DE2458450C3 - Wassergekühlte Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleitermaterial - Google Patents

Description

Die Hauptanmeld'ing betrifft u. a. eine wassergekühlte Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleitermaterial, die als zweiteilige, einwindige Flachspule mit Schraubverbindungen ausgebildet ist.

Mittels einer sochen Induktionsheizspule ist es möglich, Halbleiterkristallstäbe mit größerem Durchmesser als dem Innendurchmesser der Spule durch das tiegelfreie Zonenschmelzen herzustellen, ohne daß die Spule nach Beendigung des Schmelzzonendurchganges »ausgefädelt« oder der Halbleiterkristallstab auseinandergezogen oder gebrochen werden muß. Dies ist insbesondere wichtig für die Herstellung versetzungsfreier Siliciumkristalle, bei der oft mehrere Schmelzzonendurchgänge erforderlich sind.

Die in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen teilbaren Spulen sind gut brauchbar für die Herstellung von Siliciumeinkristallstäben mit Stabdurchmessern bis zu 45 mm. Darüberhtnaus treten jedoch Kühlungsprobleme auf. An den Verschraubungen entstehen auch Deformationen der Hochfrequenzfelder, welche Widerstandsinhomogenitäten (sog. striations), die auf Dotierungsschwankungen zurückzuführen sind, zur Folge haben. Diese Nachteile sollen bei der Induktionsheizspule gemäß der Lehre der Erfindung vermieden werden.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht also in der Schaffung einer Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleiterkristallstäben, weiche eine radial symmetrische Feldverteilung und eine hohe Zuverlässigkeit auch beim Ziehen von sehr dicken Siliciumeinkristallstäben (Durchmesser größer als 45 mm) aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Induktionsheizspule der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Schraubverbindungen senkrecht zur Trennfuge und innerhalb der Spulenebene angeord-

S net sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Verbindungsteile die radialsymmetrische Geometrie der Spule nicht beeinflussen. Durch definierte Kühlkanäle in der Spule wird eine ausreichend gleichmäßige Kühlung aller Spulenteile gewährleistet Für die

ίο Herstellung von Siliciumeinkristallstäben durch das tiegelfreie Zonenschmelzen ist die erfindungsgemäße Spule auch im Dauerbetrieb sehr gut geeignet

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der Schlitz der Induktionsheizspule

is durch ein inertes Material verschlossen ist, was vorzugsweise dadurch erreicht wird, daß an die eine Spulenhälfte ein Quarzsteg geklebt wird. Dadurch wird das Oberschlagverhalten beim Ziehen in Schutzgasatmosphäre verbessert.

ao Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß am Spulenrand diametral gegenüber dem Spulenschlitz ein Ansatzstück in Form einer öse, vorzugsweise aus Kupfer, an welcher die Spule geerdet wird, angebracht ist Hierdurch werden ebenfalls die Über-

a5 schlage zwischen Spule und Halbleiterstab beim Ziehen in Schutzgasatmosphäre, welche durch die Verwendung einer einwindigen Flachspule schon erheblich reduziert werden, noch weiter gemindert

Zweckmäßigerweise besteht die Spule selbst aus

Kupfer und für die Schraubverbindungen sind Einsätze aus Stahl vorgesehen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den in der Zeichnung befindlichen F i g. 1 und 2, wobei die
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Spulenebene und

F i g. 2 eine Spulenhälfte in Seitenansicht entlang der Trennlinie 11/11 in Fi g. 1 zeigt,
zu entnehmen.

In der F i g. 1 wird eine Induktionsheizspule 2 aus Kupfer dargestellt, welche aus zwei Spulenhälften 3 und 4 besteht Die Spulenhälften 3 und 4 berühren sich in den Flächen 5 und 6, welche zur besseren Kontaktgabe mit Silberbelägen versehen sind. Mit den Bezugszeichen 7 und 8 sind die für die Verschraubung vorgesehenen Gewindeeinsätze aus Stahl, welche in der Spulenebene die beiden Hälften 3 und 4 miteinander verbinden, bezeichnet Das Bezugszeichen 9 bezeichnet den für die Abdichtung der in den Spulenhälften 3 und 4 befindlichen Kühlwasserbohrungen vorgesehenen Gummiring. Die Versch/aubungen (7, 8) sind so in der Spule 2 angebracht, daß ihre Schraubenköpfe 17 und 18 in einer Vertiefung 15 in Form einer Einfräsung am Spulenrand im Bereich der Spulenhälfte 4 nach außen an die Spulenoberfläche treten.

Auf der zu den Stromzuführungen 10 und 11

hinführenden Seite der Spule 2 ist der Spulenschlitz 12 mit einem inerten Material verschlossen, wobei ein, den

Schlitz verschließender Quarzsteg 13 an die eine Spulenhälfte (3 oder 4) geklebt worden ist. In Fig. 2 gelten die gleichen Bezugszeichen wie in

Fig. 1. Dabei ist zur Vermeidung der Überschlagsneigung und damit zur Erdung der Spule am Spulenrand diametral gegenüber dem .Spulenschlitz eine Kupferöse 14 angelötet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wassergekühlte Induktionsheizspule zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleitermaterial, die als zweiteilige, einwindige Flachspule mit Schraubverbindungen ausgebildet ist, nach Patent 21 60694, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubverbindungen senkrecht zur Trennfuge und innerhalb der Spulenebene angeordnet sind.

2. Induktionsheizspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenschlitz (12) durch ein inertes Material verschlossen ist

3. Induktionsheizspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus einem, an die eine Spulenhälfte geklebten Quarzsteg (13) besteht

4. Induktionsheizspule nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Spulenrand diametral gegenüber dsm Spulenschlitz ein Ansatzstück in Form einer, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden öse (14) angebracht ist, an welcher die Spule geerdet ist

5. Induktionsheizspule nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule im Bereich der Trennfuge mit einem Silberbelag versehen ist