DE1916318C3

DE1916318C3 - Stromdurchführung für eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen

Info

Publication number: DE1916318C3
Application number: DE1916318A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.Rer.Nat. 8551 Pretzfeld Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-03-29
Publication date: 1975-07-24
Also published as: DE1916318B2; NL7003482A; JPS4811442B1; SE359217B; US3688006A; GB1259047A; FR2040102A5; CH539453A; DE1916318A1

Description

Eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen, insbesondere zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinien Körpers, weist in der Regel ein Gefäß auf, in dem Halterungen für den kristallinen Körper und eine Heizeinrichtung zum Beheizen der Schmelzzone angeordnet sind. Das Gefäß ist entweder evakuiert oder mit einem Schutzgas, z. B. mit Edelgasen od-;r einer Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff, gefüllt. Die Heizeinrichtung wird mit elektrischem Strom gespeist und weist daher eine aus mindestens zwei TeiUeitern bestehende Stromzuführung auf, die durch eine Durchführung in der Gefäßwand nach außen geleitet ist Die Stromzuführung kann ζ B. ein Koaxialleiter sein, bei dem der Zwischenraum zwischen den beiden rohrförmigen TeiUeitern mit einem Isolierstoff ausgefüllt ist Diese Zwischenlage aus Isolienitoff, z. B. mit Paraffin vergossenes bandförmiges Polyte'trafluoräthylen, hat sich beim Zonenschmelzen von nicht zu dicken Halbleiterstäben als praktisch gasdicht erwiesen.

Insbesondere beim Zonenschmelzen z. B. relativ dikker Halbleiterstäbe, wozu eine relativ hohe Leistung erforderlich ist und wo daher auch eine relativ hohe Verlustleistung in der Stromzuführung auftritt, wurden jedoch trotz sorgfältiger Abdichtung der Schmelzkammer immer wieder unerwünschte OxydüberzUge an den behandelten Halbleiterstäben beobachtet Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ursache hierfür feine Leckstellen sind, die sich während des Betriebes, zwischen der Zwischenlage aus Isolierstoff und der Oberfläche der Teilleiter der Stromzuführung bilden, da der Isolierstoff dort infolge der Wärmedehnungen und -Schrumpfungen von den T'illeitern zumindest teilweise abreißt. Durch diese Leckstellen kann Außenatmosphäre in die Schmelzkammer eindringen und die Oxydüberzüge hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Sie betrifft demgemäß eine Stromdurchführung für eine in einem Gefäß einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Körpers befindliche Heizeinrichtung, insbesondere eine Induktionsheizspule zum Beheizen der Schmelzzone, bestehend aus mindestens zwei, durch eine Zwischenlage aus elastischem, kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk von einander isolierten Teilleiter, die im Falle unverscbiebbarer Befestigung auch in die Durchführung mittels Isolierstoff aus elastischem Silikonkautschuk eingesetzt sind Diese Stromdurchführung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Silikonkautschuk und der Oberfläche der Teilleiter bzw. der Gefäßwand eine gasdichte Haftverbindung aus einem Silikonharz, an dem der Silikonkautschuk haftet, besteht.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien an Hand der Zeichnung näher erläutert

F i g-1 zeigt eine Durchführung in der Wand eines Gefäßes zum Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes mit einer aus zwei koaxial zueinander angeordneten Leiterrohren bestehenden Stromzuführung;

F i g. 2 zeigt eine Durchführung in der Wand eines Gefäßes zum Zonenschmelzen mit einer aus zwei drahtförmigen Teilleitern bestehenden Stromzuführung.

In F ί g. ί stellt 21 einen Ausschnitt aus der Wand des Gefäßes einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Körpers dar. In dieser Wand befinde« sich eine Durchführung 21a. Innerhalb der Durchführung 21a ist eine aus zwei koaxial zueinander angeordneten Leiterrohren 26 und 27 aus Kupfer bestehende Stromzuführung angeordnet. Am oberen Ende A der Leiterrohre ist eine nicht dargestellte Stromquelle, beispielsweise ein Hochfrequenzgenerator, angeschlossen, während das untere Ende B innerhalb des Gefäßes mit einer Heizeinrichtung zum Beheizen der Schmelzzone, beispielsweise mit einer nicht dargestellten Induktionsheizspule, verbunden ist.

Die beiden koaxialen Leiterrohre 26 und 27 verschiedenen Durchmessers sind voneinander durch eine Zwi schenlage 28 aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk isoliert. Eine gute Haftverbindung zwischen der Zwischenlage 28 und den Leiterrohren 26 und 27 ist durch einen Silikonharzüberzug 30 auf der Innenfläche des äußeren Leiterrohres 26 und einen Silikonharzüberzug 31 auf der äußeren Fläche des inneren Leiterrohres 27 gewährleistet.

Das innere Leiterrohr 27 kann auch auf seiner Innenfläche einen Silikonharzüberzug 32 aufweisen und mittels eines Pfropfens 29 aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk gasdicht verschlossen sein.

