DE2546246A1 - Verfahren und vorrichtung zum bilden eines kristalls - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum bilden eines kristallsInfo
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Description
' zur Eingabe vom Name d. Ann).
: 1"IETALS RESEARCH LIMITED
Moat House, Melbourn, Royston, Hertfordshire, England
Die Lrfindung bezieht sich auf das Wachsen von Kristallen, beij
spielsweise von Halbleiterkristallen, zur Verwendung bei der Herstellung elektronischer Einrichtungen.
; Eine der besten bekannten Kristallwachstumsmethoden ist die
. Methode nach Czochralski, wobei eine Schmelze kristallisierbaren
; Materials in eirn .n. ν ..^l gebildet wird, ein Keimkristall zum
; Beginnen des Kristallisationsprozesses in die Schmelze einge-' taucht wird, und dann der Keimkristall aus der Schmelze mit
langsamer Rate gehoben wird, wobei sich der benötigte Kristall bildet, welcher sich zusammen mit dem Keimkristall erhebt.
Ein schwerwiegendes Problem, welchem man bei dieser Methode begegnet, ist das Problem des Steuerns der Querschnittsfläche
des Kristalls. Beispielsweise ist es praktisch unmöglich, einen wirklich zylindrischen Kristall zu bilden, denn wenn auch ein
kreisförmiger Querschnitt erzeugt werden kann, variiert doch der Durchmesser des Kristalls mit dem Fortschreiten des Wachstums
weitgehend, so daß große Schwankungen in der Oberfläche des Kristalls hervorgerufen werden. Es sei hier als ein Beispiel
der Czochralski-Methode auf die USA Patentschrift 3 647 389 Bezug genommen.
Bisher sind zahlreiche Anstrengungen unternommen worden, um das
Problem der Steuerung der Querschnittsfläche des Kristalls zu lösen. Die USA Patentschrift 3 124 489 beschreibt eine
Extrusionsvorrichtung, bei welcher das geschmolzene Material mittels eines Kolbens durch eine öffnung in einer Matrize hindurch
nach oben gedrückt wird. Es ist eine sehr genaue Steuerung des Punktes, bei welchem die Kristallisation stattfindet, relativ
zu der öffnung erforderlich, wenn einheitliche Querschnitts-
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fläche des Kristalles erreicht werden soll, doch in der Praxis ist eine solche Steuerung fast unmöglich zu erreichen. Nach der
USA Patentschrift 3 265 469 wird das geschmolzene kristallisierbare Material in einen Tiegel mit einem Deckel gebracht, von dem ein
zentraler Teil kegelstumpfförmig ist und sich nach abwärts erstreckt
und eine zentrale öffnung bildet. Der Flüssigkeitsspiegel im Tiegel wird so angeordnet, daß er mit der Höhenlage der öffnung
im kegelstumpfförmigen Teil des Deckels übereinstimmt. Ein solcher
Spiegel wird aufrechterhalten durch Hinzusetzen von mehr kristallisierbarem Material zur Schmelze, wenn der wachsende
Kristall fortgezogen v/ird. Dies bringt praktische Nachteile mit sich insoweit, als die verwendeten Substanzen oft giftig sind
und daher ist es wünschenswert, daß das Personal nicht in die Nähe der Vorrichtung kommen soll, während der Prozeß durchgeführt
wird. Ferner sind bestimmte kristallisierbare Substanzen so geartet, daß es erforderlich ist, den Prozeß unter Druck auszuführen.
In diesem Falle ist es schwierig, mit dem Fortschreiten des Prozesses neue Substanz zur Schmelze hinzuzugeben. Daher
könnte beim Verfahren nach der USA Patentschrift 3 265 469 nur ein extrem kleiner Kristall wachsen, wenn mit dem Fortschreiten
des Prozesses weitere Substanz nicht hinzugefügt wird. Es ist bei der USA Patentschrift 3 265 469 auch kritisch, daß der genaue
Punkt, bei welchem Kristallisation eintritt, während des Prozesses konstant gehalten werden sollte, wenn ein Kristall
einheitlicher Querschnittsfläche erzielt werden soll, doch in der Praxis ist eine solche Steuerung schwierig, wenn nicht unmöglich
zu erreichen. Weitere Vorschläge bringen die USA Patentschriften 3 291 650 und 3 291 574 sowie ein Aufsatz mit dem
Titel "Growth of Nondentritic Single-Crystal Ribbons of Germanium" (Wachstum von nichtdendritischen Einkristallbändern aus Germanium)
von Don E. Swets, erschienen in Electrochemical Technology, Band 5, Nr. 7-8, Juli-August 1967, Seiten 385 bis 389. Nach
diesen Vorschlägen läßt man ein scheibenähnliches Gebilde auf der Oberseite der Schmelze im Tiegel schwimmen, wobei dieses
Gebilde eine zentrale öffnung enthält, durch welche das kristallisierbare
Material während der Bildung des Kristalls hin-
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durchgeht. Mit dem Abziehen des gewachsenen Kristalls treibt das scheibenähnliche Gebilde im Tiegel nach abwärts, so daß es unnötig
wird, mit dem Fortschreiten des Prozesses weiteres kristallisierbares Material zur Schmelze hinzuzufügen. Jedoch ist bei diesen
Vorschlägen der genaue Punkt der Kristallisation wenig oberhalb des oberen äußersten Endes der Öffnung, was es erforderlich
macht, daß die genaue Beziehung zwischen dem Punkt, an welchem Kristallisation eintritt, und der Lage der Öffnung, während des
gesamten Prozesses konstant gehalten werden muß, um einen Kristall konstanten Durchmessers zu erzielen. In der Praxis hat es
sich als beinahe unmöglich erwiesen, dies zu erreichen und so haben diese Vorschläge das Problem der Steuerung der Querschnittsfläche tatsächlich nicht gelöst. Eine genauere Steuerung der
Querschnittsfläche kann erreicht werden nach den Vorschlägen der USA Patentschrift 3 078 151 und Tsivinskii und Stepanov in einem
