DE4427686A1 - Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines EinkristallsInfo
- Publication number
- DE4427686A1 DE4427686A1 DE4427686A DE4427686A DE4427686A1 DE 4427686 A1 DE4427686 A1 DE 4427686A1 DE 4427686 A DE4427686 A DE 4427686A DE 4427686 A DE4427686 A DE 4427686A DE 4427686 A1 DE4427686 A1 DE 4427686A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crystal
- single crystal
- melt
- gravity
- mass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B30/00—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions
- C30B30/08—Production of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the action of electric or magnetic fields, wave energy or other specific physical conditions in conditions of zero-gravity or low gravity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel
lung eines Einkristalls. Inbesondere bezieht sich die Er
findung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Einkri
stalls, wobei die Möglichkeit besteht, einen eine große
Größe besitzenden Einkristall herzustellen, und zwar mit
einer geringen Dichte von Kristalldefekten und mit einer
guten Qualität und gleichförmiger Zusammensetzung.
Zur Herstellung eines Einkristalls sind bereits verschie
dene Verfahren bekannt. Beispielsweise gibt es das soge
nannte Schmelzwachstumsverfahren, bei dem eine Schmelze
langsam verfestigt wird. Ferner gibt es das Lösungswachs
tumverfahren, bei dem eine Lösung aus Rohmaterialien all
mählich abgekühlt wird. Um Kristalldefekte oder Inhomoge
nitäten in der Zusammensetzung zu vermeiden und um einen
vollkommenen Eingriffsteil zu erzeugen, wurden bereits
Umgebungsverhältnisse mit der Schwerkraft Null verwendet,
wie beispielsweise im Raum oder in einer Umlaufbahn. Bei
spielsweise wird eine Schmelze oder Lösung in einem
schwebenden Zustand ohne Verwendung irgendeines Behälters
gekühlt und ein Kristall wird hergestellt. Dieses Verfah
ren wird als das sogenannte behälterlose Verfahren be
zeichnet und bildet ein stabiles Verfahren zur Herstel
lung eines hochreinen Kristalls, da jedwede von einem Be
hälter ausgehende Verunreinigung vollständig vermieden
werden kann. Es wird auch ein großer Kristall erzeugt,
weil eine Schmelze großer Größe ohne Verwendung irgendei
nes Behälters unter Umgebungsbedingungen der Nullschwer
kraft getragen werden kann. Am Anfang der im Raum, insbe
sondere Weltraum, vorgenommenen Kristallwachstumsexperi
mente wurde ein vollkommener Kristall ohne Defekte oder
Inhomogenitäten erwartet, und zwar deshalb, weil eine
Konvektion infolge Schwerkraft nicht auftritt und da das
Kristallwachstum in einer Schmelze oder Lösung ohne jeden
Störungseinfluß vonstatten geht.
Es ist gewiß, daß eine Konvektionsströmung infolge
Schwerkraft in der erwähnten Nullschwerkraftumgebung
nicht auftritt, es ist aber durch die drei Materialexpe
rimente bei den Versuchen der "space shuttles" geklärt,
daß eine Strömung infolge Oberflächenspannung (Marangoni-
Strömung) auftrat. Diese Strömung setzt eine Schmelze
oder Lösung einer schweren Störung aus und der sich erge
bende Kristall ist in seiner Qualität nicht viel besser
als ein in einer Schwerkraftumgebung erzeugter Kristall.
Nach Ansicht der Erfinder ist der entscheidende Einfluß
bei der Störung einer Schmelze oder Lösung eine Strömung,
die sich durch die Oberflächenspannung ergibt, als dies
der Einfluß durch die Konvektion infolge Schwerkraft wä
re. Beispielsweise wurde ein Verfestigungsexperiment der
geschmolzenen schwebenden Zone eines Einkristalls vorge
nommen. Bei diesem Experiment wurde ein Oxid auf einem
Teil des Siliciumeinkristalls als Schicht aufgebracht,
wobei als eine Verunreinigung Bor zugegeben wurde. Der
Einkristall wurde einem Schmelzvorgang und darauffolgend
einem Verfestigungsvorgang ausgesetzt, und sodann wurde
ein Vergleich ausgeführt hinsichtlich des Auftretens von
Rissen oder Vertiefungen zwischen dem mit dem Oxidfilm
beschichteten und dem nicht beschichteten Teil. Es wurde
festgestellt, daß die Risse oder Vertiefungen an dem
nicht mit dem Oxidfilm oder der Oxidschicht beschichteten
Teil auftraten, und zwar infolge der nicht gleichförmigen
Verteilung des Bors. Andererseits wurden keine Risse oder
Vertiefungen an dem mit dem Oxidfilm beschichteten Teil
gefunden. Aus diesem experimentellen Ergebnis erkannte
man, daß sich keine Störung in der Schmelze an dem mit
dem Oxidfilm beschichteten Teil befindet.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, ein Verfahren
zur Erzeugung von Einkristallen vorzusehen, wobei ein
Einkristall mit einer großen Größe und einer geringen
Dichte von Kristalldefekten realisiert wird, und zwar mit
einer guten Qualität und gleichförmiger Zusammensetzung.
