DE2160694A1

DE2160694A1 - Induktionsheizspule zum tiegelfreien zonenschmelzen von halbleiterstaeben

Info

Publication number: DE2160694A1
Application number: DE2160694A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-07
Filing date: 1971-12-07
Publication date: 1973-06-14
Also published as: IT971386B; US3827017A; PL79132B1; DK146725B; FR2162442A1; NL7213754A; GB1406079A; DK146725C; CA976617A; JPS5124964B2; DE2160694B2; AT324433B; DE2160694C3; GB1406080A; JPS49100960A; BE789504A; FR2162442B1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, -7. Kl 1971

Berlin und München Witteisbacherplatz

^VPA 71/1193

Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von

Halbleiterstäben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleitermaterial.

Beim tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial läßt man eine durch eine Induktionsheizspule erzeugte Schmelzzone durch einen stabförmigen Körper aus Halbleitermaterial wandern Hierbei werden Verunreinigungen an das eine Ende des Stabes transportiert. Oft wird das Verfahren auch zum Einkristallzüchten verwendet, indem an das eine Ende des Halbleiterstabes ein Keimkristall angeschmolzen und von diesem ausgehend eine Schmelzzone durch den Stab geführt wird. Der stabförmige Körper wird hierbei meist lotrecht stehend mit seinen Enden in Halterungen eingespannt.

Beim Ziehen von Halbleiterstäben mit größeren Durchmessern als dem Innendurchmesser der Induktionsheizspule kann man die Spule am Stabende nur "ausfädeln", wenn man den Halbleiterstab am Stabende auseinanderzieht oder bricht. Das ist ungünstig, wenn mehrere Schmelzzonendurchgänge gemacht werden müssen, wie es beispielsweise beim Herstellen versetzungsfreier Halbleiterstäbe der Fall ist. Hier muß entweder vor Ziehbeginn ein Ansatzstück an das Stabende angeschmolzen werden, welches dünner als der Spuleninnendurchmesser ist, oder es muß vor jedem Zonen-

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Schmelzdurchgang ein neues Ansatzstück angeschmolzen werden. Beide Methoden sind sehr umständlich und teuer, vor allem bei der Herstellung von Halbleiterstäben mit großen Durchmessern, d.h. von Durchmessern im Bereich von 60 - 80 mm und darüber.

Durch die Erfindung soll hier Abhilfe geschaffen v/erden. Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht also in der Schaffung einer Induktionsheizspule, durch welche es möglich ist, Halbleiterstäbe mit beliebig großen Durchmessern auf einfache Weise herzustellen.

fc Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Induktionsheizspule gelöst, welche sich gegenüber den bekannten Induktionsheizspulen dadurch auszeichnet, daß sie zerlegbar aufgebaut ist.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Spule mindestens zwei Bauteile aufweist, welche durch Schraubverbindungen und für die Kühlung vorgesehene Abdichtungen miteinander verbunden sind.

Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß die Spule aus einer ein- oder mehrwindigen Anordnung mit einem nach der Spulenmitte hin verlaufenden, für die ' Kühlung vorgesehenen ringförmigen Inneneinsatz besteht, wobei der Inneneinsatz in zwei Hälften teilbar und vom inneren Windungsteil trennbar aufgebaut ist.

Es ist aber ebenso möglich, daß die Spule als einwindige Flachspule (sogenannte Lochpfannkuchenspule) ausgebildet ist oder in einer zur Stabachse senkrechten Ebene einen langgestreckten Querschnitt aufweist und in zwei Hälften

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teilbar ist. Dabei kann die für die Teilung der Spulenhälften vorgesehene Trennfuge entweder senkrecht zur Spulenebene angeordnet sein oder aber auch in der Spulenebene liegen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen und der Figuren 1 - 7 noch näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 eine zerlegte, in Perspektive vergrößert dargestellte Spule

Figur 2 die an der Stirnseite zerlegte Flachspule (sogenannte Lochpfannkuchenspule) zusammengebaut in Draufsicht,

Figur 3 die gleiche Spule wie Figur 2, nur mit der Trennfuge in der Spulenebene (in Perspektive),

Figur 4 eine mehrwindige Spule mit herausnehmbarem Innenteil,

Figur 5 einen Schnitt durch die.Ebene V-V der Figur 4 ira vergrößerten Maßstab,

Figur 6 eine Spule wie in Figur 4 mit gekühlten, wasserdurchflossenen Innenteilen und