Aufsatz mit dem Titel "Die Herstellung von Germanium-Einkristallen vorbestimmter Gestalt" Soviet Physics - Solid State,
Band 7, Hr. 1, Juli 1963, Seiten 146 bis 152. Nach diesen Vorschlägen
wird ein napfähnliches Gebilde in fester Stellung innerhalb des Tiegels so angebracht, daß sich die oberen Kanten des
Napfes oberhalb der Ebene der Oberfläche der Schmelze befinden, wohingegen der Boden des Napfes sich gut unterhalb der Oberfläche
der Schmelze befindet. Der Boden des Napfes enthält einen zentralen Durchgang sehr kleinen Durchmessers, welcher
als Kapillare wirkt und das Material des Napfes ist so beschaffen, daß es durch die Schmelze nicht benetzt wird. Infolge der
kapillarwirkung ist es daher möglich, bei passender Auswahl der Tiefe des Bodens des Napfes unterhalb der Oberfläche der Schmelze
sowie der Abmessungen der Öffnung, herbeizuführen, daß der Höhenstand der Schmelze innerhalb der Öffnung unterhalb des
oberen äußersten Endes der Öffnung aufrechterhalten wird. Der Kristall ist dann innerhalb der Öffnung gewachsen und eine genaue
Steuerung der Querschnittsfläche des Kristalles kann erreicht werden, trotz irgendwelcher Veränderungen der genauen Lage innerhalb
der Öffnung, wo die Kristallisation stattfindet, vorausgesetzt, daß die Zwischenfläche, an welcher Kristallisation erfolgt,
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zu allen Zeiten durch die öffnung erzwungen bleibt. Jedoch ist
die Anwendung dieses Verfahrens schwerwiegend eingeschränkt, denn je größer die Tiefe, bis zu welcher der Napf in die Schmelze
getrieben wird, umso kleiner muß die Öffnung sein, um sicherzustellen,
daß die Oberflächenspannungskräfte angemessen sind, damit nicht die Flüssigkeit sich über den Oberteil der öffnung
ergießt, und daher muß die Querschnittsfläche der erzeugten Kristalle umso kleiner sein. Je flacher andererseits die Tiefe
ist, bis zu welcher der Napf in die Schmelze gedrückt wird, umso geringer ist das Volumen der Schmelze, welches zur Kristallisierung
zur Verfügung steht. Je flacher die Tiefe, bis zu welcher der Napf eingetaucht wird, umso geringer ist daher das Volumen
des Kristalles, welches ohne Substanzzusatz zur Schmelze erzeugt werden kann, und je größer die Tiefe ist, bis zu welcher der
Napf getrieben wird, umso geringer ist die Querschnittsfläche des sich ergebenden Kristalles» Als Ergebnis dieser Einschränkungen
sind diese Verfahren industriell nicht lebensfähig.
Die Methode von Stepanov wurde betrachtet in einem Aufsatz mit dem Titel "Steuerung des kapillaren Gestaltens von Einkristallen
während des V.achstumsprozesses" von Sachkov, Tatarchenko und Levinzon, Isv. Akad. Nauk USSR, Ser. Fiz.,Bd. 37, Nr. 11 (1973)
Seiten 2289-2291,sowie in dem oben erwähnten Aufsatz von Don E. Swets. Sachkov und Mitarbeiter wenden überschüssigen
Druck an, um das flüssige kristallisierbare Material über das obere äußerste Ende der Öffnung hinauszutreiben im Hinblick auf
ein Vermeiden des Problems, dass die Querschnittsfläche und Größe des Keimkristalles genau gleich der Querschnittsgestalt und
-größe des benötigten Kristallee sein muß. Doch das Ergebnis dieser
Modifizierung besteht darin, daß die Steuerung der Querschnittsfläche während des Wachstumsprozesses fast unmöglich
zu erreichen ist, weil der Kristallisationspunkt nunmehr oberhalb der öffnung liegt. Obgleich Swets die Vorschläge von
Tsivinskii und Stepanov kennt, erfordert seine Methode, wie oben erklärt und wie er kennt, daß der Punkt der Kristallisation
während des Wachstumsprozesses fixiert ist, wobei dieser Punkt
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oberhalb des oberen äußersten Endes der öffnung liegt, um einheitliche
Querschnittsfläche zu erreichen, doch wie erläutert, ist dies mit bestimmten Substanzen wie Galliumphosphid praktisch
unmöqlich zu erreichen.
Das Problem, welches der Erfindung zugrunde liegt, ist daher die
Schaffung eines Kristallwachstumsprozesses, bei welchem sowohl genaue Steuerung der Querschnittsfläche des Kristalles erzielt
werden kann, als auch Kristalle relativ großen Volumens erzeugt werden können ohne das Erfordernis des Hinzusetzens frischen
kristallisierbaren Materials zur Schmelze während des Wachsens des Kristalles.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Gebilde
mit einem Durchgang, welcher sich vertikal durch das Gebilde hindurch erstreckt und wobei zumindest ein Teil der Oberfläche
des Durchganges nicht durch die Schmelze benetzt wird, auf der Schmelze schwimmt, so daß in dem Durchgang ein Meniskus erzeugt
wird. Dabei hält man die thermischen Bedingungen in der Schmelze so aufrecht, daß die Zwischenfläche, an welcher Kristallisation
erfolgt, mittels des Durchganges während der Kristallisation so erzwungen wird,daß'der Meniskusfestpunkt innerhalb des Durchganges
gehalten wird. Da das Gebilde auf der Schmelze schwimmt, folgt es Ilöhenänderungen, wenn das kristallisierte Material von
der Schmelze gezogen wird.
Unter Meniskusfestpunkt ist die Ebene zu verstehen, bei welcher die Stellung der Oberfläche der Schmelze nicht durch die Flüssigkeits-ZFließmittel-Zwischenflächenspannung
bestimmt wird, sondern durch die Geometrie der begrenzenden Peststoffoberfläche. Wo die
Schmelze die begrenzende Feststoffoberfläche nicht benetzt, wird
dies definiert durch den Ort der Punkte rings um die begrenzende Oberfläche, an welchem die Meniskusschmelzoberfläche zuerst parallel
zu dieser begrenzenden Oberfläche wird.
