DE2808401A1 - Verfahren zum einstellen einer stabilen schmelzzone beim tiegelfreien zonenschmelzen eines halbleiterkristallstabes - Google Patents

Verfahren zum einstellen einer stabilen schmelzzone beim tiegelfreien zonenschmelzen eines halbleiterkristallstabes

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Description

28Ü84Q1
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München VPA 7g η j q 2 ο ppn
Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes
(Zusatz zum Patent (Patentanmeldung
P 26 40 641.7)
Die Hauptanmeldung betrifft ein Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes, insbesondere versetzungsfreien Siliciumeinkristallstabes, mittels einer einwindigen Induktionsheizspule mit einem Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser des der Schmelzzone zugeführten Stabteils, bei dem die äußere Schmelzzonenhöhe bei einem Stabdurchmesser des rekristallisierten Stabteils im Bereich von 30 - 50 mm auf einen Wert zwischen 15 und 23 mm, bei einem Stabdurchmesser des rekristallisierten Stabteils im Bereich von 50 - 75 mm auf einen Wert zwischen 18 und 26 mm und bei einem Stabdurchmesser größer 75 mm auf einen Grenzwert von 32 mm eingestellt wird.
Edt 1 Lau / 23.2.78
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2τ VPA 78ρ 1 02 9 8RD
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Verbesserung des in der Hauptanmeldung beschriebenen Verfahrens in bezug auf die Verbesserung der Kristallqualität, insbesondere aber in bezug auf die Verminderung der Überschlagsneigung zwischen der Induktionsheizspule und dem Halbleiterstab in der Schutzgasatmosphäre beim tiegelfreien Zonenschmelzen.
Diese Verbesserung besteht erfindungsgemäß darin, daß der Zonenschmelzprozeß in einer Argonatmosphäre bei einem Überdruck in einem Bereich von mindestens 0,5 atü und maximal 5 atü durchgeführt wird. Dabei ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, den Gasdruck während des Zonenschmelzprozesses konstant zu halten und ein Argon zu verwenden, welches einen Reinheitsgrad von 99.999 % aufweist.
Weitere Einzelheiten werden an einem Ausführungsbeispiel anhand der in der Zeichnung befindlichen Figur, welche iai Schnitt einen Siliciumstab während des tiegelfreien Zonenschmelzen in einem Rezipienten darstellt, noch näher erläutert.
In einem für das tiegelfreie Zonenschmelzen vorgesehenen Rezipienten 2 befindet sich ein senkrechtstehender, an seinen Enden in Halterungen 3 und 4 eingespannter SiIiciumkristallstab 5. Eine Heizeinrichtung, welche aus einer mit Hochfrequenz gespeisten Induktionsheizspule 6 mit geerdeter Mittelanzapfung 7 besteht und an einem Träger 8 befestigt ist, erzeugt im Siliciumstab eine Schmelzzone 9, welche den rekristallisierten Stabteil 5a von dem Vorratsstabteil (5) trennt. In die Halterung 4 ist ein Keimkristall 11, der beispielsweise in (111)-Richtung orientiert ist, eingespannt; dieser weist zum
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rekristallisierten Stabteil 5a hin eine flaschenhalsförmite Verengung 12 auf.
Bei Ziehbeginn wird im Rezipienten 2 ein Argondruck von ca. 0,6 atü eingestellt. Dies geschieht in der Weise, daß das für die Füllung des Rezipienten vorgesehene Argon mit einem Reinheitsgrad von 99.999 % aus einer Vorratsflasehe 15 über ein Leitungssystem 10 in den auf 10 J mm Hg Druck evakuierten Rezipienten 2 gelangt. Im Leitungssystem 10 befindet sich ein Reduzierventil 13, ein Absperrventil 16, sowie ein Druckmesser 17. Das Reduzierventil 13 wird geöffnet und durch Betätigen des Dosierventils 16 am Druckmesser 17 der gewünschte Druck von 0,6 atü eingestellt und während des Zonenschmelzprozesses konstant gehalten.
Die Ziehgeschwindigkeit wird auf 4 mm/Min und die Rotationsgeschwindigkeit der Halterung 4 des wiedererstarrten (rekristallisierten) Stabteils 5a auf 15 UpM eingestellt.
Bei Einhaltung der obengenannten Bedingungen gelingt es, einen versetzungsfreien SiIiciumeinkristallstab von 100 cm Länge und 80 mm 0 herzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit besonderem Vorteil auch mit Verfahrensschritten kombiniert werden, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 12 18 404 "Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes1' (mit seitlicher Verschiebung des wiedererstarrten Stabteils) und/oder in der deutschen Offenlegungsschrift 25 48 050 (Abstützung im Stabkonus) beschrieben sind.
1 Figur
3 Patentansprüche
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes, insbesondere versetzungsfreien Siliciumeinkristallstabes, mittels einer einwindigen Induktionsheizspule mit einem Innendurchmesser kleiner als der Durchmesser des der Schmelzzone zugeführten Stabteils, bei dem die äußere Schmelzzonenhöhe bei einem Stabdurchmesser des rekristallisierten Stabteils im Bereich von 30 - 50 mm auf einen Wert zwischen 15 und 23 mm, bei einem Stabdurchmesser des rekristallisierten Stabteils im Bereich von 50 - 75 mm auf einen Wert zwischen 18 und 26 mm und bei einem Stabdurchmesser größer 75 mm auf einen Grenzwert von 32 mm eingestellt wird nach Patent (Patentanmeldung P 26 40 641.7), dadurch gekennzeichnet, daß der Zonenschiselzproζeß in einer Argonatmosphäre bei einem Überdruck in einem Bereich von mindestens 0,5 atü und maximal 5 atü durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Gasdruck während des Zonenschmelzen konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß Argon mit einem Reinheitsgrad von 99.999 % verwendet wird»
909835/0384
ORJGiNAL
DE2808401A 1978-02-27 1978-02-27 Verfahren zum Einstellen einer stabilen Schmelzzone beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes Expired DE2808401C3 (de)

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