DE962006C

DE962006C - Verfahren zum induktiven Schmelzen, insbesondere Zonenziehen, von Halbleitern mittels einer Hochfrequenzspule

Info

Publication number: DE962006C
Application number: DES39812A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Reimer Emeis
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-07-01
Filing date: 1954-07-01
Publication date: 1957-04-18

Description

Bs ist bekannt, Halbleiter mittels Hochfrequenz induktiv zu schmelzen. Eine derartige induktive Beheizung wird insbesondere beim Zonenziehen von Stäben aus Silizium, Germanium oder anderen Halbleiterstoffen angewendet. Im Gegensatz zu anderen bekannten Heiz- und Trocknungsverfahren mit Hochfrequenz, bei denen das zu beheizende Gut einen Teil der Kapazität des sekundären Hochfrequenzkreises darstellt, die sich somit im Laufe ίο des Trocknungsprozesses ändert, wird bei der induktiven Beheizung von Halbleitern ein gegebenenfalls einstellbarer, jedoch während des Betriebes im wesentlichen unveränderlicher Kondensator verwendet. Eine weitere Besonderheit der bekannten kapazitiven Trocknungsverfahren besteht darin, daß bei ihnen in der Regel eine möglichst hohe Ausnutzung der Heizquelle angestrebt und • deshalb der Arbeitspunkt in die Nähe des Rasonanzzustandes gelegt wird. Im Gegensatz dazu ist es ao für die ,induktive Beheizung von Halbleitern wesentlich, daß ein Regelbereich nach beiden Richtungen zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck wird bekanntlich z. B. gemäß Fig. ι der Zeichnung im Sekundärkreise des Hochfrequenzgenerators ag die Heizspule L₁, welche den zu beheizenden HaIbleiteristab vS" umgibt, mit einer zweiten Spule L₂ in Reihe geschaltet, deren Induktivität willkürlich verstellt werden kann. In Reihe mit den beiden erwähnten Spulen liegt dann der ebenfalls erwähnte Kondensator C₁. Dieser so vervollständigte Sekundärkreis ist beispielsweise über einen Kopplungskondensator C₂ an die Ausgangsklemmen K des Hochfrequenzgenerators angeschlossen. Der beschriebene Sekundärschwingkreis dient zur Entlastung der Zuleitungen von Blindstrom. Auch er wird deshalb auf Resonanzhöhe abgestimmt, jedoch nicht auf unmittelbare Nachbarschaft des Scheitelpunktes der Resonanzkurve, wo höchste Ausnutzung der Stromquelle gewährleistet ist, sondern auf einen etwa in mittlerer Höhe auf einem der -seitlichen beiden Äste der ResonanE-kurve gemäß Fig. 2 liegenden Arbeitspunkt. Mit der veränderlichen Induktivität L₂ kann die Lage des Arbeitspunktes willkürlich verstellt werden. Dfie Abstimmung ändert sich aber außerdem auch von selbst sehr stark mit der Temperatur des Halbleiters, weil durch die mit der Temperatur steigende Leitfähigkeit des Halbleiters· die Induktivität der HeIZSpUIeL₁ verringert wird. Dieses Verhalten wird zu einer selbsttätigen Regelung benutzt, indem die Gesamtinduktivität kleiner eingestellt wird, als es dem Resonanizfadl entspricht. Der Sekundärkreis wird erfindungsgemäß so abgestimmt, daß bei flüssigem Zustand des erhitzten Halbleiterstoffes der Arbeitspunkt auf dem mit zunehmender Induktivität L steigenden Ast der Stromkurve I = / (L) unterhalb des Resonanzpunktes vorzugsweise in mittlerer Höhe liegt. Der Betriebspunkt ist in Fig. 2 beispielsweise mit A bezeichnet. Bei sinkender Temperatur des Schmelzlings 6¹ steigt dann die Induktivität L₁ und damit die Gesamtinduktivität L₁ + L₂ des Sekundär kreises. Es sinkt also die Eigenfrequenz des Kreises und nähert sich damit dem Resonanzfall, so daß der Heizstrom I steigt und die Temperatur selbsttätig wieder erhöht wird. Der Betrieb ist mithin stabil.

Wird dagegen die Induktivität L₂ und damit die Gesamtinduktivität zu hoch eingestellt, so daß der Arbeitspunkt auf dem anderen Ast der Resonanzkurve etwa bei B liegt, wo die Frequenz des Sekundärkreises kleiner ist als die Resonanzfrequenz, so wird der Betrieb unstabil, da bei Temperaturerhöhung eine Annäherung an den Resonanzpunkt R in steigendem Maße erfolgt. Es bestünde dann die Gefahr, daß der Halbleiter 6* überheizt wird und-die Flüssigkeit aus der Schmelzzone abtropft und wegfließt.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Verfahren, zum induktiven Schmelzen, insbesondere Zonenziehen, von Halbleitern mittels einer Hochfrequenzspule, die in einem einstellbaren Sekundärkrei'se eines HF-Generators liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreis so abgestimmt wird, daß bei flüssigem Zustand des erhitzten Halbleiterstoffes der Arbeitspunkt auf dem mit zunehmender Induktivität L steigenden Ast der Stromkurve / = f (L) unterhalb des Resonanzpunktes vorzugsweise in mittlerer Höhe liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609528/434 5.56 (609 863 4. 57)