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Da die Zwischenfläche zwischen der Schmelze und dem Kristall,
an welcher Kristallisation stattfindet, sich in dem Durchgang befindet, ist die genaue Lage dieser Zwischenfläche für das
Schaffen eines Kristalles mit einheitlichem Querschnittsbezirk nicht kritisch. Wenn ein Durchgang mit parallelen Seiten angewandt
wird, kann unter Anwendung der erfindungsgemäßen Methode
ein Kristall mit praktisch genau einheitlichem Querschnittsbezirk erzeugt werden. Wenn andererseits das Material so ist, daß beim
Herausziehen der wachsende Kristall zum vollen Bezirk der zur Kristallisation verfügbaren Schmelzoberfläche auswächst, ist der
Durchgang vorzugsweise abgeschrägt, um ein Scheuern und Festklemmen zu verhindern. Ein zusätzlicher Vorteil des Verwendens eines
abgeschrägten Durchganges besteht darin, daß irgendeine Veränderung in der Lage der Zwischenfläche zu einer Veränderung im
Querschnittsbezirk des Kristalls führt, je nach dem Grad der Abschrägung, wobei diese Veränderung überwacht werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann, wenn gewünscht, in geschlossener
Umgebung durchgeführt werden, weil es nicht erforderlich ist, während des Prozesses Material zur Schmelze hinzuzugeben,
um die erforderliche Beziehung zwischen der Schmelze und dem schwimmenden Gebilde aufrecht zu erhalten. Wenn gewünscht, kann
das Verfahren unter Verwendung eines an sich bekannten flüssigen Einkapselungsmittels durchgeführt werden und man mag es unter
Druck durchführen. Wenn ein Einkapselungsmittel verwendet wird, mag dieses so beschaffen sein, daß es auf dem schwimmenden Gebilde
einen überzug bildet, welcher als Schranke zwischen dem schwimmenden
Gebilde und der Schmelze wirkt. Dies ermöglicht es, das schwimmende Gebilde aus Stoffen herzustellen, welche sonst die
Schmelze verunreinigen würden.
Der Kristall und/oder das schwimmende Gebilde und/oder der Tiegel können bei der Herstellung zylindrischer Kristalle in an sich bekannter
Weise gedreht werden. Wenn Drehung angewandt wird, können für das schwimmende Gebilde Zentriereinrichtungen angewandt werden,
um zu gewährleisten, daß die Drehachse mit der Mitte der
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öffnung übereinstimmt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das schwimmende
Gebilde die Form einer Platte, welche vorzugsweise auf ihrer unteren Oberfläche einen Vorsprung besitzt, wobei sich durch diesen
Vorspring hindurch der Durchgang erstreckt, was sicherstellt, daß der Durchgang sich weit genug nach abwärts in die Schmelze hinein
erstreckt, um es der Zwischenfläche zu erlauben, in einer Lage unterhalb des Spiegels der Schmelze nicht innerhalb der öffnung
gehalten zu werden. Nachstehend sei der Oberflächenspiegel nicht innerhalb der öffnung als Po bezeichnet.
In einer Ausftihrungsform besteht die Platte aus Bornitrid (vorzugsweise
pyrolytisches) und diese ist in einen Tiegel gebracht, welcher eine Beschickung aus Galliumphosphid und Boroxyd enthält.
Die letztere Substanz schmilzt bei einer niedrigeren Temperatur als das Galliumphosphid und überzieht die Platte mit einem glasähnlichen
Film, bevor das Galliumphosphid geschmolzen ist. In bekannter Weise bildet das Boroxyd außerdem eine Einkapselungsschicht
auf der Oberfläche des geschmolzenen Galliumphosphids und die Graphitplatte schwimmt auf der Oberfläche des Galliumphosphids
unter dem Boroxyd an der Zwischenfläche von Galliumphosphid und Boroxyd. Da das Bornitrid vom Boroxydfilm überzogen
ist, verhindert dieser Film die direkte Berührung zwischen dem Bornitrid und dem geschmolzenen Galliumphosphid. Ein Galliumphosphidkristall
kann dann durch die zentrale öffnung gemäß der bevorzugten Ausführungsform, welche nachstehend beschrieben wird,
abgezogen werden.
Die Platte kann auch aus Siliziumdioxyd, Graphit, Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid bestehen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei welchem das zu kristallisierende
Material Silicium ist, besteht das Plattengebilde aus Berylim.
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Wo eine Einkapselungsschicht wie Boroxyd nicht verwendet wird,
kann das Plattenmaterial so beschaffen sein, daß die Oberfläche der Platte durch das geschmolzene kristallisierbare Material nicht
benetzt wird. Falls Kupfer das kristallisierbare Material ist, kann man eine Graphitplatte verwenden, weil geschmolzenes Kupfer
den Graphit nicht benetzt.
Wo das kristallisierbare Material durch das die Platte bildende Material verunreinigt werden kann, mag es unmöglich sein, in die
Charge ein Material einzuführen, welches unterhalb des Schmelzpunktes
des zu kristallisierenden Materials schmilzt und welches auch einen Schutzfilm auf der Platte bildet. In diesem Fall kann
das geschmolzene kristallisierbare Material an der Herstellung einer Berührung mit der Oberfläche der Platte gehindert werden,
indem man ein Fließmittel (entweder flüssig oder gasförmig) in die Wachstumsregion zwischen das kristallisierende Material und
die Platte einführt, so daß sich zwischen der Platte und der geschmolzenen kristallisierbaren Substanz eine Schranke bildet.
Zweckmäßig besteht die Platte aus poröser Substanz und ein Fließmittel
(entweder flüssig oder gasförmig) wird in das Innere der Platte (welche ausgehöhlt sein kann) eingeführt und zwar über
eine Rohrleitung (welche flexibel sein kann). Das Fließraittel
sickert durch die Oberfläche der Platte, welche sonst mit dem kristallisierenden Material in Berührung stehen würde, und bildet
ein schützendes Kissen bzw. eine schützende Schranke, welche die direkte Berührung zwischen Platte und kristallisierender Substanz
verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel beinhaltet das Abziehen eines Kristalles aus Silicium aus einem engen Durchgang in einer porösen Platte
unter Bildung eines waffeldünnen Siliciumkristalles, wobei ein inertes Gas wie Argon durch die poröse Platte hindurchgedrückt
wird, um eine Schutzschranke zwischen der Oberfläche der Platte
und der kristallisierenden Substanz zu bilden.
