FR2546189A1 - Procede et dispositif de realisation de corps cristallins par croissance - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF ET UN PROCEDE PERMETTANT DE REALISER LA CROISSANCE SIMULTANEE DE PLUSIEURS CORPS CRISTALLINS. LE DISPOSITIF COMPREND UN MOYEN DEFINISSANT DES ELEMENTS DE FILIERE CAPILLAIRE 40, 50 COMPORTANT (A) LE MEME NOMBRE DE SECTIONS SUPERIEURES DE FILIERE QUE DE CORPS A OBTENIR, SEPAREES LES UNES DES AUTRES ET DISPOSEES LES UNES PAR RAPPORT AUX AUTRES SENSIBLEMENT DANS LE MEME PLAN DE MANIERE A DEFINIR UNE FORME GEOMETRIQUE SENSIBLEMENT FERMEE, ET (B) DES MOYENS CAPILLAIRES 48 POUR TRANSFERER LE MATERIAU FONDU VERS CHACUNE DES SECTIONS SUPERIEURES DE FILIERE 40, 50, DE MANIERE A CE QUE CHACUN DES CORPS PUISSE ETRE RESPECTIVEMENT OBTENU A PARTIR D'UNE SECTION SUPERIEURE DE FILIERE DISTINCTE. LE PROCEDE DE L'INVENTION COMPREND UN PROCEDE PERMETTANT DE REALISER LA CROISSANCE SIMULTANEE DE PLUSIEURS CORPS EN MATERIAU CRISTALLIN, CHACUN D'UNE FORME PREDETERMINEE, QUI CONSTITUENT UNE PARTIE D'UN CORPS CREUX FERME, A PARTIR DU MEME NOMBRE DE SECTIONS SUPERIEURES DE FILIERES D'UN MOYEN DEFINISSANT DES ELEMENTS DE FILIERE 40, 50 EMPLI D'UNE MASSE FONDUE DU MATERIAU CRISTALLIN; ET UNE ETAPE CONSISTANT A REALISER LA CROISSANCE DES CORPS PARALLELEMENT LES UNS AUX AUTRES, MAIS SEPARES, DE MANIERE A OBTENIR SENSIBLEMENT UN CORPS CREUX.

Description

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La présente invention concerne de façon générale la croissance cris-

talline, et a plus particulièrement trait à la fabrication de corps en maté-

riaux cristallins à partir d'une masse fondue liquide, destinés à être utili-

sés pour former des cellules solaires et autres dispositifs à semiconducteurs.

Différentes techniques sont maintenant connues pour réaliser la croissance de corps cristallins à partir d'une masse fondue liquide L'une de ces techniques, qui s'est révélée très efficace dans la croissance de tels

corps cristallins, est le procédé de croissance à définition de forme et ali-

mentation en film, généralement désigné en abrégé par le terme "procédé EFG".

Ce procédé est décrit par le brevet américain NO 3 591 348, au nom de Harold E La Belle, Jr, ainsi que par de nombreux brevets délivrés par la suite Selon ce procédé, il est possible de réaliser la croissance de corps cristallins en

silicium ou en d'autres matériaux tels que l'alpha-alumine (saphir), la spi-

nelle, le chrysobéryl, le titanate de baryum, le niobate de lithium et le gre-

nat yttrium-aluminium.

Des corps cristallins ont été réalisés par croissance dans des formes

diverses, telles que tiges, tubes creux, et rubans plats Les tubes creux com-

prennent des sections de formes diverses, y compris les formes circulaires, polygonales et ovales On se réfèrera par exemple au brevet américain NO 3 687 633 au nom de Harold E La Belle Jr, pour le dispositif destiné à la croissance de tiges, de tubes à section circulaire et de rubans, tandis que le brevet américain 4 036 666, au nom de Abraham I Mlavsky, porte sur des corps

tubulaires de section ovale.