Diese sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Er
findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der
Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die ein Ausfüh
rungsbeispiel eines Rohmaterials zeigt, welches
als geeignet für ein Verfahren angesehen wird zur
Erzeugung von Einkristallen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Aus
führungsbeispiels des Rohmaterials;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Materials, wel
ches zur Bildung einer Spiegeloberfläche poliert
wurde;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Rohmaterials,
auf dem ein Oxidfilm oder eine Oxidschicht ausge
bildet ist;
Fig. 5 ein Querschnitt eines Ofens oder Bildofens, der im
Rahmen der Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Schrittes der
Wärmeschmelzbehandlung;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren
Schrittes der Wärmeschmelzbehandlung;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren
Schrittes der Wärmeschmelzbehandlung und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Einkristalls.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Her
stellung eines Einkristalls vor, wobei folgende Schritte
vorgesehen sind: Verbindung eines Saat- oder Impfkri
stalls mit einem Ende eines Polykristalls, Schmelzen ei
nes auf diese Weise verbundenen Kristallmaterials ohne
jeden Behälter in einer Umgebung unter Nullschwerkraft
oder Mikroschwerkraft, und Bewirken eines Einkristall
wachstums, und insbesondere des Wachstums nach oben.
Wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, wird ein Rohma
terial 3 gemäß der Erfindung verwendet. Dieses Rohmate
rial 3 besteht im wesentlichen aus einem Impf- oder Saat
kristall 2 und aus einem Polykristall 1, wobei der Impf
kristall 2 mit dem unteren Ende des Polykristalls 1 ver
bunden ist. Es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der
Verbindungsart dieser beiden Kristalle 2 und 3. Es kann
ein Bridgiman-Verfahren unter Verwendung eines Behälters,
einer Schmelzzone als Beispiel oder irgendein anderes
Verfahren verwendet werden. Ein Einkristall kann als ein
Impfkristall 2 Verwendung finden.
Dieses Rohmaterial 3 kann in eine entsprechende Form ge
schliffen werden. Die Form des Rohrmaterials 3 kann ent
sprechend einer geeigneten Form verändert werden, und
zwar entsprechend der beabsichtigten Anwendung des herzu
stellenden Einkristalls; es ist zweckmäßig, die Form der
Form anzupassen, die dem beabsichtigten Material inne
wohnt und die für die Einkristallkristallisierung
geeignet ist. Vorzugsweise sollte die Form eine der
hydrodynamisch stabilsten Formen ein. Eine derartige hy
drodynamisch stabile Form kann analytisch bestimmt
werden, um so die Oberflächenenergie der gesamten
Schmelze des Rohmaterials 3 zu minimieren. Diese Form ist
im allgemeinen eine glatte, die aus einer schwachen Kurve
oder Krümmung besteht. Eine typischer Form ist bei
spielsweise die zylindrische Form gemäß Fig. 1 oder die
Kugelform gemäß Fig. 2.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Oberfläche des Rohma
terials 3 poliert sein, um eine Spiegeloberfläche 4 zu
bilden. Darauffolgend wird eine dünne Oxidschicht (Film)
5 auf der Oberfläche des Rohmaterials 3 geformt. Diese
Oxidschicht 5 wird dadurch gebildet, daß man das Material
in einem Sauerstoffplasma bei Raumtemperatur annähernd 1
Minute behandelt, oder aber dadurch, daß man das Material
auf eine geeignete Temperatur erhitzt, die niedriger ist
als der Schmelzpunkt des Materials, und zwar in einer
sauerstoffinerten Gasmischung. Es gibt keine besondere
Einschränkung bezüglich der Dicke der Oxidschicht 5. Vor
zugsweise ist die Oxidschicht beispielsweise 100 bis meh
rere 100 nm dick.