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Die Öffnung in der Platte kann die Form eines engen Spaltes besitzen
und das Abziehen des Kristalles kann ohne Rotation erfolgen, so daß aus dem Spalt ein dünner Streifen kristallisierenden
Materials abgezogen wird, welcher zur Bildung dünner Waffeln aus kristallisiertem Material zerhackt werden kann. Dies ist von besonderer
Anwendung, wo das kristallisierende Material eine Halbleitersubstanz wie Silicium ist, welches in Halbleitereinrichtungen
verwendet wird, oder ein Material ist, welches als Substrat für epitaxiale Ablagerung von Halbleiterkomponenten gebraucht wird,
Ein Problem, welches auftaucht, wenn eine erfindungsgemäße Platte verwendet wird, ist das Problem der Doppeladrigkeit oder anderer
Versetzung und Verziehung im wachsenden Kristall, wenn die Platte plötzlich ruckartig aus einer exzentrischen Stellung zurück zur
Rotation um die Drehachse des Keimkristallhalters bewegt wird. Dieses Zentrieren tritt auf, wenn der Durchmesser des wachsenden
Kristalls sich demjenigen der Öffnung in der Platte nähert. Plötzliche Bewegung kann rasche thermische Änderungen verursachen,
was Kernbildung von Streukristallen auslöst.
Es gibt zwei bevorzugte Lösungen.
Nach einer ersten bevorzugten Lösung ist eine Einrichtung zum Zentrieren der Platte in bezug auf die Drehachse des Keimkristallhalters
geschaffen.
Eine Jerste Anordnung zum Zentrieren beinhaltet die Verwendung
eines kreisförmigen Tiegels zur Aufnahme der geschmolzenen Charge und eine kreisförmige Platte, welche innerhalb des Tiegels dicht
gleitend eingepaßt ist, so daß die Platte wirksam zentriert verbleibt, jedoch fallen kann, wenn der Substanzspiegel mit dem Abziehen
des Kristalles fällt und es eingerichtet wird, daß der Tiegel mit der Drehachse des Keimkristallhalters ausgerichtet
ist.
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Es ist nicht immer zweckmäßig, enge Toleranzen zwischen dem Plattendurchmesser
und dem Tiegeldurclimesser anzuwenden. Wo ein größerer Spielraum als zur Gewährleistung des Zentrierens erforuerlich
ist, sind eine Anzahl Finger angeordnet, welche vom Keiinkristallhalter nach abwärts hängen und mit der schwimmenden
Platte in Tuchfühlung stehen und sie um die Drehachse des Keimkristallhalters zentrieren. Hit dem Anheben des Keimkristalles
werden auch die Finger angehoben, eventuell deutlich von der Platte, doch in diesem Stadium sollte der Kristall gut und richtig
gebildet sein und einen ausreichenden Durchmesser und ausreichende Starrheit besitzen, um eine üentrierkraft beim Drehen der
Platte uurcn Oberflächenspannung aufrecht zu erhalten.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Lösung wird das Zentrieren der sich drehenden Platte in bezug auf den Keimkristallhalter abgemildert,
indem man mindestens eine universelle Verbindungskupplung im Drehantrieb zum Keimkristallhalter anwendet, so daß im
Falle eines nicht axialen Aufkeimens der wachsende Kristall zumindest zum Beginn damit exzentrisch rotieren kann, bis seine
Masse ausreichend wird, um mit fortlaufendem Wachstum ein Selbstzentrieren des Kristalles und der Platte infolge der Oberflächenspannung
herbeizuführen.
Wach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Platte aufstehende Finger auf, welche in einem Kreis angeordnet
sind, der mit der öffnung in der Platte konzentrisch ist. Es sind
auf dem Keimkristallhalter Einrichtungen vorgesehen zum gleitenden Eingriff mit den aufwärtsstehenden !Fingern, um die Platte zu
zwingen, mit der Achse des Keimkristallhalters konzentrisch zu verbleiben, jedoch eine relative vertikale Bewegung zwischen dem
Keimkristallhalter und der Platte zu gestatten.
Es ist klar, daß die Tiefe, bis zu welcher die Platte schwimmt, durch deren Dichte bestimmt wird. Demgemäß sind daher auf der
Platte Einrichtungen für die Unterbringung entfernbarer Gewichte bzw. Auftriebkörper vorgesehen, um deren Dichte zu regeln.
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2 5 A 6 2 A 6
Die Erfindung beinhaltet auch kristallisierte Substanz, wenn diese
nach einer der hier beschriebenen Methoden gewachsen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren
zur Bildung eines Kristalles durch die folgenden Schritte:
(a) Bilden einer Schmelze aus kristallisierbarer Substanz;
(b) Schwimmenlassen eines Gebildes auf dieser Schmelze, wobei Auftrieb und Gewicht des Gebildes so sind, daß das Gebilde teilweise
untergetaucht schwimmt und einen vertikalen Durchgang besitzt, dessen innere Oberfläche durch die Schmelze nicht benetzt
wird, so daß ein Meniskus gebildet wird, wobei die Länge des Durchganges so ist, daß ein Bereich an Stellungen des Meniskusfestpunktes
innerhalb der Länge des Durchganges enthalten sein kann ;
(c) Veranlassen einer Keimeinrichtung, in die Schmelze im Durchgang eingetaucht zu werden;
(d) Einstellen der thermischen Bedingungen zur Bildung einer Feststoff/Flüssigkeits-Zwischenflache, an welcher Kristallisation
stattfindet;
(e) Erzeugen einer relativen vertikalen Bewegung zwischen der Keimeinrichtung und der Schmelze in einer Richtung, um sie wegzubewegen
;
(f) Aufrechterhalten der thermischen Bedingungen so, daß der Meniskusfestpunkt während des Kristallisierens der Schmelze innerhalb
des Durchganges gehalten wird;
(g) freies Schwimmenlassen des Gebildes auf der Schmelze während des Kristallisationsprozesses, so daß es Änderungen in der
Höhe der Schmelze folgt, wenn Material aus der Schmelze abgezogen wird.
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Die Erfindung sei nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Tiegels, welcher eine geschmolzene Charge kristallisierbarer Substanz und eine
mit öffnung versehene Platte enthält, durch welche hindurch die kristalline Substanz wächst, wobei jedoch oberhalb der
kristallisierenden Substanz keine Einkapselungsschicht benötigt
wird;
Fig. l(a) und l(b) veranschaulichen in vergrößertem Maßstab das Kristallwachstuiu oberhalb und unterhalb Po;
Fig. 2 ist eine ähnliche Querschnittsansicht, bei welcher eine Linkapselungsschicht benötigt wird;
Fig. 3 ist eine ähnliche Querschnittsansicht, welche Modifizierungen
veranschaulicht, die an der Platte vorgenommen werden können;
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine modifizierte und bevorzugte Form der Platte; und
Fig. 5 und 6 zeigen eine Draufsicht auf zwei bevorzugte Plattenformen.
