DE895474C - Verfahren zum Schmelzen hochgereinigter Substanzen - Google Patents
Verfahren zum Schmelzen hochgereinigter SubstanzenInfo
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Description
Bei den bislang üblichen. Verfahren zum Schmelzen
hochgereinigter Substanzen bestand beispielsweise: bei Silicium die Schwierigkeit, einen Tiegel
oder einö Unterlage für da© Schmelzgut zu finden, die mit diesen nicht reagiert. Dies traf besonders1
für solche Schmelzverfahren zu, bei denen beim Schmelzen notwendig eine! Erwärmung des Tiegels
oder der Unterlage eintrat. Sehr empfindlich wirkten- sich diese Nachteile beim Erschmelzen
von Halbleitermaterialien aus, die, wie z. B. Silicium oder Germanium, zum Bau von elektrisch
unsymmetrisch leitenden Systemen, Transistoren, Dioden oder auch Flächengleichrichtern Verwendung
finden sollen. Hierbei kommt es nämlich auf eine besonders definierte Verteilung der Störstellen
an, die durch das Schmelzen nach dem herkömmlichen Verfahren einer unkontrollierbaren Veränderung
unterworfen wurden.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum ,Schmelzen hochgereinigter Substanzen, wie Halbleitermaterialien,
insbesondere zur Verwendung in Kugelform als Material für unsymmetrisch leitende
Systeme, welches sich von den bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß das Material mittels eines
oder mehrerer Elektronenstrahlen geschmolzen wird.
Es wird hierbei also eine Art der Erwärmung angewandt, die zunächst -sicherstellt, daß in erster
Linie das Schmelzgut und erst in zweiter Linie das Trägermaterial erwärmt werden. Mit Vorteil wird
man das Schmelzgut auf eine möglichst ebene hochgereinigte Unterlage des gleichen Materials wie
dieses in Pulverform aufbringen oder eine solche Unterlage verwenden, die mit dem Schmelzgut
nicht reagiert oder nicht in diesem löslich ist. Auf einer ebenen Unterlage wird sich das Material in
flüssigem Zustand vermöge der Wirkung seiner Oberflächenspannung zu einer angenäherten Kugelform
zusammenziehen.
Um ein lästiges fortwährendes Be- und Entlüften der Vakuumanlage zu vermeiden, wird man mit
Vorteil elin solches Elektronenstrahlgerät verwenden,
bei, dem der Strahl mittels elektrischer und/oder magnetischer Felder nacheinander auf
mehrere voneinander getrennte Schmalzgutmengen ίο gelenkt werden kann.
Zur weiteren Beeinflussung des Schmelzvorganges hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Elektronenstrahlen aus mehreren Quellen auf dem zu schmelzenden Material zu vereinigen oder den
aus einer Quelle austretenden Elektronenstrahl in mehrere Teilstrahlen zu zerlegen, die dann den zu
schmalzenden Körper an verschiedenen Stellen treffen. Auch andere Mittal, wie! Blenden, die den
Querschnitt des Ladungsträgerstrahls nach Form und Flächeninhalt ändern, haben sich bewährt.
Darüber hinaus' kann es· vorteilhaft sein, wenn die Elektronenstrahlen das Schmelzgut nacheinander,
vorzugsweise in veränderbarer Reihenfolge, treffen. Durch diese Maßnahme wird eine möglichst gleichmäßige
Erhitzung des Schmelzgutes angestrebt, wobei das Trägermaterial möglichst wenig erwärmt
werden soll.
Zur Erzielung eines Verfahrens', bei dem nacheinander mehrere Materialmengen ohne Unterbrechung
des Betriebes bearbeitet werden können, ist es von Vorteil, die Trägersubstanz im Raum
des Elektronenstrahlgeräts verschiebbar anzuordnen. Besonders günstig is* es, den Einfluß des
Trägermaterials dadurch auszuschalten, daß man das Schmelzgut vorzugsweise durch freien Fall eine
Relativbewegung zu den Strahlenquellen ausführen läßt.
Um auch das Erstarren des Schmelzguteisi entsprechend
beeinflussen zu können, ist es zweckmäßig, Mittel vorzusehen, um die Intensität des
Elektronenstrahls sprungweise oder gleitend zu regeln. Auch die Verwendung einer Heizvorrichtung
im Raum des Elektronenstrahlgeräts, in der das geschmolzene Gut einer nachträglichen Wärmebehandlung
unterworfen werden kann, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Zur Ausführung dieses Verfahrens
ist es zweckmäßig, dlaß die" Unterlage mit dem geschmolzenen Schmelzgut innerhalb" des
Raumes des Elektronenstrahlgeräts* in den Ofen hineinbewegt werden kann und Mittel vorzusehen,
mit denen der Ofen an verschiedenen Stellen auf unterschiedliche Temperaturen gehalten werden
kann.
Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungisbeispiele des Verfahrens
gemäß der Lehre der Erfindung. In Fig. 1 sei 1 die
Unterlage aus hochgereinigtem Kohlenstoff, auf der sich in einer Ausnehmung 2 ein Häufchen Germaniumpulver
3 befindet, das durch den Elektronenstrahl 4 zum Schmelzen gebracht wird. In
der Fig. 2 besteht die Unterlage 5 aus hochgereinigtem Silicium, auf dem ebenfalls wieder ein Häufchen
Siliciumpulver 6 aufgebracht wird, das durch den Elektronenstrahl 7 zum Schmelzen gebracht
wird. Fig. 3 zeigt die Skizze einer Anlage zum Schmelzen und Tempern. Aus einer Elektronenquelle
ι tritt ein Elektronenstrahl 2 aus·, der durch ein elektronenoptisches Abbildungsmittel 3 auf ein
endloses Band 4 fokussiert wird, auf dem die Schmelzunterlagen 5 befestigt sind. Das Band wird
über die Rolle 6 angetrieben und zieht die Schmelzunterlage1 in einen im Querschnitt gezeichneten
Temperofen 7, in dem das; erschmolzene Material einer Temperung unterworfen wird. Beim weiteren
Fortschritt des Bandes fällt sodann das1 Material, wie die erschmolzene Kugel, in einen Behälter 8.
Die ganze Anlage arbeitet im Vakuum.
Claims (15)
1. Verfahren-zum Schmelzen hochgereinigter
Substanzen, wie Halbleitermaterialien, insbesondere zur Verwendung in Kugelform als
Material für unsymmetrisch leitende Systeme, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
mittels eines oder mehrerer Elektronenstrahlen geschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das> Schmelzgut auf einer hochgareinigten Unterlage des gleichen Materials
wie das Schmelzgut in Pulverform aufgebracht wird oder daß eine solche Unterlage
Verwendung findet, die mit dem Schmelzgut nicht reagiert oder nicht in diesem löslich ist.
. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine möglichst ebene Unterlage
verwendet wird und die angenäherte Kugelform des Materials durch die Wirkung der Oberflächenspannung im geschmolzenen Zustand
herausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgendem, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektronenstrahl
verwendet wird, der derart gebündelt ist, daß die Elektronen nur den zu schmelzenden Körper treffen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet·, daß ein Elektronenstrahlgerät
verwendet wird, bei dem der Elektronenstrahl mittels elektrischer oder magnetischer
Felder nacheinander auf mehrere no voneinander getrennte Schmelzgutmengen gelenkt
werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlen
aus mehreren Quellen auf dem zu schmelzenden Material vereinigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgendem,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus' einer Quelle austretende Elektronenstrahl in mehrere
Strahlen zerlegt wird, die den zu schmelzenden Körper an verschiedenen Stellen treffen.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, vorzugsweise
Blenden, vorgesehen sind, die den Querschnitt des Elektronenstrahls nach Form
und Flächeninhalt ändern.
ο. Verfahren nach Anspruch ι oder folgenden
unter Anwendung mehrerer Elektronen-Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenstrahlen
das Schmelzgut nacheinander, vorzugsweise in veränderter Reihenfolge, treffen.
ι o. Verfahren nach Anspruch ι oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tragersubstanz im Räume des Elektronenstrahlgeräts
verschiebbar angeordnet ist.
11. Verfahren nach Anspruch ι oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß das Schmelzgut,
vorzugsweise durch freien Fall, eine Relativbewegung zu den Strahlenquellen ausführt.
12. Verfahren nach Anspruch ι oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Intensität des. Elektronenstrahls
sprungweise oder gleitend zu regeln.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß im Raum des Elektronenstrahlgeräts eine Heizvorrichtung
vorgesehen ist, in der das geschmolzene Gut einer nachträglichen Wärmebehandlung unterworfen
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage mit dem geschmolzenen Schmelzgut innerhalb
des Raumes des Elektronenstrahlgeräts in den Ofen hineinbewegt werden kann.
15. Verfahren nach Anspruch 12 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen an verschiedenen Stellen unterschiedliche Temperaturen
aufweist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 5520 10.
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR1071730A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1030463B (de) * | 1954-07-31 | 1958-05-22 | Licentia Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkristallen mit p-n-UEbergaengen |
DE1084840B (de) * | 1957-01-23 | 1960-07-07 | Intermetall | Verfahren zur Herstellung von kugelfoermigen Halbleiterkoerpern aus Silizium von Halbleiteranordnungen, z. B. Spitzen-Gleichrichtern oder Spitzen-Transistoren |
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1951
- 1951-09-08 DE DE1951L0010056 patent/DE895474C/de not_active Expired
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1952
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Also Published As
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