Die oben genannten Schritte können in unterschiedlicher
Weise arrangiert werden. Es ist möglich, den Polykristall
1 und den Impfkristall 2 in eine geeignete Form zu for
men, sie zu polieren zum Zwecke der Bildung der Spiegel
oberfläche und sie sodann miteinander zu verbinden. Ein
Einkristall wird aus diesem Rohmaterial 3 in einer Umge
bung von Nullschwerkraft oder Mikroschwerkraft herge
stellt, und zwar unter Verwendung eines behälterlosen
Verfahrens. Die Nullschwerkraft- oder Mikroschwerkraftum
gebung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß
eine Space-Shuttle auf seinem Orbit oder seiner Umlauf
bahn fliegt, oder aber die Realisierung kann in einer
Raumstation erfolgen, die um die Erde herum fliegt oder
aber es kann ganz allgemein eine Raumstation dafür vorge
sehen sein.
Ein Schmelzverfahren unter Verwendung einer schwimmenden
oder schwebenden Zone unter Verwendung eines Bildofens 6
gemäß Fig. 5 kann eingesetzt werden bei einem behälterlo
sen Verfahren. Es ist unnötig zu sagen, daß auf das
behälterlose Verfahren nicht darauf beschränkt ist.
Das Rohmaterial 3 ist auf einer Innenseite eines Siliciu
moxidrohrs 7 des Ofens (image furnace) 6 angebracht; der
Brennpunkt oder Fokus eines Reflexionsspiegels 8 mit El
lipsoidform ist mit der verbundenen Oberfläche zwischen
dem Impfkristall 2 und dem Polykristall 1 ausgerichtet.
Darauffolgend werden die von als Wärmequelle verwendeten
Halogenlampen 9 kommenden Strahlen allmählich erhöht,
während das Rohmaterial 3 in Drehung versetzt wird, und
zwar mit einer konstanten Drehzahl oder Geschwindigkeit
und so wird der Verbindungsteil oder der verbundene Teil
örtlich erhitzt, um geschmolzen zu werden und eine ge
schmolzene Zone zu bilden, wie dies in Fig. 6 gezeigt
ist. Danach wird, wie in Fig. 7 gezeigt, die geschmolzene
Zone oder Schmelzzone, d. h. eine schwebende Zone 10 et
was zu der Seite des Impfkristalls 2 bewegt, und zwar da
durch, daß man den Reflexionsspiegel 8 langsam nach unten
bewegt und sodann wird ein Impf- oder Saatvorgang durch
geführt, um den Impfkristall 2 mit dem Polykristall 1 zu
verbinden dadurch, daß man den Reflexionsspiegel 8 nach
oben versetzt (ersetzt). Der zuvor beschriebene Prozeß
gestattet die Übertragung der Kristallorientierung des
Impfkristalls auf einen zu wachsenden Einkristall und
verhindert gleichzeitig, daß Kristalldefekte im Impfkri
stall auf den Einkristall übertragen werden.
Wie in Fig. 8 gezeigt, wird der Reflexionsspiegel 8 des
Bildofens 6 gemäß Fig. 5 mit einer konstanten Geschwin
digkeit nach oben bewegt, was die schwebende Zone 10 vom
unteren zum oberen Teil des Rohmaterials 3 bewegt. Der
Teil, durch den diese schwebende oder schwimmende Zone 10
traversiert, wird ein hochgradiger Einkristall. Wenn eine
gewünschte Länge erreicht ist, wird das Rohmaterial 3 se
pariert und die schwimmende Zone 10 wird von diesem abge
trennt. Das sich ergebende Produkt wird gekühlt und ein
Einkristall 11, wie er in Fig. 9 gezeigt ist, wird erhal
ten. Während des vorstehend beschriebenen Verfahrens in
einer Umgebung der Nullschwerkraft oder Mikroschwerkraft
tritt keine Wärmekonvektion auf. Da das Rohmaterial 3 mit
einer Überzugslage oder -schicht in einem Festkörperzu
stand ("solid state") bedeckt ist, tritt keine Strömung
infolge Oberflächenspannung auf und daher fließt die
Schmelze nicht absolut. Darüber hinaus wird die Schmelze
nicht transformiert auf Grund der hydrodynamisch stabilen
Form des Rohmaterials 3. Selbst ein sehr dünner Oxidfilm
5 ist nicht absolut faltig oder gebrochen.