Der Klarheit wegen besitzen alle in den Zeichnungen gezeigten Platten eine abgeschrägte zentrale Öffnung.Wo der Querschnitt des
kristallisierten Materials kleiner ist als derjenige der Säule aus geschmolzenem Material, aus welchem es abgezogen worden ist,
kann eine Öffnung mit parallelen Säulen, d.h. mit konstantem Querschnitt, verwendet werden.
In Fig. 1 ist der Teil der Wandung einer Wachstumskammer mit 10
bezeichnet, innerhalb welcher ein Tiegel angeordnet ist. Ein Teil des Tiegels ist mit 12 bezeichnet und er enthält eine Charge 14
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aus kristallisierbarer Substanz, beispielsweise Kupfer. Es ist
eine (nicht gezeigte) Einrichtung für das Erhitzen des Inneren der Kammer 10, entweder durch Hochfrequenz-Induktionsheizung von
einer' äußeren Spule, oder durch direkte Widerstandsheizung durch ein geeignetes Element vorgesehen, welches den Tiegel 12 umgibt,
wenn auch andere zweckmäßige Heizeinrichtungen angewandt werden können. Die Charge 14 aus kristallisierbarem Material wird auf
diese Weise geschmolzen. Eine Graphitplatte 16 mit einer zentralen öffnung 18, welche vom oberen geöffneten Ende zum unteren geöffneten
Ende abgeschrägt ist, schwimmt auf der Oberfläche der Kupfercharge 14. Ein Keimkristall 20 wird am Ende eines Aufzuges und
eines Drehmechanismus gehalten, wovon nur das untere Ende bei 22 gezeigt ist. Es kann irgendeine Keimeinrichtung, beispielsweise
eine Drantspitze, als Alternative zur Verwendung eines Keimes angewandt werden. In bekannter Weise wird der Keimkristall 20 in
das geschmolzene Material eingeführt und beim Anheben und Drehen wird kristallisierbares Material aus der Schmelze abgezogen.
Indem man dafür sorgt, daß das Temperaturgefälle so ist, daß
die Kristallisationstemperatur des Kupfers bei oder gerade oberhalb der Oberfläche des Kupfers vorliegt, welches mittels des
Keimkristalles 20 aus der Schmelze gezogen wird, bildet sich ein Kupferkristall auf dem Keimkristall und es kann fortlaufende
Kristallisation stattfinden, wenn der Keim gedreht und gehoben wird und so mehr kristallisierbares Material in die Kristallisationszone
zieht. Das gewünschte Temperaturgefälle wird erhalten, indem man die elektrische (oder andere) Leistungszufuhr zur Heizeinrichtung
einstellt.
Ein Kupferring 17 befindet sich in einer ringförmigen Vertiefung, um den richtigen Auftrieb der Platte herbeizuführen.
In Fig. 1 ist die Ebene Po gezeigt. Eine Veränderung der Hitze zur Kristallisierzone ändert die Höhe der kristallisierenden
Zwischenfläche und durch geeignetes Einstellen kann dafür gesorgt werden, daß die Zwischenfläche oben liegt, um mit der Ebene Po
übereinzustimmen, oder unterhalb der Ebene Po liegt.
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Wenn die kristallisierende Zwischenfläche oberhalb der Ebene Po
gehalten wird, dann erzeugt eine Variierung der thermischen Bedingungen innerhalb der Kristallisationszone ganz beträchtliche
Durchmesserzunahmen und -abnahmen des wachsenden Kristalls. Die Wachstumszwischenfläche 24 ist im vergrößerten Maßstab in den
Fig. l(a) und 1(b) gezeigt. In Fig. l(a) liegt die Zwischenfläche
24 oberhalb der Ebene Po. Eine Anzahl in gleichem Abstand voneinander befindlicher Isothermen sind bei T,, T„ usw. gezeigt. Wenn
die Ebene der Kristallisationszwischenfläche, welche in Fig. 1 mit der gestrichelten Linie 24 bezeichnet ist, unterhalb der
Ebene Po gehalten wird, so findet man, daß die Durchmesservariierung des gewachsenen Kristalls gegen thermische Änderungen in der
Kristallisierzone sehr gering ist und der Abschrägung der öffnung 16 folgt. Dies ist ersichtlich durch Vergleichen der Durchmesseränderung,
verursacht durch Temperatüränderung zwischen T, und T2
in Fig. l(a) (wo die Zwischenflache oberhalb Po liegt) mit der
gleichen Temperaturänderung zwischen T5 und Tß in Fig. l(b)f
wo die Wachstumszwischenfläche unterhalb der Ebene Po liegt.
Durch Bilden des Krlstalles von einem Punkt unterhalb der Ebene Po
erzielt man daher eine bessere Steuerung des Durchmessers des wachsenden Kristalles durch direkte Steuerung der Hitzezufuhr
zur Vorrichtung als dies bisher möglich gewesen ist.
Der Erfolg der Erfindung liegt darin, daß die Zwischenfläche im Durchgang enthalten bleibt und dann bleibt das Wachstum des
Kristalls querschnittsmäßig im wesentlichen konstant. Dies wird am wirksamsten erzielt, indem man dafür sorgt, daß die Zwischenfläche
oder genauer der Meniskusfestpunkt sich etwa auf der Mitte des Äbwärtsweges eines relativ langen Durchganges befindet, so
daß thermische Veränderungen nicht veranlassen, daß sich der Meniskusfestpunkt aus dem Durchgang herausbewegt und ungezwungen
wird.
Die Äbschrägung der öffnung 18 ist der Klarheit wegen in den Zeichnungen
übertrieben dargestellt. Obgleich ein abgeschrägter Quer-
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schnitt nicht wesentlich ist, weil viele Substanzen einen von Null abweichenden Kontaktwinkel mit ihrer eigenen flüssigen Phase
besitzen, ist doch in der Praxis eine leichte Abschrägung nützlich, um ein Scheuern und Festklemmen zu verhindern und weil die
Lage der Zwischenfläche in der Öffnung dann überwacht werden kann,
beispielsweise durch ein System, welches das Kristallgewicht mißt.
Das obige Beispiel veranschaulicht ein solches, bei welchem eine nicht eingekapselte kristallisierbare Charge 14 in einem Kristall
abgezogen werden kann, ohne daß weitere Modifizierungen vorgenommen werden.
Wo das in kristalliner Form abzuziehende Material tatsächlich die Oberfläche der Platte 16 benetzt, können die folgenden Lösungen
angewandt werden.
