DE1927961A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zuechten langgestreckter Staebe aus Feststoffen - Google Patents

Description

* · OIF\-t-PHYS. DR.

HÖGER- STELLREGHT- GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART . I <J L·. f <J O I

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Texas Instruments Incorporated, DALLAS, Texas ,U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Züchten langgestreckter Stäbe aus Peststoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Züchten langgestreckter Stäbe oder Stangen aus Peststoffen, insbesondere aus Silizium od.dgl., wobei das Material auf einem langgestreckten Draht aus einem Gas niedergeschlagen wird, das den Draht umströmt.

In der Halbleiterindustrie ist es bei der Herstellung verschiedener elektrischer Elemente üblich, aus einem Gas heraus einen Stoff auf einen Träger niederzuschlagen. In manchen Fällen ist das aus dem Gas niedergeschlagene Material dasselbe wie dasjeni-

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ge des Trägers j während in anderen Fällen das Material des Trägers sich von dem niedergeschlagenen Material unterscheidet. Beim Züchten von Silizium durch Niederschlag aus einem Dampf ist es üblich, einen langgestreckten Siliziumdraht zwischen Einspannfuttern zu halten, von denen jedes sich durch das Ende eines Quarzbehälters erstreckt, innerhalb welchem der Draht angeordnet ist. An die Graphitfutter wird eine Spannung gelegt, so daß ein Strom durch den Draht oder Faden fließt. Infolge des elektrischen Widerstandes des Drahtes steigt dessen Temperatur im allgemeinen über 1100° C an. Ein Gasstrom, der ein Gemisch aus Trichlorsilan und Wasserstoff enthalten kann, wird in die Quarzkammer eingeleitet, der in Längsrichtung des Drahtes durch die Kammer strömt, worauf das Gas aus der Kammer abgezogen wird. Das Gas reagiert bei Berührung mit der heißen Oberfläche des Siliziumdrahtes, wodurch Silizium auf dem Draht abgeschieden wird, so daß der Durchmesser des Drahtes zunimmt. Die Reaktion des Trichlorsilans und des Wasserstoffs kann durch die folgende vereinfachte Formel dargestellt werden:

SiHCl₃ + H₂-* Si₊ 3HCl

Die Gasströmung durch die Quarzkammer wird im allgemeinen mehrere Stunden lang aufrechterhalten, um den Durchmesser des Drahtes zu erhöhen, der zu Beginn des Niederschlages etwa 6 mm betragen und auf einen Durchmesser über 2,5 cm anwachsen kann. Wenn der Siliziumstab d.en gewünschten Durchmesser erreicht hat, wird der Gasstrom abgestellt und der Stab aus der Reaktionskammer herausgenommen. Gewöhnlich ist das auf dem Siliziumdraht abgelagerte Material polykristallin und muß daher durch Zonenschmelzen behandelt werden, um einen Einkristall zu erzeugen,

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der dann zerschnitten und weiterbehandelt wird, um Transistoren, Dioden od.dgl. herzustellen. Der polykristallin Stab kann auch in einem Tiegel geschmolzen werden und aus der Schmelze kann ein großer Einkristall gezogen werden, wozu z.B. ein Czochralski-Apparat verwendet werden kann.

Die Reaktionskammer, die üblicherweise aus Quarz besteht, und in der das Material niedergeschlagen wird, kann verschiedene Formen haben. Sie kann zylindrisch ausgebildet sein, in welchem Fall der Draht konzentrisch eingesetzt wird. Sie kann mit einer Kuppel versehen sein, in welcher die Drähte in Form von Haarnadeln angeordnet werden, wie in der USA-Patentschrift 3 053 638 beschrieben ist.