De façon plus détaillée, le procédé EFG utilise un ensemble "creuset-

filière" qui comprend de façon typique un élément formant creuset destiné à contenir le matériau fondu à une température supérieure au point de fusion du matériau, et un élément formant filière capillaire partiellement inséré dans

l'élément formant creuset La filière comprend un ou plusieurs passages de di-

mensions capillaires assurant une communication fluide entre la masse en fu-

sion dans le creuset et la surface supérieure de la filière capillaire Lors-

que l'on réalise la croissance d'un matériau cristallin à partir de cet ensem-

ble creuset-filière, un cristal d'ensemencement est tout d'abord mis au con-

tact du sommet de la filière pour permettre la fusion d'une quantité suffisan-

te de matériau au sommet de la filière ainsi que dans les parties des passages capillaires situées au dessus de la masse fondue dans le creuset Le cristal d'ensemencement est alors tiré vers le haut à vitesse constante en s'éloignant du sommet de la filière Lorsque le cristal d'ensemencement est ainsi tiré, la masse fondue liquide qui se trouve au sommet de la filière, c'est à dire le ménisque, entre le sommet de la filière et le corps cristallin solidifié déjà formé, se renouvelle en continu en attirant par capillarité le matériau depuis la masse fondue liquide se trouvant dans le creuset au-dessous du sommet de la filière en passant par les passages capillaires de la filière La forme du corps cristallin obtenu par croissance à partir de la filière est déterminée

par la configuration externe ou la configuration d'arêtes de la surface termi-

nale supérieure de la filière, c'est à dire l'arête supérieure délimitant l'aire de la face mouillée par la masse fondue liquide Par exemple, un corps cristallin cylindrique creux peut être obtenu par croissance en ménageant dans l'extrémité supérieure du sommet de la filière un trou de même forme que la section de la partie creuse du corps, puisque le film d'arrivée du liquide ne

fait pas de discrimination entre les arêtes extérieures et les arêtes inté-

rieures du sommet de la filière, à condition toutefois que le trou ménagé dans

le sommet de la filière soit suffisamment grand pour que la tension superfi-

cielle n'amène pas le film se trouvant autour du trou à déborder sur celui-ci.

L'épaisseur de chaque corps cristallin obtenu par croissance selon ce procédé est fonction de la température régnant au sommet de la filière, ainsi

que de la vitesse avec laquelle le corps est éloigné du sommet de la filière.

A titre d'exemple non limitatif, une température typique au sommet de la fi-

lière lors d'une opération de croissance sur du silicium est de 1450 "C envi-

ron, tandis qu'une vitesse typique de tirage est d'environ 19,05 à 38,10 mm

par minute.

Initialement, les cellules solaires étaient communément fabriquées sous forme de rubans sensiblement plats Les rubans utilisés dans les cellules solaires doivent être sensiblement monocristallins, de dimensions et de forme uniformes, et sensiblement exempts de défauts cristallins Toutefois, l'un des

problèmes rencontrés dans l'obtention par croissance de corps en forme de ru-

ban plat, est que des gradients de température présents dans la section trans-

versale du sommet de filière, peuvent se traduire par une croissance non homo-

gène, et peuvent également engendrer des tensions parasites engendrées dans

l'intérieur du corps cristallin au moment de sa solidification.

Le brevet américain NO 4 036 666 au nom de Abraham I Mlavsky décrit 2 z 46 i 89 une technique relativement peu coûteuse permettant de produire un ruban, par exemple de silicium, de qualité semi-conducteur, en réalisant dans un premier

temps la croissance d'un tube du matériau semi-conducteur possédant une sec-

tion en forme d'ovale aplati Le tube est alors découpé dans le sens longitu-

dinal afin d'éliminer les parties latérales incurvées, de manière à fournir des rubans séparés sensiblement plats De préférence la surface extérieure du corps en forme d'ovale aplati est d'abord revêtue d'un matériau photosensible

conventionnel, tel qu'un matériau en polyméthylméthacrylate à sensibilité po-

sitive Ensuite, les parties de la couche sensible recouvrant les parties les

plus larges de la paroi latérale sont exposées à un faisceau étroit de lumiè-

re, de manière à ce que, sur chaque partie de paroi latérale, deux zones étroites rectilignes de matériau photosensible s'étendant longitudinalement soient exposées et soient ainsi modifiées pour donner un polymère de poids moléculaire différent Le tube est alors plongé dans un solvant ou un agent d'attaque chimique sélectif, tel que la méthyl éthyl cétone, le résultat de cette opération étant de laisser intactes les parties non exposées du matériau photosensible, tandis que les zones exposées se trouvent dissoutes en faisant apparaître deux parties linéaires étroites sur chacune des parties de paroi

latérale Un agent d'attaque chimique du silicium, tel que l'hydroxyde de po-

tassium, est alors appliqué sur le tube, de manière à diviser ce dernier le

long des zones exposées Les jonctions photovoltaïques peuvent alors être for-

mées dans les corps résultants en forme de ruban.