Die erste Lösung besteht in der Verwendung eines unterschiedlichen
Materials für die Platte 16. Hierzu zählt der Fall, wobei ein Graphit- oder anderer Kern bis zur erforderlichen Tiefe mit
einem nicht benetzbaren Material überzogen ist.
Es kann auch die in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsform angewandt
werden. Bei dieser Ausführungsform, bei welcher die
Hitze, wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, zugeführt wird, besitzt die Charge 14' aus kristallisierbarem Material
auf seiner Oberseite ein zusätzliches unmischbares Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das kristallisierbare Material
14". Wenn dieses unmischbare Material sich in seinem geschmolzenen
bzw. flüssigen Zustand befindet, bildet es einen dünnen Überzug
über der Oberfläche der Platte 16, welcher die Berührung des Graphits mit der geschmolzenen kristallisierbaren Charge 14'
verhindert. Das zugesetzte Material, welches die Platte 16 überzieht, bildet eine Schicht 26, welche auf der kristallisierbaren
Charge 14' schwimmt.
G09818/Ö76Q
- ie - 2 b 4 6 2 4 6
Die Anordnung ist so getroffen, daß die relativen spezifischen Gewichte des Materials 26, des kristallisierbaren Materials 14*
und der Platte 16 in einem Verhältnis zueinander stehen, daß die Platte 16 auf der Zwischenfläche zwischen dem kristallisierbaren
Material 14' und dem zugesetzten Uberzugsmaterial 26 schwimmt. Falls die Dichten nicht einander angepaßt werden können, kann die
Platte mit mehr Auftrieb oder mehr Gewicht versehen werden, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 3(a) beschrieben sei.
Einige Substanzen können nach dem Czochralski-Verfahren nur von
der Schmelze abgezogen werden, wenn sie unter einem geeigneten Material eingekapselt sind; die Erfindung ist daher auf diese
Substanzen anwendbar. Wie erläutert, kann das Einkapselmaterial,
welches die Schicht 25 bildet, auch als geeignetes Uberzugsmaterial
für die Platte 16 dienen.
Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist das Abziehen von Galliumphosphid
unter einer Einkapselschicht von Boroxyd. Es wurde gefunden, daß das Boroxyd einen glasähnlichen Überzug auf der Oberfläche
der Platte 16 bildet, welcher geschmolzenes Galliumphosphid isoliert, wenn das letztere schmilzt. Das Galliumphosphid
kann dann aus der Öffnung in der Platte 16 in bekannter Weise durch die Einkapselungsschicht 26 hindurch abgezogen werden.
Wenn auch Graphit oder Siliciumdioxyd für die Platte 16 verwendet
werden können, wenn man Galliumphosphid und Boroxyd verwendet, so ist doch ein bevorzugtes Material das Siliciumnitrid, weil dieses
letztere Material nach dem Gebrauch regeneriert werden kann und es gestattet, die gleiche Platte wieder zu benutzen.
In bekannter Weise kann die Kammer 10 unter Druck gesetzt werden zum Zwecke des Abziehens eines Kristalles aus Galliumphosphid.
Die Fig. 3(a) veranschaulicht Modifizierungen, welche vorgenommen werden können, um das Zentrieren einer nicht kreisförmigen
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Platte 16 zu unterstützen sowie zum Steuern ihres Auftriebs.
Hierzu sind Stifte 28 angeordnet, welche von einer Scheibe oder einer Spinne 30 herabhängen, die in der Nähe des unteren lindes des
Abziehstabes 22 angegliedert ist und in bezug auf den Stab 22 drehbar ist, wobei der Stab 22 einen Teil des Kristallaufzuges
und des Drehmechanismus bildet. Die Stifte 28 sind rings um umfangsmäßige
Auflager der Platte 16 eingepaßt bzw. greifen dort an, wodurch die Platte 16 beim Drehen in bezug auf die Stifte
zentriert ist. Der Abstand und die Lagerung der Stifte ist so gewählt, daß bei solcher Zentrierung die Platte auch auf der
vertikalen Drehachse des Keimkristallhalters und somit der Drehachse des Keimkristalles zentriert ist. Wenn erst einmal der mit
der Bezugszahl 32 bezeichnete Kristall zu merklicher Größe angewachsen ist, so neigt der Kristall dazu, die Platte 16 von sich
aus zu zentrieren. Indem man relative Drehung zwischen der Spinne 30 und dem Abziehstab 22 gestattet, können die Stifte und
die Spinne mit der Platte bei der Geschwindigkeit der letzteren eher frei rotieren, als daß sie gezwungen sind, mit der Geschwindigkeit
bzw. Drehung des Abziehstabes, welche gewöhnlich langsamer ist, sich zu drehen. Auf diese Weise ist es der Platte möglich,
sich während des gesamten Wachstumsprozesses mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit zu drehen wie Tiegel/Charge.
Eine weitere Verbesserung ist in Fig. 3(a) gezeigt. Eine ringförmige
Vertiefung 46 ist in der oberen Oberfläche der Platte 16 zur Aufnahme eines Ringes aus dichtem Material gebildet, dessen
Abmessung so gewählt ist, daß die Platte gerade veranlaßt wird, mit der erforderlichen Tiefe im Material 44 zu schwimmen. Es kann
aber auch für den Fall, daß die relativen Dichten der Platte und des Materials 44 unangemessen sind, die Vertiefung 46 einen Auftriebring
in sich aufnehmen. Wo dies erforderlich ist, kann die Vertiefung 46 vorteilhafterweise auf der Unterseite der Platte
gebildet sein, so daß der Auftriebring unter der Platte eingesperrt ist.
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Fig. 3(b) veranschaulicht einen sich nicht drehenden Tiegel, wobei
der zentrale Kern der Platte 16 mit einem ringförmigen Hohlraum 34 ausgestattet ist und zumindest derjenige Teil der Platte,
welcher den Wandungsabschnitt 36 zwischen dem Hohlraum 34 und der Öffnung 18 bildet, besteht aus porösem Material. Ein Gaseinlaßdurchgang
38 ist in der Platte vorhanden und steht über ein flexibles Rohr 40 mit einer Gasdruckquelle in Verbindung. Ein
Steuerventil 42 für den Gasstrom ist gezeigt. Das Rohr 40 ist gewunden und besitzt genügende Länge und Ausdehnbarkeit, um hinreichende
vertikale Bewegung der Platte während des Kristallwachstums zu gestatten.