Bei dem obigen Verfahren können die Schritte des Verbin
dens des Impfkristalls 2 mit dem Polykristall 1 gemäß
Fig. 1 und 2 und des Bildens eines Oxidfilms 5 auf der
Oberfläche des Rohrmaterials 3, wie in Fig. 4 gezeigt,
aufeinanderfolgend ausgeführt werden, und zwar in einer
Umgebung in Nullschwerkraft oder Mikroschwerkraft. In
diesem Falle erfolgt bei Verwendung eines inerten Gases
von relativ geringer Reinheit als ein Kristallwachstums
atmosphärengas das Schmelzen durch Erwärmen des Polykri
stalls 1 und der Impfkristall 2 werden in Kontakt mitein
ander gebracht und die Oberfläche der Schmelze ist
schwach oxidiert, auf welche Weise ein gleichförmiger
Oxidfilm 5 gebildet wird, um so die Oberfläche zu bedec
ken. Wärmekonvektion tritt unter einer Schwerkraftumge
bung, wie beispielsweise auf der Erde, auf, und daher ist
ein solcher dünner Oxidfilm 5 faltig oder gebrochen. Dies
macht es schwer, eine gleichförmige Umhüllung der Ober
fläche der Schmelze vorzusehen. Andererseits macht es die
Bildung des Oxidfilms 5 in einer Umgebung der Mikro
schwerkraft, wie beispielsweise im Raum, möglich, einen
Einkristall höherer Qualität zu erzeugen. Ferner kann der
darauffolgende Prozeß realisiert werden und viele Proble
me werden entfernt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von
Einkristallen wird ein Impfkristall mit einem Ende eines
Polykristalls verbunden und ein Einkristall wird aufge
wachsen (insbesondere nach oben gewachsen) durch Schmel
zen des verbundenen Materials ohne irgendeinen Behälter,
und zwar in einer Umgebung der Nullschwerkraft oder der
Mikroschwerkraft. Daher wird die Schmelze durch Erhitzen
getragen zwischen dem Polykristall und dem Impfkristall
und es tritt kein Einsinken oder Überlaufen auf. Unter
den Bedingungen einer Mikro-Schwerkraftumgebung gibt es
keine durch Schwerkraft hervorgerufene Konvektion. Die
Schmelze ist mit einem dünnen Film oder einer dünnen
Schicht bedeckt und besitzt keine freie Oberfläche. Dies
verhindert vollständig einen Fluß oder eine Strömung ge
mäß der Oberflächenspannung, die normalerweise nicht aus
geglichen werden kann in einer Umgebung von Nullschwer
kraft. Es ist möglich, die Störung der Schmelze, die Kri
stalldefekte hervorruft, und Inhomogenitäten in der
Zusammensetzung bewirkt, vollständig zu eliminieren. Die
Schmelze behält ihre Form durch die dünne Oxidschicht
oder den dünnen Oxidfilm. Ferner verhindert die hydrody
namisch stabile Form, daß der dünne Oxidfilm während ei
nes Kristallwachstumsprozesses faltig wird oder zerbricht
und hilft ferner, die Form eines großen Teils der
Schmelze so zu halten, wie sie ist. Daher wird ein eine
große Größe besitzende Einkristall realisiert. Darüber
hinaus wird die Schmelze kristallisiert, während sie in
dem Oxidfilm abgedichtet ist und der Oxidfilm ist so dünn
und flexibel, daß er keine Beanspruchung auf den Kri
stallkörper in einer Kristallisation ausübt. Es wird so
ein Kristall hergestellt, ohne jedweden Schlupf, Zwil
lings- oder anderen Kristalldefekten (slip or twin De
fekte). Da ein Oxid eines Bestandteilselements des Einkri
stalls als die Oxidschicht oder der Oxidfilm verwendet
werden kann, gestattet dies, daß keine Verunreinigung in
den Einkristall eindringt oder auftritt und es wird so
ein Einkristall höchster Qualität erzeugt.