Le brevet américain NO 4 095 329, au nom de Kramadhati Venkata Ravi, décrit un autre procédé de production à faible coût de corps façonnés en ruban

de silicium de qualité semi-conducteur Un corps tubulaire en matériau semi-

conducteur, de grandes dimensions, est tout d'abord obtenu par croissance cristalline selon le procédé EFG Une jonction photovoltaïque est formée dans le corps tubulaire, ce dernier étant ensuite découpé par attaque chimique en éléments isolés Un des avantages principaux du procédé d'obtention de tubes par croissance cristalline qui sont ensuite découpés par attaque chimique en

rubans ou en corps en forme de ruban, est qu'il permet de réaliser des écono-

mies par effet de série en obtenant par croissance cristalline plusieurs ru-

bans simultanément En outre, il réduit probablement les problèmes de défauts

de forme qui apparaissent dans des rubans obtenus isolément par croissance di-

recte à partir d'une filière, problèmes dont on pense qu'ils sont dus à la

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forme de l'interface liquide/solide au niveau des arêtes du ruban lors de la

croissance de ce dernier, o à une accumulation, dans la zone voisine des arê-

tes du ruban, d'impuretés présentes dans la masse fondue Ces défauts de forme

sont critiques, et les rubans obtenus par croissance directe doivent être en-

suite traités pour éliminer ces défauts avant de pouvoir être utilisés Toute-

fois, le procédé consistant à obtenir par croissance cristalline un corps tu-

bulaire qui est ensuite soumis à une attaque chimique pour former des rubans ou des corps en forme de ruban, pose le problème d'exiger un contrôle très

strict de l'application du produit chimique d'attaque-

En conséquence, un des buts de la présente invention est de proposer

un procédé et un dispositif pour réaliser la croissance simultanée de plu-

sieurs corps semiconducteurs sensiblement monocristallins, et présentant plu-

sieurs des avantages de la réalisation de la croissance d'un corps creux à partir de ce même matériau, suivie de la découpe dans le sens longitudinal de

ce corps creux en plusieurs éléments.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif perfectionné et un procédé pour la réalisation simultanée de la croissance de plusieurs rubans ou corps en forme de ruban à partir d'une source commune de

matériau en fusion, de manière à réaliser les économies par effet de série ob-

tenues par la croissance d'un corps creux qui est ensuite découpé dans le sens

longitudinal en éléments.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif perfectionné et un procédé pour réaliser la croissance de rubans multiples ou de corps multiples en forme de ruban à partir d'une source commune d'une masse fondue, tout en éliminant l'étape d'attaque chimique des procédés décrits par

les brevets américains NO 4 036 666 et 4 095 329.

Les buts qui précèdent ainsi que d'autres buts sont atteints par un dispositif destiné à être utilisé dans un système permettant de réaliser la croissance simultanée de plusieurs corps cristallins, chacun d'eux ayant une

forme prédéterminée Ce dispositif comprend des moyens définissant des élé-

ments de filière capillaire comportant (a) le même nombre de sections supérieures

de filière que de corps à obtenir, séparées les unes des autres et dispo-

sées les unes par rapport aux autres sensiblement dans le même plan de manière

à définir une forme géométrique sensiblement fermée, et (b) des moyens capil-

laires pour transférer le matériau fondu vers chacune des sections supérieures

de filière de manière à ce que chacun des corps puisse être respective-

ment obtenu par croissance à partir d'une section supérieure de fi-

lière distincte.