Bei zahlreichen Anwendungsfällen könnten die Zeit und die Kosten zur Herstellung von Halbleiterelementen aus Siliziumplättchen beträchtlich gesenkt werden, wenn diese Plättchen alle denselben Durchmesser hätten. Um Plättchen mit demselben Durchmesser zu erhalten, muß der Stab, von welchem sie abgeschnitten werden, einen gleichmäßigen Durchmesser besitzen, d.h., der Stab muß nach der Ablagerung und der Herausnahme aus der Reaktionskammer einen gleichmäßigen Durchmesser haben oder er muß auf einen gleichmäßigen Durchmesser geschliffen werden.Mit den oben beschriebenen Verfahren ist es jedoch effektiv unmöglich, Stäbe herzustellen, deren Durchmesser bei der Ablagerung überall derselbe ist. Man erhält im Gegenteil Siliziumstäbe, bei welchen nach der Herausnahme aus der Reaktionskammer der Durchmesser in der Mitte etwa das 1,25-fache des Durchmessers an den Enden des Stabes beträgt. Der Stab muß dann geschliffen werden, um das überschüssige Material zwischen den Enden des Stabes zu ent-

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fernen, wodurch nicht nur die Herstellungskosten der Halbleiterelemente erhöht werden, sondern auch Silizium verschwendet wird.

Da die in den Reaktionskammern gebildeten Siliziumstäbe aus verschiedenen Gründen einen bestimmten Mindestdurchmesser haben müssen, muß die Ablagerung oder der Niederschlag noch lange fortgesetzt werden, nachdem das Mittelstück der Stäbe den erforderlichen Durchmesser erreicht hat, um auch die Teile des Stabes in der Nähe seiner Enden auf den geforderten Durchmesser zu bringen. Hierzu sind mehr Zeit und mehr Reaktionskammern notwendig, als' man brauchte, wenn es gelänge, einen Stab mit gleichmäßigem Durchmesser über seine gesamte Länge zu züchten. Ferner könnte die Reinheit des fertigen Materials verbessert' werden, da beim Schleifen des Stabes das Silizium zwangsläufig durch Fremdstoffe verunreinigt wird.

Der ungleichförmige Durchmesser der mit Hilfe der bisherigen Verfahren hergestellten Stäbe rührt davon her, daß Gas, aus welchem das Silizium auf den Trägern niedergeschlagen wird, seine Zusammensetzung ändert, während es in Längsrichtung des Drahtes strömt. Das Ende des Drahtes, das bei dem Ende der Reaktionskammer liegt, durch welches das Gas zugeführt wird, wird einem Gas ausgesetzt, das eine bestimmte Konzentration aufweist, während das Ende des Drahtes am entgegengesetzten Ende der Reaktionskammer einem Gas ausgesetzt wird, das eine andere Zusammensetzung bzw. eine andere Konzentration aufweist, da ein Teil des Gases bereits mit dem Draht in Reaktion getreten ist, um Silizium über seine Länge auf ihm niederzuschlagen. Außerdem können in dem Gas während"des Niederschlags Gegenströmungen entstehen, so daß bestimmte Teile des Drahtes dem Gas länger ' ausgesetzt sind als andere Teile des Drahtes. In kuppeiförmigen

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Reaktionskammern, in welchen das Gas etwas schräg zur Längsachse der Drähte strömt, wie in der USA-Patentschrift 3 053 beschrieben ist, wachsen die Drähte mit unregelmäßigem Durchmesser, da die Konzentration des Gases sich über die Länge der Drähte und über deren Umfang ändert. Es wurden Versuche gemacht, um diese Schwierigkeiten zu beheben, wobei das Gas aus wechselnden Stellen in die Reaktionskammer eingeleitet wurde. So wurde beispielsweise das Gas eine bestimmte Zeit lang durch ein Ende eines zylindrischen Reaktors eingeleitet und durch das andere Ende abgeführt, worauf die Strömungsrichtung für die gleiche Zeitspanne umgekehrt wurde. Diese Methoden lösen das Problem jedoch nicht, da die so erzeugten Siliziumstäbe nach wie vor ungleichmässige Durchmesser aufweisen und vor dem Zonenschmelzen und Zertrennen geschliffen werden müssen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, langgestreckte Stäbe mit gleichmäßigem Durchmesser zu züchten. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Draht in einer "Reaktionskammer angeordnet wird, daß ein Gas, welches den nieda^zuschlagenden Stoff enthält, quer zur Längsachse des ■Drahtes mit einer Geschwindigkeit auf diesen zu geführt wird, die über.die Länge des Drahtes im wesentlichen gleich ist, und daß der Draht, während das Gas durch die. Kammer strömt, gedreht wird, so daß sämtliche Punkte seiner Oberfläche gleichmäßig dem Gas ausgesetzt werden.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt eine Reaktionskammer, ein Paar Spannfutter, die in der Kammer im Abstand eingebaut sind und miteinander fluchten,