Die folgende Erfindung wird noch deutlicher verständlich
bei Betrachtung der Beschreibung des folgenden Ausfüh
rungsbeispiels.
Die Space-Shuttle Endeavor (Spacelab 1 Mission) wurde als
ein Raum verwendet, indem eine Mikroschwerkraftumgebung
erzeugt wurde. Ein Einkristall aus einem Verbindungs-Com
pound - Halbleiter aus Indiumantiomonid und einem Indiuman
timonidpolykristall wurden verwendet als Impfkristall
bzw. Rohmaterial. Es handelt sich um stangenförmige Mu
ster mit jeweils einem Durchmesser von 20 mm. Diese Mu
ster oder Proben waren auf der Erde poliert zur Bildung
einer Spiegeloberfläche und sie waren einem chemischen
Polier- und Backvorgang ausgesetzt. Ein Einkristall wurde
in einem Bildofen hergestellt, und zwar angeordnet in ei
nem Null-Schwerkraftraumlabor der Endeavor.
Der Indiumantimoneinkristall war an dem unteren Schaft
oder der unteren Welle des Siliciumoxidrohrs 7 des Bild
ofens 6, wie in Fig. 5 gezeigt angebracht, und der Poly
kristall war an der oberen Welle oder dem oberen Schaft
angebracht. Diese Wellen wurden in der gleichen Richtung
mit 6 U/min gedreht. Der Bildofen 6 wurde evakuiert.
Nachdem das Vakuum 8,0 × 10-6 hPa erreicht hatte, wurde
ein hochreines Argongas in den Ofen eingeführt, und zwar
mit einer Rate von 1800 cm³ pro Minute. Die Ausgangsgröße
einer bzw. mehrerer Halogenlampen 9 wurde als Wärmequelle
des Bildofens 6 allmählich erhöht und die entgegengesetzt
liegenden Lippen der Proben wurden geschmolzen und mit
einander verbunden, wobei eine geschmolzene schwebende
Zone gebildet wurde. Die Leistung der Halogenlampen wurde
auf annähernd 200 W festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt war
die Schmelze mit einem dünnen Oxidfilm bedeckt und die
freie Oberfläche der Schmelze mit metallischem Luster
verschwand. Es wird angenommen, daß der Oxidfilm durch
eine chemische Reaktion erzeugt wird, und zwar zwischen
nach der Evakuierung zurückgebliebenen Verunreinigungs
gasen, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder absorbierten
Gasen, auf den Proben oder Mustern.
Darauffolgend dann wurde die schwimmende oder schwebende
Zone nach unten bewegt, und zwar mit einer Rate von
0,50 mm/min über 20 Minuten hinweg; der Impfkristall
wurde geschmolzen und der Impfvorgang wurde durchgeführt.
Ein Kristallwachstumsvorgang wurde ausgeführt, während
die schwimmende ober schwebende Zone 10 Minuten lang mit
einer Rate von 0,33 mm/min nach oben bewegt wurde. Nach
dem der Kristall gewachsen war, wurde die schwebende oder
schwimmende Zone aus den oberen und unteren Teilen her
ausgeschnitten und einer langsamen Kühlung ausgesetzt.
Während dieser Schritte verblieb der Oxidfilm mit der an
fänglichen Form ohne Bruch oder Verschwinden, wobei die
Oberfläche der Schmelze abgedeckt wurde. Selbst wenn un
regelmäßige externe Vibrationen in die Schmelze einge
führt wurden, transformierte sich der Film frei selbst
und wirkte als ein flexibler Behälter der Schmelze.