Le procédé de la présente invention est du type permettant de réali-

ser la croissance simultanée de plusieurs corps en matériau cristallin, chaque corps ayant une forme prédéterminée qui constitue une partie d'un corps creux fermé, à partir d'un même nombre de sections supérieures distinctes de filière de moyens définissant des éléments de filière, dans lesquels la masse fondue de matériau cristallin est renouvellée au fur et à mesure que les corps sont obtenus par croissance à partir des sections supérieuresde filière Le procédé comprend l'étape consistant à réaliser la croissance de corps parallèles mais espacés les uns par rapport aux autres, de manière à reconstituer sensiblement

le corps creux.

D'autres buts de l'invention seront pour partie évidents et pour par-

tie décrits dans ce qui suit L'invention comprend en conséquence les techni-

ques comportant plusieurs étapes, et la relation et l'ordre de l'une ou plu-

sieures de ces étapes les unes par rapport aux autres; le dispositif présen-

tant la construction, la combinaison d'éléments et la disposition des consti-

tants décrits ci-après à titre d'exemple; et le domaine d'application précisé

dans les revendications annexées.

Afin de mieux faire comprendre la nature et les buts de la présente invention, le dispositif et le procédé pour réaliser la croissance de corps cristallins vont maintenant être décrits plus en détail, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté en élévation, montrant en coupe un mode de réalisation de l'ensemble creuset-filière de la présente invention, disposé dans un dispositif de chauffage; la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne 2-2 de la figure 1;

la figure 3 est une vue de côté en élévation, à plus grande échel-

le, montrant une coupe partielle, selon la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en plan de dessus, montrant un autre mode de réalisation de la présente invention; la figure 5 est une vue en plan de dessus, montrant encore un autre mode de réalisation de l'ensemble creuset-filière de la présente invention,

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placé dans un dispositif de chauffage; la figure 6 est une vue en coupe, selon la ligne 6-6 de la figure ; la figure 7 est une vue en coupe, selon la ligne 7-7 de la figure 5; et la figure 8 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation,

différent des précédents, de la présente invention.

Les ensembles creuset-filière réalisés selon la présent invention

peuvent être utilisés pour produire des corps monocristallins ayant une confi-

guration en forme de ruban plat ou une configuration en forme de ruban incur-

vé, cette dernière étant désignée dans ce qui suit par le terme "rubanoïde".

Les matériaux servant à la fabrication des ensembles creuset-filière dépendent dans une large mesure du type de matériau monocristallin obtenu par croissance à partir du sommet de la filière Pour réaliser la croissance de silicium par

exemple, les composants des ensembles creuset-filière représentés sont de pré-

férence réalisés en graphite, bien que d'autres matériaux aient été proposés

pour au moins certaines parties de ces ensembles Pour des raisons de commodi-

té, la description détaillée qui va être faite de l'invention, concerne à des

ensembles creuset-filière destinés à réaliser la croissance de corps sensible-

ment monocristallins en silicium, bien qu'elle n'entende pas limiter l'inven-

tion à cette application.

En se référant aux figures 1 à 3, l'ensemble permettant de réaliser

la croissance simultanée de plusieurs corps en silicium comprend de préféren-

ce, mais non obligatoirement, un dispositif cylindrique de chauffage 20, de préférence réalisé en molybdène ou en graphite Ce dispositif de chauffage 20 est ouvert à son extrémité supérieure, et il comprend une paroi inférieure 22 et une paroi latérale cylindrique 24 Une cavité annulaire 26 est ménagée dans la face intérieure de la paroi latérale 24, sa fonction devant être explicité ci-après.

Disposé à l'intérieur du dispositif de chauffage 20, se trouve un en-

semble creuset-filière cylindrique, désigné de façon générale par la référence Ainsi que le montrent ces figures, l'ensemble creuset-filière 30 comprend deux éléments séparés 32, 34, qui seront désignés ci-après pour les besoins de

la description par les termes "élément de creuset" et "élément de garnissage".