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um die entgegengesetzten Enden eines langgestreckten Drahtes aufzunehmen, der in der Kammer untergebracht wird und sich zwischen den Spannfuttern erstreckt, wobei die Kammer einen Einlaß und einen Auslaß für das Gas aufweist.

Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Spannfutter relativ zur Reaktionskammer drehbar ausgebildet sind und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um wenigstens eines der Spannfutter in Drehung zu versetzen, um die Spannfutter und den zwischen ihnen angeordneten Draht zu drehen.

Es ist von Vorteil, beide Spannfutter simultan anzutreiben und in Drehung zu versetzen, um die gesamte Fläche des Drahtes gleichmäßig dem Gas auszusetzen und die Entstehung von Spannungen in dem Draht infolge der Drehung auf ein Minimum herabzudrücken.

Die Beaktionskammer ist vorteilhafterweise mit parallelen mit Löchern versehenen Wänden ausgestattet, durch die ein Gas durchströmen kann, über der Stirnwand ist ein Verteiler angeordnet, um das in ihn eingeleitete Gas gleichmäßig über die Fläche der Stirnwand zu verteilen. Die Spannfutter sind zweckmäßigerweise so angeordnet, daß die Längsachse des von innen gehaltenen Drahtes parallel zur Stirnwand verläuft. Die mit Löchern-versehene Rückwand der Reaktionskammer ist ebenfalls mit einem Verteiler versehen, um einen gleichmäßigen Druck über, der Rückwand zu erhalten.

Eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

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Fig. 1 perspektivisch eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemä.ße3*i^orriehtung ... -

darstellt. ::.:τσ$*. -. -ö r*.:^: '.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3~3 von Fig. 2.

Fig. Ί ist eine Ansicht der Vorrichtung von unten.

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Teilansicht der Elektroden und des von ■ ihnen gehaltenen Drahtes.

In Fig. 1 ist eine Reaktionskammer 10 dargestellt mit parallelen mit Löchern versehenen Wänden 11 und 12, die an ihren Seitenkanten durch Seitenwände 13 und 14, an ihren oberen Rändern durch eine Deckplatte 15 und an ihren unteren Rändern durch einen Boden 20 (Fig. 5) verbunden sind. Die Stirnwände 11 und 12, die Seitenwände 13 und lA, die Deckplatte I5 und die Bodenplatte 20 bestehen, vorzugsweise aus Quarz. Die öff-. nungen 16 in den Stirnwänden 11 und 12 besitzen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 3 Jnm· Die Reaküonskammer 10 ist mit einem Mantel 17 aus Metall umgeben. Der Mantel I7 bildet über der vorderen und der hinteren Stirnwand 11 und 12 Verteiler 18 und 19. Die Verteiler 18 und 19 sind mit Sammelrohren 21 und 22 versehen. Wie Fig. 3 besonders zeigt,, bilden

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die Verteiler 18. und 19 mit den durchlöcherten Stirnwänden 11 und 12 Kammern 23 und 24.