Der auf diese Weise hergestellte Indiumantimonid-Einkri
stall wurde zurück zu Erde gebracht und auf seine innere
kristallographischen Eigenschaften analysiert. Es wurde
bestätigt, daß keine Streifen, Risse oder ähnliches vor
lagen. Eine Riß- oder Streifenbildung ist aus seiner Ei
genschaft bekannt, die dann auftritt, wenn die Schmelze
gestört wurde. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen,
daß keine Strömung auf Grund der Oberflächenspannung er
zeugt wurde, und daß der Kristall wuchs, insbesondere
nach oben wuchs. Die Häufigkeit von flächenförmigen De
fekten, wie beispielsweise Zwillings- oder Twin-Grenzen
oder Stapeldefekte werden außerordentlich vermindert,
verglichen mit einem auf der Erde (in einer Schwerkraft
umgebung) hergestellten Einkristall unter Bedingungen, wo
der Oxidfilm nicht gebildet wurde oder aber unter Bedin
gungen, wo sowohl eine Schwerkraft induzierte Konvektion
als auch eine auf Oberflächenspannung basierende Strö
mung auftrat. Der dünne Oxidfilm kann als flexibel genug
angesehen werden, um dem wachsenden Kristall keine Bean
spruchung aufzuprägen, was sekundäre Defekte während des
Kristallisierungsverfahrens erzeugen würde. Die Ätz pit-
Dichte betrug annähernd 10² ungefähr ein Zehntel so viel
wie für auf der Erde erzeugten Kristalle.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Herstellung von
Einkristallen höchster Qualität ohne irgendwelche Kri
stalldefekte oder Nicht-Gleichförmigkeit in der Zusammen
setzung und ferner weniger Schlupf oder Zwillingsfehler
("slips" oder "twins"), und zwar basierend auf Beanspru
chung und weniger Verunreinigung mit Verunreinigungen
(Störstellen). Es ist auch möglich, mit dem Verfahren ge
mäß der Erfindung Einkristalle mit großer Größe zu erzeu
gen. Eine schwerkraftfreie oder eine Mikroschwerkraftum
gebung, wie beispielsweise der Weltraum, kann in effek
tiver Weise verwendet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel be
schränkt, Abwandlungen sind möglich.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Ein Impfkristall ist mit einem Polykristall insbesondere
an einem Ende des Polykristalls verbunden. Ein verbunde
nes Kristallmaterial wird in einer Umgebung von Null
schwerkraft oder Mikroschwerkraft ohne irgendeinen Behäl
ter geschmolzen und ein Einkristall wird aufgewachsen.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls, wobei
folgende Schritte vorgesehen sind:
Verbindung eines Impfkristalls bzw. eine Impfkri stallmasse mit einem Ende eines Polykristalls bzw. einer Polykristallmasse;
Schmelzen des auf diese Weise verbundenen Kristall materials bzw. auf diese Weise verbundenen Kristall masse, ohne irgendeinen Behälter in einer schwerkr aftfreien oder Mikroschwerkraftumgebung, und
Bewirken, daß ein Einkristall wächst, insbesondere auf wächst.
Verbindung eines Impfkristalls bzw. eine Impfkri stallmasse mit einem Ende eines Polykristalls bzw. einer Polykristallmasse;
Schmelzen des auf diese Weise verbundenen Kristall materials bzw. auf diese Weise verbundenen Kristall masse, ohne irgendeinen Behälter in einer schwerkr aftfreien oder Mikroschwerkraftumgebung, und
Bewirken, daß ein Einkristall wächst, insbesondere auf wächst.
2. Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verbundene
Kristallmaterial bzw. die verbundene Kristallmasse
in eine hydrodynamisch am stabilsten seiende Form
geformt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls nach An
spruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die folgenden
weiteren Schritte:
Endbehandlung einer Oberfläche des verbundenen Kri stallmaterials oder der verbundenen Kristallmasse in insbesondere glättender Weise und
Überziehen oder Aufbringung einer Verbindungslage oder -schicht mit einem hohen Schmelzpunkt, wobei diese eine oder meh rere Bestandteilselemente des verbundenen Kristall materials oder der verbundenen Kristallmasse auf weist, und zwar auf der erwähnten Oberfläche.