L'élément de creuset 32 est façonné en une coupelle cylindrique formant une

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seule pièce, et possédant une paroi inférieure 36 et une paroi latérale cylin-

drique 38 La forme de section polygonale de l'ensemble creuset-filière 30 dé-

finit des arêtes 39 sur la surface extérieure de la paroi 38 Ces arêtes sont en contact avec la surface intérieure de la paroi 24 de l'élément de chauffage 20 de manière à assurer un ajustage parfait La paroi 38 comporte plusieurs sections supérieures 40 espacées de façon circulaire autour de l'ensemble 30 de manière à définir sensiblement une forme géométrique fermée Chaque section supérieure 40 comporte une arête supérieure en biseau 42 L'élément de creuset 32 est de préférence dimensionné de façon à se loger de façon ajustée dans l'élément de chauffage 20, chaque arête supérieure 42 étant dégagée du sommet

de l'élément de chauffage 20, et s'étendant au dessus de ce sommet.

La surface extérieure cylindrique 44 de l'élément de garnissage 34 est façonnée de manière à présenter des nervures 46 orientées verticalement, qui viennent en prise ajustée avec la surface intérieure de l'élément formant creuset de manière à créer, entre deux nervures 46 voisines, un passage 48 d'écoulement de fluide entre la surface intérieure de la paroi cylindrique 38 de l'élément de creuset 32 et la surface extérieure de l'élément 34 Chaque

passage 48 est de dimensions capillaires, de manière à ce que le matériau fon-

du puisse être attiré par capillarité dans chaque passage, d'une manière con-

nue dans l'art antérieur L'élément de garnissage comprend également plusieurs

sections supérieures 50 espacées les unes par rapport aux autres, correspon-

dant et faisant vis-à-vis aux sections supérieures 40 de l'élément de creuset 32 Les sections supérieures 50 sont positionnées chacune entre deux nervures voisines 46, et sont biseautées en direction de l'extrémité supérieure 52 Un

rebord 54 est disposée autour de la paroi intérieure de l'élément de garnissa-

ge pour supporter, de manière connue, un bouclier thermique et un couvercle de

fusion, ces deux derniers éléments n'étant représentés ni l'un ni l'autre.

L'élément de creuset 32 et l'élément de garnissage 34 sont maintenus en position concentrique l'un par rapport à l'autre, et les sections supérieures 40, 50 sont maintenues en position opposées les unes par rapport aux autres au moyen de plusieurs rivets ou broches 56 qui s'étendant au travers d'ouvertures convenables ménagées dans la paroi latérale 38 de l'élément de creuset 32 et dans l'élément de garnissage 34 Comme le montrent les figures, la cavité 26 de l'élément de chauffage 20 est voisine de broches 56, de manière à ménager un intervalle pour recueillir la masse fondue qui

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pourrait déborder au delà d'une quelconque des broches 56.

Les extrémités supérieures 42,52 chanfreinées ou biseautées de cha-

que paire de sections supérieures opposées 40,50, forment une paire d'arêtes

terminales parallèles qui définissent un intervalle 58 de dimensions capillai-

res entre elles Les extrémités supérieures peuvent être en lame de couteau, ou bien elles peuvent avoir une largeur prédéterminée Les arêtes peuvent être

disposées dans le même plan ou peuvent être décalées l'un par rapport à l'au-

tre Comme le montre la figure 1, lorsque l'élément de garnissage 34 est fixé

en place, l'arête inférieure 60 de l'élément de garnissage est positionné jus-

te au-dessus de la surface intérieure de la paroi inférieure 36 de l'élément de creuset 32, afin de permettre le passage de matériau fondu entre elles En alternative ou en addition, une ou plusieurs ouvertures peuvent être ménagées dans l'élément de garnissage afin de permettre à la masse fondue de s'écouler

dans chaque passage 48 au travers de l'intervalle capillaire 58.

La forme de la section définie par les paires de sections supérieures ,50 peut être polygonale, comme le montrent les figures 1 à 3, ou circulaire comme le montre la figure 4, ou de toute autre forme géométrique fermée, telle une forme ovale Lorsque l'on utilise un ensemble présentant une section de forme polygonale, telle que celle représentée sur les figures 1 à 3, les corps obtenus individuellement part croissance cristalline seront des rubans plats, tandis que la section circulaire de l'ensemble 30 A de la figure 4 conduira a

la formation de rubanoides.