Zwischen der Seitenplatte 25 des"Mantels 17 und der Seitenwand 14 der Reäktionskammer 10 ist eine Kühlschlange 27 angeordnet, (leren Windungen auch zwischen der Deckplatte 28 des Mantels 17 und der Deckplatte 15' der Reaktionskammer 10 liegen. Die Kühlschlange 27 erstreckt sich außerdem längs der gegenüberliegenden Seiten und Stirnwand der Kammer.Insbesondere erstreckt eie sich zwischen der Seitenplatte 26 des Mantels 17 und der Seitenwand 13 der ReaktiohBkammer IQ,wie insbesondere Pig. 5 zeigt, und sie verläuft ferner zwischen der Bodenplatte 29 des Mantels 17 und der Bodenplatte 20 der Reaktions* kammer 10. Die Kühlschlange 27 ißt mit Anschlüssen 31 und 33 für den feinlaß und Auslaß versehen, durch welche eineKühlflüssigkeit, Wie z.B. Wassert zum Kühlen der Seitenwände 13 und IM, der Deckplatte 15 und der Bodenplatte 20 der Reäktionskammer 10 umgewälzt werden kann.

Wie Fig. 3 zeigt, ist eine Vielzahl von langgestreckten Drähten 33 in der Reaktionskammer 10 parallel zu den Stirnwänden 11 ' und lu -angeordnet und gehalten. Die Drähte 33 sind in der Reaktionskamraer 10 durch einen Satz oberer Spannfutter 3k und eine» Satz unterer Spannfutter 3i5. gehalten* die jeweils miteinander fluchten. Wie Fig. 5 zeigt» in der eines der unteren Spann- [ futter 35 und die Art und Weise,wie dieses Spannfutter eingebaut ist, dargestellt ist, erstreckt sich jedes Spannfutter 35» das aus Graphit od.dgl. hergestellt sein kann, durch die Bodenplatte 2$ des Mantels 17 und die Bodenplatte 20 der Realctionskammer 10. Die Spannfutter 35 sind relativ zum Mantel 17 und relativ zur Reaktionskammer Io drehbar eingebaut

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und in einem kreisförmigen Lager 36 gelagert, das um eine isolierende Büchse 37 aus Teflon angeordnet ist, die einen Teil des Spannfutters 35 umgibt. Jedes Spannfutter 35 ist mit einer quadratischen Aussparung 38 zur Aufnahme des vierkantigen Endes 39 des Drahtes 33 versehen, so daß bei Drehung des Spannfutters 35 auch der Draht 33 gedreht wird. Das gegenüberliegende Ende 4l des Drahtes 33 ist ebenfalls mit einem vierkantigen Ansatz versehen zur Aufnahme in der quadratischen Aussparung 42 des oberen Spannfutters 34. Die Spannfutter 34 und 35 haben einen ausreichenden Abstand voneinander, um in der Aussparung 42 genügend Platz zu lassen, daß. der Draht 33 sich bei Erwärmung in Längsrichtung ausdehnen kann. .Jedes der Spannfutter 35 ist mit einem Zahnrad 43 aus Teflon versehen, das auf die Büchse 37 aufgepreßt ist und durch das das Spannfutter 35 in Drehung versetzt wird. ;

Wie besonders in Fig. 4 gezeigt ist, ist jedes der Zahnräder 43, die auf den Futtern 35 montiert sind, in Eingriff mit einem benachbarten Zahnrad 43, so daß sämtliche Zahnräder 43 durch ein Antriebszahnrad 44 über ein Zwischenzahnrad 45 ange- J trieben werden, das in eines der Zahnräder 43 und in das An~ \ triebsrad 44 eingreift. Wie Fig. 2 zeigt, wird das Zahnrad 44 durch einen üblichen Motor und eine Transmission 46 angetrieben, j

Um einen Strom durch jeden der Drähte 33 leiten zu können, ist jedes Spannfutter 35 mit einem radial vergrößerten Teil 47 versehen, der eine obere, abgeschrägte Umfangsfläche 48 und eine untere abgeschrägte Umfangsflache 49. aufweist. Eine Elektrode 51 ist mit dem Teil 47 des. aus Graphit bestehenden Spannfutters 35 verbunden. Die Elektrode 51 umfaßt einen oberen