Geeignet als kaltvulkanisierender Silikonkautschuk sind z. B. die Silikonkautschuke der Firma Wacker mit der Handelsbezeichnung »Sil-Gel« und »Vergußmasse K«. Die Silikonharzüberzüge auf der Oberfläche der Leiterrohre 26 und 27 können aus dem Silikonharz der Firma Wacker mit der Handelsbezeichnung »G 718« bestehen.

Kaltvulkanisierender Silikonkautschuk hat den Vorteil, daß er sich bei Temperaturwechsel leicht dehnen kann, ohne daß er von den Silikonharzüberzügen 30,31 und 32 und damit von der Oberfläche der Leiterrohre 26 und 27 abreißt.

Ein weiterer Vorteil einer Zwischenlage aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk ist darin zu sehen, daß ihr dielektrischer Verlustfaktor kleiner ist als 10~² und ihre Durchschlagfestigkeit zwischen 30 und 40 kV/mm liegt, so daß diese Zwischenlage auch ausgezeichnet für eine Stromzuführung geeignet ist, über die eine Hochfrequenzinduktionsheizspule mit elektrischer Energie versorgt wird.

Die Durchführung 21a ist ebenfalls mit kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk 24 ausgefüllt. Die Oberfläche der Gefäßwandung 21 und des äußeren Leiterrohres 26 sind innerhalb der Durchführung 21a mit Silikon-

harzüberzügen 23 und 25 versehen, an denen der Silikonkautschuk 24 fest haftet, so daß die Durchführung 21 a gasdicht verschlossen ist

Die aus den Koaxialrohren 26 L yd 27 bestehende Stromzuführung kann in der Durchführung 21a nach F i g. 1 auch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sein. Zur Abdichtung ist dann an Stelle der Si.ikonharzüberzüge 23 und 25 sowie der Silikonkautschukfüllung 24 beispielsweise eine Simmeringdichtung innerhalb der Durchführung 21a angeordnet Auch in diesem ι ο Fall ist es jedoch vorteilhaft, wenn die koaxial angeordneten Leiterrohn;, genauso wie in F i g. 1 dargestellt, durch eine Zwischenlage aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk voneinander isoliert sind und wenn das innere Leiterrohr mit einem Pfropfen aus kaltvulkanisie^rendem Silikonkautschuk gasdicht verschlossen ist

Mit Vorteil ist die Erfindung auch auf e^:ue Durchführung in der Wand eines Gefäßes zum Zonenschmelzen anwendbar, in der eine aus zwei drahtförmigen Teilleitern bestehende Stromzuführung angeordnet ist In Fig.2 ist eine derartige Durchführung 11a in einem Ausschnitt 11 aus der Wand eines Gefäßes einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristalllinen Körpers dargestellt. Die beiden Teilleiter der Stromzuführung sind zwei Kupferdrähte 12. Am oberen Ende A der Kupferdrähte 12 ist eine nicht dargestellte Stromquelle, beispielsweise ein Hochfrequenzgenerator, angeschlossen, während das untere Ende B mit einer nicht dargestellten Heizeinrichtung zum Beheizen der Schmelzzone verbunden ist Innerhalb der Durchführung Ha weisen die Gefäßwand 11 und die Oberfläche der Kupferdrähte 12 Oberzüge 13 und 15 aus Silikonharz auf. Ferner ist die Durchführung Ha mit kaltvulkanisierendem Kautschuk 14 ausgefüllt. Zwischen dem Silikonkautschuk 14 und den Silikonharzüberzügen 13 und 15 besteht eine gasdichte und haltbare Haftverbindung.

Das Anbringen der Stromzuführungen nach den Fig. 1 und 2 in den Durchführungen der Gefäßwandung gestaltet sich bei Verwendung von kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk besonders einfach, da nach dem Anbringen der Silikonharzüberzüge auf den Teilleitern der Stromzuführung und auf der Gefäßwand innerhalb der Durchführung sowohl die Durchführungen als auch die Innenräume der Leiterrohre 26 und 27 in F i g. 1 leicht mit dem anfangs flüssigen Silikonkautschuk, welchem zuvor ein Härter, z. B. der Härter Tder Firma Wacker, zugesetzt wurde, ausgegossen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Stromdurchführung für eine in einem Gefäß einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Körpers befindliche Heizeinrichtung, insbesondere eine Induktionsheizspule, zum Beheizen der Schmelzzone, bestehend aus mindestens zwei, durch eine Zwischenlage aus elastischem, kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk von einander isolierten TeiUeitern, die im Falle unverschiebbarer Befestigung auch in die Durchführung mittels Isolierstoff aus elastischem Silikonkautschuk eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Silikonkautschuk (24, 28) und der Oberfläche der Teilleiter (26,27) bzw. der Gefäßwand (21) eine gasdichte Haftverbindung aus einem Silikonharz (23,25,30,31,32), an dem der Silikonkautschuk haftet (24,28), besteht

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