L'ensemble, ainsi décrit, est identique à celui décrit par le brevet

américain No 4 230 674, à cette exception près que plusieurs sommets de filiè-

re (chacun étant formé par une paire de sections supérieures opposées 40, 50

appartenant respectivement à l'élément de creuset et à l'élément de garnissa-

ge), sont ici prévus, chaque paire de sommets de filière voisins étant séparée des autres par un intervalle 70 Chaque intervalle 70 est dimensionné de façon

à être suffisamment large et profond pour qu'une quantité insuffisante de mas-

se fondue soit présente entre les sommets de filière, afin de permettre la croissance simultanée mais distincte de corps cristallins à partir de chaque

sommet de filière Les dimensions typiques, dont on pense qu'elles donnent sa-

tisfaction en réalisant la croissance cristalline de silicium à partir d'un

ensemble en graphite tel que le désigne la référence 30, sont choisies de fa-

çon à avoir un sommet de filière ayant des sections supérieures rétrécies 40,

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d'une hauteur d'environ 3 mm, une épaisseur d'environ 4,5 mm au dessous des extrémités rétrécies 42,52, et une épaisseur d'environ 0,07 mm au niveau de l'arête supérieure de chaque extrémité 42,52 L'intervalle 58 a une largeur

d'environ 0,9 mm entre les sections 40, 50, et chaque intervalle 70 a une lar-

geur d'au moins 2,5 mm et une profondeur d'au moins 0,7 mm, bien que ces di-

mensions puissent être différentes.

Lorsque l'on réalise la croissance de corps cristallins, la masse fondue est obtenue dans le creuset à une température supérieure d'environ 300 C au point de fusion du matériau soumis à la croissance cristalline Un germe du

matériau cristallin est placé en contact avec chaque paire de sections supé-

rieures 40,50, permettant à une quantité suffisante de matériau de fondre dans

chacun des intervalles 58 et dans chacun des passages 48 Les germes sont en-

suite tirés simultanément depuis le sommet de filière, à une vitesse sensible-

ment constante, par exemple d'environ 2,5 cm par minute Les intervalles 70 étant dimensionnés de façon à empêcher une quantité suffisante de matériau fondu de s'accumuler entre chaque paire de sommets de filière, les corps croissent séparément les uns des autres Lorsque les corps sont tirés, ils sont tirés parallèlement les uns aux autres, de manière à définir un corps creux ayant la même forme de section que l'ensemble creuset-filière Chaque

corps est alors d'une dimension de section conforme à la forme de section dé-

finie par le sommet de filière et l'intervalle entre chaque paire de section de sommet de filière Les corps obtenus par croissance à partir d'un ensemble de section polygonale représenté sur les figures 1 à 3, sont des rubans plats, et ceux obtenus à partir de l'ensemble de section circulaire représenté sur la

figure 4, sont des rubanoides incurvés.

Il doit être bien entendu que divers modifications peuvent être ap-

portées aux modes de réalisation représentés sur les figures 1 à 4 sans affec-

ter l'esprit de l'invention Par exemple, comme le montrent les figures 5 à 7, l'élément séparé unique de filière décrit par le brevet américain 4 230 674

peut être modifié selon la présente invention L'élément séparé unique de fi-

lière modifié 80, représenté sur les figure 5 à 7, a la forme d'un cylindre

droit comportant un fond plat 82 et une paroi latérale cylindrique 84, assem-

blés en une seule pièce pour ne former qu'un seul élément L'élément 80 peut avoir une forme géométrique fermée quelconque, telle que la forme polygonale représentée, ou une forme circulaire ou ovale La paroi latérale 84 possède une surface extérieure dimensionnée pour s'ajuster parfaitement dans l'élément de chauffage 20 représenté sur la figure 6 Le sommet de l'élément 80 est

pourvu de plusieurs sections intérieures 86 de sommet de filière et de plu-

sieurs sections extérieures 88 correspondantes de sommet de filière opposées respectivement aux sections intérieures 86 et espacées par un intervalle 90 de dimension capillaire Des fentes 92 sont formées dans la partie inférieure de la paroi intérieure cylindrique de l'élément 80 Ces fentes sont également de dimension capillaire et sont en communication liquide avec chaque intervalle , de manière à ce que la masse fondue arrivant dans l'élément 80 puisse être attirée par les fentes 92 vers l'intervalle 90 et tirée depuis le sommet de

filière formé par chaque paire de sections intérieures et extérieures 86, 88.