Endbehandlung einer Oberfläche des verbundenen Kri stallmaterials oder der verbundenen Kristallmasse in insbesondere glättender Weise und
Überziehen oder Aufbringung einer Verbindungslage oder -schicht mit einem hohen Schmelzpunkt, wobei diese eine oder meh rere Bestandteilselemente des verbundenen Kristall materials oder der verbundenen Kristallmasse auf weist, und zwar auf der erwähnten Oberfläche.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5193762A JPH0748200A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4427686A1 true DE4427686A1 (de) | 1995-02-09 |
Family
ID=16313390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4427686A Withdrawn DE4427686A1 (de) | 1993-08-04 | 1994-08-04 | Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5476063A (de) |
JP (1) | JPH0748200A (de) |
DE (1) | DE4427686A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000034552A1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-15 | Ball Semiconductor, Inc. | Single crystal processing by in-situ seed injection |
US6383287B1 (en) | 2000-09-28 | 2002-05-07 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for performing diffusion on a three-dimensional substrate |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3237564B2 (ja) * | 1997-03-12 | 2001-12-10 | 株式会社村田製作所 | 単結晶育成方法 |
KR100340997B1 (ko) * | 2000-09-08 | 2002-06-20 | 박호군 | 수율을 향상시킨 피형 열전재료의 제조방법. |
US7413099B2 (en) | 2001-06-08 | 2008-08-19 | Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. | Sealing element with a protruding part approximately obliquely outward and a hermetic container using the same |
DE602004001510T2 (de) * | 2003-02-11 | 2007-07-26 | Topsil Semiconductor Materials A/S | Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines einkristallstabs |
JP4883614B2 (ja) * | 2006-07-24 | 2012-02-22 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 固溶体単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3483590D1 (de) * | 1983-04-25 | 1990-12-20 | Bridgestone Corp | Pneumatisches stellglied fuer manipulatoren. |
JPH02289487A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
JPH02289488A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体単結晶の製造方法 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP5193762A patent/JPH0748200A/ja active Pending
-
1994
- 1994-08-04 DE DE4427686A patent/DE4427686A1/de not_active Withdrawn
- 1994-08-04 US US08/284,983 patent/US5476063A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6264742B1 (en) | 1998-07-10 | 2001-07-24 | Ball Semiconductor Inc. | Single crystal processing by in-situ seed injection |
WO2000034552A1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-15 | Ball Semiconductor, Inc. | Single crystal processing by in-situ seed injection |
US6383287B1 (en) | 2000-09-28 | 2002-05-07 | Ball Semiconductor, Inc. | System and method for performing diffusion on a three-dimensional substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5476063A (en) | 1995-12-19 |
JPH0748200A (ja) | 1995-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60316812T2 (de) | Quarzglastiegel zur ziehung von siliciumeinkristallen und verfahren zu seiner herstellung | |
DE10231865B4 (de) | Quarzglastiegel und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Quarzglastiegels | |
DE112011101177B4 (de) | Verfahren zum Fertigen eines Halbleiter-Einkristalls | |
DE60220112T2 (de) | Verfahren und Zwischenprodukt zur Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas | |
DE3872745T2 (de) | Einkristallstab, verfahren und vorrichtung zu seiner ziehung aus einer schmelze. | |
DE112009005154B4 (de) | Verfahren zum Erzeugen eines SiC-Einkristalls | |
DE2207727A1 (de) | Durch schnelles Nacherhitzen hergestellte glaskeramische Stoffe und Vorrichtung | |
WO2002092525A1 (de) | Bauteil aus quarzglas sowie verfahren zur herstellung desselben | |
AT398582B (de) | Verfahren zur kristallzüchtung | |
DE69129709T2 (de) | Polykristalliner Silicium-Stab für das Zonenziehen und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE10139648B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels | |
DE69934643T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines einkristalls mit halbleitender zusammensetzung | |
DE10156137B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kieselglastiegels mit kristallinen Bereichen aus einem porösen Kieselglasgrünkörper | |
DE69414652T2 (de) | Verbessertes Verfahren zur Bildung von Siliconkristallen | |
DE2015561A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter Einkristalls | |
DE69619005T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Züchtung eines Einkristalles | |
DE112017003016B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Silicium-Einkristall | |
DE69528051T2 (de) | Kristallwachstumsverfahren | |
DE2241710C3 (de) | Schiffchen zum Züchten von Halbleitereinkristallen nach dem horizontalen Bridgman-Verfahren | |
DE4427686A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Einkristalls | |
EP0729918B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines polygonalen Quarzglasstabes | |
DE112008000877B4 (de) | Einkristall-Zuchtverfahren und Ziehvorrichtung für Einkristalle | |
DE1913565C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kristalls einer halbleitenden Am Bv -Verbindung | |
DE3215620C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von einkristallinem Silizium | |
DE112009000986T5 (de) | Einkristall-Wachstumsverfahren und Einkristall-Ziehvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: NATIONAL RESEARCH INSTITUTE FOR METALS, TOKIO/TOKY Owner name: NATIONAL SPACE DEVELOPMENT AGENCY OF JAPAN, TSUKUB |
|
8130 | Withdrawal |