Das in den Hohlraum 34 unter Druck eingeführte Gas sickert durch den Wandungsabschnitt 36 hindurch und erscheint als gasförmiger
Film auf der inneren Oberfläche der öffnung 18. Durch angemessene Auswahl des Gases, so daß keine Reaktion zwischen ihm und dem
kristallisierenden Material 44 stattfindet, und durch Sicherstellen, daß das Gas in einem die Kristallisation erwartenden geschmolzenen
Material aufsteigt, bildet sich ein gasförmiges Kissen zwischen dem sich bildenden Kristall und der noch geschmolzenen
Charge aus kristallisierbarem Material unterhalb der Wachstumszwischenfläche 24, welches dazu dient, das Material 44 von demjenigen
der Platte zu trennen. Diese Anordnung bringt eine weitere Erleichterung des Wachstums von Siliciumkristallen, wobei für
dieses Material das bevorzugte Gas Argon ist.
Bei Kreisförmigkeit bestimmt der Durchmesser der Öffnung 18 den
mittleren Durchmesser des gewachsenen Kristalls und zur Erzielung unterschiedlicher Kristalldurchmesser sollte man eher Platten 16
mit unterschiedlicher Öffnung verwenden als eine einzige Platte 16 mit einer abgeschrägten Bohrung und Einstellung der relativen
höhen der kristallisierenden Zwischenfläche 24 und des freien Oberflächenspiegels Po.
Indem man die Wandungsstärke des abwärts gerichteten Rohrabschnittes,
welcher die öffnung 18' definiert, so dünn wie möglich hält (wie in Fig. 4 gezeigt), kann die thermische Steuerung über das
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Kristallmaterial verbessert werden.
Bevorzugte Gestalten der Platte 16 von oben gesehen sind mit 16" und 16"' in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Indem man definitiv flache
Oberflächen auf dem äußeren Umfang der Platte schafft, wird die Platte durch die Finger 28 in Fig. 3 leichter zentriert.
Galliuiuphosphidkristalle läßt man normalerweise wachsen nach der
Flüssigkeitseinkapseltechnik von Czochralski unter hohem Druck inerten Gases, wobei man flüssiges Boroxyd verwendet, um die
Dissoziation der Verbindung durch Phosphorverlust zu unterdrücken,
bekanntlich ist die Durchmessersteuerung bei diesem Verfahren extrem schwierig und bei Anwendung dieser Technik ist
man gezwungen, Kristalle mit stark variierenden Durchmessern zu akzeptieren. Durch Anwendung der hier beschriebenen Methode sind
Kristalle mit Durchmessern, welche auf + 1 mm des gewünschten
Durchmessers gesteuert sind, leicht erhältlich. Im Falle von Galliumphosphid ist das bevorzugte Material für die Schwimmplatte
heiß gepreßtes Siliciumnitrid, welches eine solche Dichte besitzt (3,2 g/cm ), daß es an der Zwischenfläche zwischen
flüssigem GaP und dem Boroxydeinkapselniittel schwimmt. Die Platte ist so gebaut, daß ihre Schulter 1,0 bis 1,5 cm unter
die überfläche der Schmelze vorspringt und die Flüssigkeit steigt in der zentralen Öffnung bis zu einer Höhe von 0,6 bis 0,8cm von
ihrer Basis aus an. Es sei bemerkt, daß die Schwimmplatte vollständig mit einem dünnen Film aus Boroxyd bedeckt ist, welcher
sich zwischen dem GaP und der Siliciumnitridplatte befindet. In die Schmelze wird ein Keim eingeführt, die Temperatur erniedrigt
und der Kristall abgezogen, bis der Durchmesser des Kristalles sich den Wänden der Öffnung nähert. Die Temperatur
wird dann um einen weiteren Betrag erniedrigt, so daß die Wachstumszwischenflache
etwa 0,5 cm unterhalb Po liegt. Bei einem Wachstum In dieser Region besitzen geringe Temperaturschwankungen
kleine Auswirkung auf den Kristalldur'<*hmesser und daher
können Kristalle mit dicht gesteuerten Durchmessern wachsen.
Ein bevorzugter Abschrägungswinkel für eine kreisförmige Querschnittsöffnung
zum Gebrauch mit Galliumphosphid oder Galliumarsenid ist 15 Grad.
Wenn auch eine nicht benetzende Schmelze, wenn sie sich nicht
bewegt, einen konvexen Meniskus erzeugt, so kann sich doch die Gestalt des Meniskus leicht ändern, wenn die Schmelze sich dreht, Der Klarheit wegen ist in den Zeichnungen der Meniskus in stationärem Zustand gezeigt bzw. nimmt den geeigneten Winkel dazu an.
bewegt, einen konvexen Meniskus erzeugt, so kann sich doch die Gestalt des Meniskus leicht ändern, wenn die Schmelze sich dreht, Der Klarheit wegen ist in den Zeichnungen der Meniskus in stationärem Zustand gezeigt bzw. nimmt den geeigneten Winkel dazu an.
- Patentansprüche -
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Claims (36)
1. Verfahren zum Bilden eines Kristalles, unter Bilden einer Schmölze aus kristallisierbarem Material; teilweisem Eintauchen
eines Gebildes in die Schmelze, wobei das Gebilde einen Durchgang besitzt, welcher sich vertikal durch das Gebilde
erstreckt und welcher durch die Schmelze nicht benetzt wird, so daß sich ein Meniskus bildet; Eintauchen einer Keimeinrichtung
in die Schmelze innerhalb des Durchganges zur Bildung einer Zwischenfläche, an welcher Kristallisation eintritt;
Lrzeugen einer relativen Vertikalbewegung von Keineinrichtung
und Schmelze zum Abziehen kristallisierten Materials aus der Schmelze; und Aufrechterhalten thermischer
Bedingungen der Schmelze zur Steuerung der Lage der Zwischenfläche; dadurch gekennzeichnet, daß man
(a) den Auftrieb und das Gewicht des Gebildes (16) so ein- !
stellt, daß es teilweise untergetaucht schwimmt und so auf i
der Schmelze (14) schwimmen bleibt, wenn kristallisiertes Material (32) , wie an sich bekannt, von der Schmelze abgezogen,
wird, und daß man I
(b) die thermischen Bedingungen der Schmelze so aufrechterhält, daß der Meniskusfestpunkt, wie er hier definiert ist,
innerhalb der Länge des Durchganges gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang auf seiner gesamten Länge konstanten Querschnitt
aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang sich in seinem Querschnitt vom oberen Ende zum
unteren Ende verjüngt.