Ring 52 mit einer radial abgeschrägten'Fläche 53 an seinem

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Innendurchmesser, die mit der oberen abgeschrägten Umfangsfläche 48 zusammenwirkt. Die Elektrode 51 umfaßt ferner einen unteren Ring 55^exner radial abgeschrägten Fläche 56 an seinem Innendurchmesser, die auf die untere abgeschrägte Umfangsflache 49 des Spannfutters 35 paßt. Der obere Ring 42 und der untere Ring 55 werden durch eine Hülse 57 ausgerichtet und gehalten. Die Hülse 57 ist mit einer üblichen nicht dar ge*·- ψ stellten Verstelleinrichtung versehen, durch welche sie radial erweitert oder zusammengedrückt werden kann. Sie hat ferner einen Anschluß 58, an den ein elektrisches Kabel 59 angeschlossen ist.

Wie Fig. 5 zeigt, bilden die Umfangsflache 48 und die Fläche einen Winkel mit der Mittellinie des Spannfutters 35, der kleiner ist, als der Winkel, den die Umfangsflache 49 und die Fläche 56 mit dieser Mittellinie bildet. Wenn somit die Ringe 52 und 55 mit Hilfe der Hülse 57 radial zusammengedrückt werden, übt der untere Ring eine nach oben gerichtete Kraft auf die Fläche 49 aus, die größer ist, als die von dem oberen Ring 52 auf die Fläche 48 ausgeübte nach unten gerichtete Kraft.

Die resultierende nach oben gerichtete Kraft sucht das Spannfutter 35 in der in Fig. 5 dargestellten Lage zu halten, wo-ι durch eine wirksame Gasabdichtung zwischen der Büchse 37 und der Bodenplatte 20 der Reaktorkammer 10 gewährleistet ist.

, Der. Aufbau der Kammer am oberen Ende ist identisch mit dem- ; jeriigeri am Boden, jedoch in der Richtung umgekehrt. Jedes der \ Graphitspannfutter 34 das, ebenso wie die Spannfutter 35 j durch die an ihm befestigte Elektrode nach innen gedrückt wird, ist mit einem Zahnrad 61 verbunden, das wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit den benachbarten Zahnrädern 6l in Eingriff

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ist, ebenso wie es bei den Zahnrädern Ί3 der Fall ist, und die Zahnräder 61 werden durch ein fcwischerirad 62 angetrieben» das auf einer Welle 63 sitzt, die auch das Zwischenrad ¹JS ^x trägt. Die Zahnräder 62 und *J5 haben dieselben Durchmesser wie die Zahnräder 61 und 43» so daß die Spannfutter 3¹J und 35 mit derselben Drehzahl angetrieben werden. Jedes Spannfutter 3^ ist über eine Elektrode 6Ί an eines der elektrischen Kabel 65 angeschlossen und jedes Spannfutter 35 ist über die Elektrode 51 an eines der Kabel 59 angeschlossen. Jeder Satz der miteinander flu.ohten.den -Spannfutter 3*1 und 35 ist somit Über entsprechende Elektroden"Sk,Und 51 an eine gemeinsame ' elektrische Energiequelle angeschlossen, so daß praktisch durch jeden der Drähte 33 in der Reaktlonskammer 10 derselbe Strpra

Die Siliziumdrähte 33 können zwischen die Spannfutter 3*J und 35 aus Graphit eingesetfct werden, Indem eine nicht dargestellte Stütze oder Strebe, die die unteren Elektroden 51 abstützt» , entfernt wip.d, so da© das Spannfutter |1| aus der Reaktionskammer 10 herausgenommen werden kann. Danach werden die Drähte 33 in die !Spannfutter 35 eingesetzt tfrid die Spannfutter 3*» wieder irt die Kammer eingebaut. Mit Hilfe einer durchsichtigen Glasplatte 30 aus Quarz, die in die Seitenplatte 25 des Mantels 17 eingesetzt ist, kann kontrolliert werden^ ob die Drähte 33 richtig in die oberen Spannfutter $k e.tngesetti elnd. Sind die Drähte eingesetzt, so wird die Stützeι die die Elektroden 51 abstützt, wieder angebracht₉ die Reaktionskammer 10 wird mit Stickstoff und danach mit Wasserstoffgas gespült, das Über die iamraelleitungen 21 in den Verteiler iB eingeleitet wird. Das*durch die Verteiler 21 eintretende Wasserstoffgas wird in der Kammer 23, die durch den Verteiler 18 gebildet wird, ver-