Comme le montre la figure 8, l'élément 80 des figures 5 à 7 est modi-

fié par suppression du fond de l'élément de filière capillaire 100, de sorte que l'élément cylindrique est ouvert à sa partie inférieure L'élément 100 est disposé de façon parfaitement ajustée dans un récipient cylindrique 102 en forme de coupelle, réalisé par exemple en quartz, et comportant un fond 104 et

une paroi latérale 106, de sorte que les sections terminales de filière s'é-

tendent au dessus de la paroi latérale 106 et sont dégagées de cette dernière.

Le récipient 102 est lui-même reçu en ajustage parfait dans un élément de

chauffage 20.

En outre, bien que chaque groupe de sections intérieures et de sec-

tions extérieures de sommet de filière soit représenté sur les dessins comme formant une seule pièce, chaque paire de sections intérieures et de sections extérieures de sommet de filière peut être définie par l'extrémité supérieure d'un élément de filière distinct, chaque élément de filière étant disposé dans

un élément de creuset de manière à définir une section d'un corps creux fermé.

Comme le montre par exemple la figure 8, chaque section plate de paroi de l'é-

lément 100 peut être un élément de filière distinct, les différents éléments

de filière étant disposés et montés dans la configuration polygonale représen-

tée, de sorte que les corps cristallins obtenus par croissance à partir des sections supérieures restent parallèles et forment collectivement un corps

sensiblement creux fermé.

Les ensembles ainsi représentés constituent un perfectionnement d'un procédé et d'un dispositif permettant d'obtenir par croissance simultanée des

corps sensiblement monocristallins à partir d'une masse fondue commune, pré-

sentant certains des avantages (tels que les économies par effet de série) de

l'obtention par croissance de corps creux de grandes dimensions qui sont en-

suite coupés dans le sens longitudinal en plusieurs sections En formant sépa-

rément les corps par croissance, l'étape ultérieure de découpe ainsi que les problèmes inhérents qu'elle pose, sont supprimés. Comme certaines modifications pouvant être apportées au procédé et au dispositif décrit ci-dessus sans affecter l'esprit de l'invention, il est bien

entendu que toutes les données contenues dans la description qui vient d'être

faite ou montrées dans les dessins annexés, doivent être interprétées comme de

simples illustrations nullement limitatives.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1 Dispositif destiné à être utilisé dans un système permettant de réaliser la croissance simultanée de plusieurs corps cristallins, ayant chacun

une forme prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens définis-

sant des éléments de filière capillaire comportant (a) le même nombre de sec-

tions supérieures de filière ( 40,50; 80; 100) que de corps à obtenir, séparées les unes des autres et disposées les unes par rapport aux autres sensiblement

dans le même plan de manière à définir une forme géométrique sensiblement fer-

mée, et (b) des moyens capillaires ( 48) pour transférer le matériau fondu vers chacune des sections supérieures de filière ( 40,50; 80; 100), de manière à ce que chacun des corps puisse être respectivement obtenu par croissance à partir

d'une section supérieure de filière ( 42,52; 86, 88) distincte.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme géométrique fermée est un cercle et en ce que les sections supérieures de filière ( 42,52; 86,88) constituent chacune un arc du cercle, de sorte que

chacun des corps cristallins est un rubanoide.

3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la

forme géométrique fermée est un polygone, et en ce que les sections supérieu-

res de filière ( 42,52; 86,88) sont disposées chacune respectivement sur un co-

té différent du polygone, de sorte que chacun des corps cristallins est un ru-

ban sensiblement plat.

4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mo-

yens définissant des éléments de filière capillaire ( 40,50; 80; 100) compren-

nent le même nombre d'encoches ( 70) que d'éléments de filière, chaque encoche ( 70) étant disposée entre des sections supérieures de filière ( 42,52; 86,88)

contiguës, qu'elle sépare, et étant de dimensions telles qu'une quantité in-

suffisante de masse fondue s'accumule dans chaque encoche ( 70) et que les corps cristallins réalisés par croissance à partir de sections supérieures de

filière ( 42,52; 86,88) contiguës restent séparés les uns des autres.

Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des encoches ( 70) a une profondeur d'au moins 0,7 mm approximativement et une

largeur d'au moins 2,5 mm approximativement.

6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com-

prend en outre un moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) destiné à conte-

nir une réserve commune de matériau fondu pour les sections supérieures de filière ( 42, 52; 86,88), et à recevoir au moins une partie des moyens définissant des éléments de filière capillaire ( 40,50; 80; 100), de sorte que les moyens capillaires sont en communication de fluide avec la masse fondue

contenue dans le moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104).

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le mo-

yen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) et les éléments de filière capillaire ( 40,50 80; 100) sont façonnés de manière à ce qu'au moins une partie de ces éléments soient solidaires du moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) et à ce que le moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) constitue une partie

essentielle des éléments de filière capillaire ( 40,50; 80; 100).

8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que (a) le

moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) est ouvert à son extrémité supé-

rieure, et fermé à son extrémité inférieure ( 36) et possède une paroi latéra-

le ( 38; 106) définissant un espace intérieur pour contenir le matériau fondu, (b) les sections supérieures de filière ( 40,50; 80; 100) comprennent chacune

deux surfaces formant deux arêtes supérieures ( 42,52; 86,88) parallèles espa-

cées par un intervalle ( 58) de dimensions capillaires, et (c) la paroi latéra-

le ( 38) du moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) possède une extrémité

supérieure ( 42) définissant au moins l'une des deux surfaces formant arête su-

périeure de-chacune des sections supérieures de filière.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les mo-

yens définissant des éléments de filière capillaire ( 40,50; 80; 100) compren-

nent un moyen formant garnissage ( 34) comportant une paroi latérale ayant une extrémité supérieure ( 52; 86) définissant l'autre des surfaces formant arêtes

supérieures de chacune des sections supérieures de filière.

10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mo-

yen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) et le moyen formant garnissage ( 34)

sont solidaires l'un de l'autre et forment un élément séparé ( 30).

11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) comprend au moins un passage ( 48)

de dimensions capillaires, façonné dans la paroi latérale ( 38) du moyen for-

mant creuset ( 32; 82,84; 102,104).

12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le passage ( 48) comprend une fente ( 26; 92) façonnée dans la surface intérieure

de la paroi latérale ( 38) du moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104).

13 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le mo-

yen formant creuset ( 32; 82,84; 102,104) et le moyen formant garnissage ( 34) constituent des éléments séparés, et en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 56; 90) destinés à fixer le moyen formant creuset ( 32; 82, 84; 102,014) et le

moyen formant garnissage ( 34) l'un à l'autre, de sorte que les surfaces for-

mant les arêtes supérieures ( 42, 52; 86,88) délimitées par l'extrémité supé- ieure ( 42) de la paroi latérale ( 38) du moyen formant creuset ( 32; 82,84; 102,

104), sont respectivement disposées en correspondance avec les surfaces for-

mant les arêtes supérieures délimitées par l'extrémité supérieure ( 52; 88) du moyen formant garnissage ( 34), de manière à former les sections supérieures de

filière ( 40,50; 80; 100).

14 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant des éléments de filière capillaire ( 40,50; 80; 100) comprennent

le même nombre d'éléments de filière capillaire, chacun de ces éléments capil-

laires définissant à son extrémité supérieure une section supérieure de filiè-

re correspondante, et les éléments capillaires étant disposés les uns par rap-

port aux autres de telle façon que les sections supérieures de filière défi-

nissent la forme géométrique sensiblement fermée.

Procédé permettant de réaliser la croissance simultanée de plu-

sieurs corps en matériau cristallin, ayant chacun une forme prédéterminée qui

constitue une partie d'un corps creux fermé, à partir du même nombre de sec-

tions supérieures de filière séparées ( 40,50; 80; 100) au moyen d'une masse fondue du matériau cristallin lorsque les corps sont obtenus par croissance à partir des sections supérieures de filière ( 40,50; 80; 100), caractérisé en

ce qu'il comprend l'étape consistant à réaliser la croissance des corps paral-

lèlement mais à une certaine distance les uns par rapport aux autres, de ma-

nière à former sensiblement un corps creux fermé.