden Richtung langer sind, als in der parallel zur Stabachse verlaufenden Richtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Außendurchmesser/Innendurchmesser der Induktionsheizspulc (1) mindestens 1,5 beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Außendurchmesser/Innendurchmesser etwa 2,0 beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlquerschnitt (5) der Induktionsheizspule (1) mit zunehmender Entfernung von der Stabachse erweitert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen eines kristallinen Stabes mit gegenüber dem Ausgangsstab vergrößertem Durchmesser der Querschnitt (5) der Induktionsheizspule (1) eine in Richtung der Schwerkraft sich erstreckende Erweiterung (6) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (6) der Form der Schmelzzone (4) angepaßt ist.
DE19681809847 1968-05-30 1968-11-15 Vorrichtung zum tiegelfreien zonenschmelzen eines kristallinen stabes, insbesondere halbleiterstabes Granted DE1809847B2 (de)

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RO6152769A RO55736A (de) 1968-11-15 1969-11-10

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DE1809847B2 DE1809847B2 (de) 1973-09-06
DE1809847C3 true DE1809847C3 (de) 1974-04-18

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CH (1) CH472236A (de)
DE (1) DE1809847B2 (de)
DK (1) DK120434B (de)
ES (1) ES367833A1 (de)
FR (1) FR2009656A1 (de)
GB (1) GB1230726A (de)
NL (1) NL6905939A (de)
SE (1) SE359753B (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3625669A1 (de) * 1986-07-29 1988-02-04 Siemens Ag Induktionsheizer zum tiegelfreien zonenschmelzen
DE3873173T2 (de) * 1987-05-25 1993-03-04 Shinetsu Handotai Kk Vorrichtung fuer hf-induktionsheizung.
DE3805118A1 (de) * 1988-02-18 1989-08-24 Wacker Chemitronic Verfahren zum tiegelfreien zonenziehen von halbleiterstaeben und induktionsheizspule zu seiner durchfuehrung

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DK120434B (da) 1971-06-01
SE359753B (de) 1973-09-10
NL6905939A (de) 1969-12-02
DE1809847B2 (de) 1973-09-06
GB1230726A (de) 1971-05-05
DE1809847A1 (de) 1969-12-11
ES367833A1 (es) 1971-04-16
CH472236A (de) 1969-05-15
FR2009656A1 (de) 1970-02-06
BE733780A (de) 1969-11-03

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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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