Figur 7 einen Schnitt durch die Ebene VII-VII der Figur

In Figur 1 sind die beiden Hälften 2 und 3 einer einwindigen flachen, aus Kupfer oder Silber bestehenden Induktionsheizspule 1 zur besseren Darstellung der Verbindung übereinander dargestellt. Diese Spule ist so gebaut, daß sich ihre beiden Hälften 2 und 3 in den Flächen 4 und 5 berühren. Mit den Bezugszeichen 6, 7 und 8 sind die für die Verschraubung vorgesehenen Stellen in den Verbindungsflanschen 32 am Außenrand

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der Spule bezeichnet, während das Bezugszeichen 9 den für die Abdichtung der in den Spulenhälften 2 und 3 befindlichen Kühlwasserbohrungen 31 vorgesehenen Gummiring bezeichnet. Der Spuleninnendurchmesser beträgt 3o mm, der Außendurchmesser ca. 8o - 12o mm. Diese Größen richten sich nach dem gewünschten Kristallstabdurchmesser.

Die Figur 2 zeigt die Spule in geschlossenem Zustand; es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1. Dabei liegt die Trennfuge für die Dichtung und Verschraubung senkrecht zur Spulenebene.

W Figur 3 zreigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Trennfuge in der Spulenebene liegt und mit dem Bezugszeichen/bezeichnet ist. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 und 2.

In Figur 4 wird eine Induktionsheizspule 11 aus Kupfer oder Silber dargestellt, welche aus einem Windungsteil 12 (drei Windungen) und zwei Innenteilen 13 und 14 besteht. Die Innenteile werden durch den innigen metallischen Kontakt gekühlt und sind nach Lösen der Schrauben 15 bis 22 vom inneren Windungsteil aus der Spulenanordnung ΐΊ herausziehbar.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Ebene V-V der Figur Dabei sind die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Figur 4. Die im Schnitt eingezeichnete Linie 23 zeigt die Trennfuge zwischen den Innenteilen 13 und 14 und dem an der inneren Spulenwindung durch Lötung 24 angebrachten Ringflansch 3o.

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In Figur 6 wird eine ähnliehe Spulenanordnung wie in
Figur 4 dargestellt. Der Unterschied besteht nur darin, daß die herausnehmbaren Innenteile 13 und 14 für eine
Wasserkühlung vorgesehen sind und der Windungsteil 12
der Induktionsheizspule aus nur zwei Windungen besteht. Die für die Abdichtung des Kühlwassers notwendigen
Gummiringe 26 bis 29 sind, da sie nicht sichtbar sind,
in die Figur gestrichelt eingezeichnet. Der Wasserdurchfluß durch den Windungsteii 12 der Spule sowie
durch die herausnehmbaren Innenteile 13 und 14 wird durch die eingezeichneten Pfeile 25 markiert. Im übrigen gelten

die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 4 bzw. 5·

Figur 7 zeigt einen Schnitt durch die Ebene VII-VII der Figur 6, aus dem deutlich der Aufbau der aus den beiden wassergekühlten Innenteilen 13 und 14 und dem wasserdurchflossenen Windungsteil 12 bestehenden Anordnung zu ersehen ist. Es gelten ebenfalls die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 4 bis 6. Die Trennfuge 23 für die beiden Innenteile liegt hier wieder senkrecht zur Spulenebene.

8 Patentansprüche
7 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet. daß die Spule-zerlegbar aufgebaut ist.

2. Induktionsheizspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule mindestens zwei Bauteile aufweist, welche durch Schraubverbindungen und für die Kühlung vorgesehene Abdichtungen miteinander verbunden sind.

3. Induktionsheizspule nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus einer ein- oder mehrwindigen Anordnung mit einem nach der Spulenmitte hin verlaufenden, für die Kühlung vorgesehenen ringförmigen Inneneinsatz besteht, wobei der Inneneinsatz in zwei Hälften teilbar und vom inneren Windungsteil trennbar aufgebaut ist.

4. Induktionsheizspule nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule als einwindige Flachspule ausgebildet und in zwei Hälften teilbar ist.

W 5· Induktionsheizspule nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in einer zur Stabachse senkrechten Ebene einen langgestreckten Querschnitt aufweist und in zwei Hälften teilbar ist.

6. Induktionsheizspule nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Teilung vorgesehene Trennfuge senkrecht zur Spulenebene angeordnet ist.

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7. Induktionsheizspule nach Anspruch 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die für die Teilung vorgesehene Trennfuge in der Spulenebene liegend angeordnet ist.

8. Induktionsheizspule nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus Kupfer und/oder Silber besteht.

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