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teilt, worauf es durch die öffnungen 16 in der Stirnwand 11 quer zu den Drähten 33 durchströmt. Das Gas tritt durch die öffnungen 16 in der hinteren Stirnwand 12 aus und in die Kammer 2k, die durch den Verteiler 19 hinter der Stirnwand 12 gebildet wird, ein und aus dieser durch die Sammelleitungen aus. Nachdem die Reaktionekammer 10 mit Wasserstoff gespült worden ist, wird die Temperatur der Drähte 33 bis auf die gewünschte Höhe, e.B. 1100° C erhöht, wenn der Draht aus Silizium besteht, indem an die Elektroden 6k und 51 ein Potential angelegt wird. Wenn die Fäden 33 die gewünschte Temperatur erreicht haben, wird durch die Sammelleitungen 21 ein Gas zugeführt, das die Reaktionsmittel enthält. Bestehen die Drähte 33 aus Silizium, eo kann ein Gemisch aus Trichlorsilan und Wasserstoff im Verhältnis von 5:95 (Volumenyerhältnis) durch die Sammelleitungen 21 zugeführt werden» In der Kammer 23 wird das Gas über die Stirnwand 11 verteilt, um über dieser einen gleichmäßigen Druck zu erhalten, so -daß das durch die Öffnungen 16 einströmende Gas im.wesentlichen überall dieselbe Geschwindigkeit besitzt, so daß jeder der Drähte 33 über seine gesamte Länge annähernd derselben Gasmenge ausgesetzt wird. Da das Gas. quer zur Längsachse der Fäden 33 durch die Reaktionskammer strömt₄ wird die gesamte Länge jedes Drahtes 33 einem Gas mit derselben Konzentration ausgesetzt, wodurch die Entstehung von Drahtftbßchnitten mit größerem und kleinerem Durchmesser ver-^ mieden wird. Das Gas, das,wie&esagt, aus Trichlorsilan und Wasserstoff bestehen kann, reagiert in der Reaktionskammer 10, wodurch Silizium auf den Drähten 33 abgelagert wird, und es wird nach der Reaktion durch die mit Löchern versehene hintere Stirnwand 12 in die Kammer Zk und aus dieser durch die Sammelleitungen 22 abgeführt. Mit Hilfe des Vefceilers 19 wird der Gasdruck über der hinteren Stirnwand 12 an allen Punkten annäherend gleich

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so daß die Bildung von besonderen Gaskanälen durch die Reaktionskammer 10 vermMen und außerdem gewährleistet wird, daß die gesamte Länge jedes Drahtes 33 annähernd derselben Menge an Gas ausgesetzt wird, das über die Länge jedes der Drähte 33 eine praktisch konstante Konzentration besitzt.

Um sicher zu stellen, daß die Drähte 33 gleichmäßig wachsen, werden sie mit Hilfe des Motors und der Transmission kS gedreht, wobei die Drehzahl in den meisten Fällen etwa eine Umdrehung je Minute oder weniger beträgt. Daäie Drähte infolge der hohen Temperatur weich werden können, werden sie an beiden Enden gleichzeitig und gleichmäßig gedreht, wodurch das Auftreten von Spannungen, die bei der Drehung an nur einem Ende entstehen könnten, auf ein Minimum herabgedrückt wird.

Wenn die gewünschte Materialmenge "auf den Drähten 33 abgelagert ist, was durch Beobachtung des Innenraumes durch die Glasplatte 30 hindurch festgestellt werden kann, wird die Gaszufuhr abgestellt und die Stäbe herausgenommen und zwar umgekehrt zu der Reihenfolge, in der die Drähte 33 eingesetzt wurden.