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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde so gestaltet ist, daß nur der Teil, welcher
den Durchgang definiert, nicht durch das kristallisierbare Material benetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde vollständig aus Material besteht, welches
durch das kristallisierbare Material nicht benetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Bornitrid besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Siliciumdioxyd besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Graphit besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Siliciumnitrid besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Siliciumcarbid besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde aus Berylim besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen das kristallisierende Material und die Oberfläche
des Durchganges ein Pließmittel einführt, so daß sich eine Schranke zwischen dem Material und der Oberfläche des Durchganges
bildet.
13. Verfahren nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß das
Fließmittel ein Gas ist.
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14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das
Fließmittel eine Flüssigkeit ist.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte zumindest in der Region des Durchganges aus einer
porösen Substanz besteht und das Gebilde im Inneren zumindest einen Hohlraum aufweist, von welchem aus Fließmittel durch die
poröse Substanz hindurch sickert und daß das Fließmittel in den Hohlraum eingeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze ein zweites Material aufweist, welches einen niedrigeren
Schmelzpunkt besitzt als das abzuziehende kristallisierbare Material, wobei dieses zweite Material einen Schutzfilm aufder
Oberfläche des Gebildes vor dem Schmelzen des kristallisierbaren Materials bildet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man als
zweites Material Boroxyd verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den
Keimkristall beim Abziehen dreht.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gebilde in bezug auf die Drehachse des Keimeinrichtungshalters
zentriert.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Gebilde die Form einer Platte besitzt und einen
Vorsprung nach abwärts aufweist, durch welchen hindurch sich der Durchgang erstreckt.
21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die
Schmelze innerhalb eines Tiegels befindet, welcher innerhalb eines Einschlusses enthalten ist.
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22. Kristall, dadurch gekennzeichnet, daß er nach Anspruch 1 bis 21 hergestellt wurde.
23. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 21, mit einer Einrichtung zum Bilden einer Schmelze aus
kristallisierbarem Material; einem Gebilde mit einem Durchgang zum Schwimmen auf der Schmelze, wobei die innere Oberfläche
des Durchganges durch die Schmelze nicht benetzt wird, so daß sich ein Meniskus bildet; einer Keimeinrichtung;
einer Einrichtung zum Erzeugen von relativer Bewegung zwischen der Keimeinrichtung und der Einrichtung, welche die Schmelze
enthält, damit die Keimeinrichtung in eine Schmelze eingetaucht werden kann und abgezogen werden kann, um kristallisierbares
Material aus der Schmelze zu ziehen; und einer Einrichtung zum Steuern der thermischen Bedingungen innerhalb des Behälters,
welcher die Schmelze enthält; dadurch gekennzeichnet, daß
(a) das Auftriebsgewicht des Gebildes (16) so ist, daß es teilweise untergetaucht schwimmt und so auf der Schmelze (14)
schwimmen bleibt, wenn kristallisiertes Material (32) aus der Schmelze abgezogen wird; und
(b) die Länge des Durchganges (18) so ist, daß innerhalb der Länge des Durchganges ein Bereich an Stellungen des Meniskusfestpunktes
enthalten sein kann.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchganges sich vom Oberteil zum Unterteil
verjüngt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einrichtung zum Einführen eines Fließmittels zur Bildung eines Schutzfilmes über der Oberfläche des Durchganges vorgesehen
ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß in
dem Gebilde ein Hohlraum zur Aufnahme des Fließmittels vorge-
609818/0760
sehen ist, wobei die Wandung des Durchganges für das Fließmittel porös ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang kreisförmigen Querschnitt besitzt und daß ferner
Antriebsmittel vorgesehen sind zum Drehen der Keimeinrichtung, sowie eine Einrichtung vorgesehen ist zum Zentrieren des Gebildes
um die Drehachse der Dreheinrichtung.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine Universalverbindungskupplung
in der Antriebseinrichtung zum Drehen der Keimeinrichtung, so daß das Gebilde auf der Rotationsachse
der Dreheinrichtung zentriert werden kann, wenn der Kristall wächst, um den Querschnitt des Durchganges im wesentlichen zu
besetzen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde dicht gleitend eingepaßt ist innerhalb des Behälters,
welcher kreisförmigen inneren Querschnitt besitzt, so daß das Gebilde wirksam zentriert bleibt, jedoch mit dem Fallen des
Materialspiegels fallen kann, wenn kristallisiertes Material abgezogen wird, und daß der kreisförmige Querschnitt des Behälters
mit der Drehachse der Keimeinrichtung ausgerichtet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
Keimeinrichtung eine Anzahl Finger besitzt, v/elche von ihr nach abwärts hängen und das Gebilde umschreiben und zentrieren.
31. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde aufstehende Finger aufweist, welche in einem Kreis
rings um die öffnung des Gebildes angeordnet sind, und daß eine Führungseinrichtung auf der Keimeinrichtung geschaffen ist zur
gleitenden Tuchfühlung mit den aufstehenden Fingern, um das Gebilde zu zwingen, mit der Drehachse des Keimkristallhalters
konzentrisch zu verbleiben, jedoch relative vertikale Bewegung des Keimkristallhalters und der Platte gestattet.
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• ifc.
32. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der
Durchgang die Form eines engen Schlitzes besitzt.
33. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ein Gewicht,
welches dazu ausgebildet ist, auf dem Gebilde entfernbar eingepafit
zu sein.
34. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine kompensierende
Auftriebeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, auf dem Gebilde entfernbar eingepaßt zu sein.
35. Vorrichtung nach Anspruch 23 bis 34 zum Steuern der Größe und Gestalt einer Zwischenfläche zwischen einer Schmelze aus kristallisierbarem
Material und einem Kristall hieraus, welcher nach der Czochralski-Methode aus der Schmelze wächst, mit einem
Gebilde, welches einen Durchgang aufweist, der durch das geschmolzene kristallisierbare Material nicht benetzt wird, wobei
die Größe und Gestalt des Querschnittes des Durchganges mit der Größe und Gestalt des gewünschten Querschnittes des Kristalles
einhergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Durchganges (18) sich vom Oberteil zum Unterteil verjüngt.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß im
Gebilde ein Hohlraum vorgesehen ist, welcher ein Fließmittel zum Überziehen des Durchganges mit einem Schutzfilm enthält,
und daß die Wandung des Durchganges für das Fließmittel porös ist.
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Leerseite
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