Die Erfindung ermöglicht es, Stäbe mit konstantem Durchmesser über ihre Länge zu züchten, so daß das bisherige Nachschleifen wegfällt. Es können. Einkristalle oder polykristalline· Stäbe aus Silizium oder Germanium gezüchtet werden oder epitaxiale Schichten verschiedener Stoffe auf Trägern aus anderem Material. Es können verschiedene Arten von mit Löchern versehenen Wänden verwendet wsr'deη, um die Gasströmung gleichmäßig zu verteilen, einschließlich gesintertem Quarz, und die Bezeichnung "mit Löchern versehen"soll sämtliche porösen Stoffe umfassen, d!urch welche eine gleichmäßige Gasströmung erzielbar ist.

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Claims (11)

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   Patentansprüche

   Verfahren zum Züchten eines Stabes aus einem Feststoff durch Niederschlagen des Stoffes aus einem Gas auf einen langgestreckten Draht, das um den Draht geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in einer Reaktionskammer angeordnet wird, daß ein Gas, welches den auf dem Draht niederzuschlagenden Stoff enthält, quer zur Längsachse des Drahtes mit einer Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird, die über die Länge des Drahtes im wesentlichen gleich ist, und daß der Draht gedreht wird, so daß sämtliche Punkte seiner Oberfläche gleichmäßig dem Gas ausgesetzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht an beiden Enden gleichzeitig und gleichmäßig gedreht wirdj um die Entstehung von Spannungen im Draht auf ein Minimum herabzudrücken. .
3. " 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in einen ersten Verteiler der Reaktionskammer eingeleitet wird, um es in dem Verteiler gleichmäßig zu verteilen und dadurch einen im wesentlichen gleichmäßigen Druck in dem ersten Verteiler aufrecht zu erhalten," daß es danach aus dem ersten Verteiler durch eine erste mit Löchern versehene Wand durchgeführt wird, die.parallel zur Längsachse des Drahtes angeordnet ist, um das Gas quer zur Längsachse des Drahtes gleichmäßig auf diesen zuzuführen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas, nachdem es den Faden umströmt hat, durch eine zweite

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   mit Löchern versehene Wand abgeführt wird, die parallel zur Längsachse des Drahtes angeordnet ist und daß es durch eine zweite mit Löchern versehene Wand in einen zweiten Verteiler der Reaktionskammer geführt wird, um über der zweiten Wand einen im wesentlichen gleichmäßigen Druck aufrecht eu erhalten.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 4, mit einer Reakfcionskammer, einem Paar Spannfutter, die in der Kammer im Abstand und miteinander fluchtend eingebaut einet,"" um die gegenüberliegenden Enden einee langgestreckten Drahtes fest aufzunehmen, der in der Kammer eo angeordnet wird, daß er sich zwischen den Spannfuttern erstreckt, wobei die Kammer einen Einlaß zum Einführen eines Gases aufweist, das den Stoff enthält, der in der Kammer niedergeschlagen wird, wobei der langgestreckte Draht dem Qas ausgesetzt wird, um diesen Stoff aus dem Gas auf ihm niederzuschlagen, wobei die Kammer ferner einen Auslaß aufweist, durch den das Qas aus der Kammer abgeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfutter (3^,35) relativ zur Reaktionskammer (10) drehbar eingebaut sind, uhd Haß eine Einrichtung (43 · W» 45 »fö »'61*52*63? vorgesehen ist, um wenigstens eines der Spannfutter (3¹J»35) in Drehung zu versetzen, um beide Spannfutter und den zwischen ihnen angeordneten Draht zu drehen, um den Draht (33). gleichmäßig dem in die Reaktionskammer (10) eingeführten Gas auszusetzen.
6. 6,Vorrichtung nach An-spruch 5» wobei eine Vielzahl von Paaren von Spannfuttern im Abstand und jeweils miteinander fluchtend in die Reaktionskammer eingebaut ein«, wobei jedes Paar,

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   der Spannfutter die gegenüberliegenden Enden eines langgestreckten Drahtes fest aufnimmt, um eine Vielzahl von Drähten in der Reaktionskammer anzuordnen, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Spannfutter (3^»35) relativ zu der Reaktionskammer (10) drehbar eingebaut sind, und daß jedes der Spannfutterpaare durch einen gemeinsamen Antrieb antreib-) bar ist, um wenigstens ein Spannfutter jedes Paares in Drehung zu versetzen, um sämtliche Spannfutterpaare mit den zwischen ihnen angeordneten Dräten(33) gleichmäßig zu drehen,
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ' die Reaktionskammer (10) parallele mit Löchern versehene im Abstand angeordnete Stirnwände (11, 12) aufweist, daß ferner ein vorderer Verteiler (l8) über der vorderen Stirnwand (11) angeordnet ist, der mit Einlaßleitungen (21) versehen ist, um das zugeführte Gas gleichmäßig über die Fläche der vorderen Stirnwand (11) zu verteilen, daß ferner ein hinterer Verteiler (19) über der hinteren Stirnwand (12) angeordnet ist, der Auslaßleitungen (22) aufweist, um einen im

   " wesentlichen gleichmäßigen Druck über der hinteren Stirnwand, (12) aufrecht zu erhalten, wenn das Gas durch diese hin-. durchtritt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfutter (3¹J »35) in die Reaktionskammer (10) so eingebaut sind, daß die Längsachse der von ihnen aufgenommenen Drähte (33) parallel zu der vorderen und der hinteren Stirnwand (11,12) verlaufen.

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9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb' so ausgelegt ist, daß jedes der Spannfutter (3Ί₉ 35) simultan antreibbar ist, um die Entstehung von Spannungen in den Drähten während der Drehung zu verhindern.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannfutter (34,35) im wesent-

    _a lieh zylindrisch ausgebildet ist und sich mit einem seiner Enden aus der Reaktionskammer (10) hinaus erstreckt, daß ferner dieses Ende einen radial erweiterten Teil (47) aufweist, der eine obere Fläche (48) und eine untere Fläche (49) bildet, daß ferner je eine stationäre Elektrode (51) mit jedem der Spannfutter (35) verbunden ist, die einen oberen Ring(5-2) mit einer radial zurückgesetzten Fläche (53) an ihrem Innendurchmesser aufweist, und daß der obere Ring

    (52) den radial erweiterten Teil (47) des entsprechenden Spannfutters umfaßt, wobei die radial zurückgesetzte Fläche

    (53) des Ringes (52) auf der Fläche (48) des Spannfutters (35) aufliegt, daß ferner jede Elektrode (51) einen unteren Ring (55) mit einer radial zurückgesetzten Fläche (56) an seinem Innendurchmesser aufweist, der_r.an den oberen Ring (52) angrenzt und den radial erweiterten Teil (46) des Spannfutters (35) umfaßt, wobei die radial zurückgesetzte Fläche (56) <3es Ringes (55) auf der Fläche (49) des radial erweiterten. Teiles (47) des Spannfutters (35) aufliegt, daß ferner jede Elektrode "(51*64) an eine Spannungsquelle anschließbar ist, um an jedes Paar der Spannfutter (34,35) eine" Spannung anzulegen, um durch die Drähte (33) einen

    ■» elektrischen Strom zu leiten, um sie zu erhitzen.

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11. 11. Vorrichtung räch Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (56) des unteren Ringes (55) und die Fläche des Spannfutters einen ersten Winkel mit der Mittelachse des Spannfutters einschließen und daß die Fläche (53) des oberen Ringes (52) und die Fläche (^8) des Spannfutters einen zweiten Winkel mit der Mittelachse des Spannfutters einschließen, der kleiner ist als der erste Winkel, so daß bei einer radialen Zusammendrückung der Ringe (52,55) jeder Elektrode eine Kraft entsteht, die das entsprechende Spannfutter ins Innere der Reaktionslcammer (lo) zu drücken sucht.

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