WO2022061387A1 - Vorrichtung zum züchten von einkristallen - Google Patents

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WO2022061387A1
WO2022061387A1 PCT/AT2021/060342 AT2021060342W WO2022061387A1 WO 2022061387 A1 WO2022061387 A1 WO 2022061387A1 AT 2021060342 W AT2021060342 W AT 2021060342W WO 2022061387 A1 WO2022061387 A1 WO 2022061387A1
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crucible
seed crystal
weight
crystal layer
section
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French (fr)
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Kanaparin Ariyawong
Ghassan Barbar
Robert Ebner
Chih-Yung Hsiung
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Ebner Industrieofenbau Gmbh
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    • 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
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • 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
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • 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
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    • 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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides

Definitions

  • the invention relates to a device for growing single crystals, in particular single crystals made of silicon carbide, comprising a crucible, which crucible defines an outer lateral surface and further delimits a receiving space with an axial extension between a bottom section and an opening s section, the receiving space being used for growing the Crystals is formed, the device having at least one seed crystal layer.
  • silicon carbide monocrystals are manufactured in furnaces with a crucible, in which the silicon carbide raw material is heated, and a seed crystal, on which further crystal growth takes place through accumulation.
  • the interior of the process chamber is also evacuated.
  • Graphite is used as the material for the innermost process chamber with the crucible.
  • the seed crystal is usually located directly on a lid of a crucible containing the raw material.
  • One problem that occurs with known methods is detaching the ingot that is produced when the crystals are grown from the lid, since the ingot has grown together with the lid in the conventional methods. Cutting or sawing methods are usually used for this purpose.
  • the conventional solutions favor the formation of imperfections in a transition region between the cover and edge regions of the seed crystal, since deposits can occur on side edges of the seed crystal that are not intended for crystal growth in the known solutions.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to simplify the production of single crystals.
  • the seed crystal layer is weighted down on a side facing away from the receiving space by means of a weight and, in particular only, is fixed in its position against at least one holding section of the crucible by the weight of the weight.
  • the solution according to the invention makes it possible in a simple manner to remove the ingot from the crucible without having to cut off or detach the ingot from the lid for this purpose.
  • the seed crystal layer bears against the at least one holding section with at least one outer edge region.
  • the at least one holding section is designed to run around an opening of the opening section.
  • the at least one holding section is formed by at least one section of a holder facing a central longitudinal axis of the crucible with an annular or tubular base body, with the at least one holding section protruding from the base body.
  • a particularly reliable positioning of the holder in the crucible provides that the holder is screwed into the crucible.
  • the holder has an external thread on a lateral surface of the base body, with a lateral surface delimiting the opening having an internal thread corresponding to the external thread.
  • the weight is arranged between the seed crystal layer and a cover of the crucible, the weight and cover being formed separately from one another.
  • the weighting mass is arranged loosely between the cover and the seed crystal layer.
  • a variant of the invention consists in the at least one seed crystal layer being applied to a carrier substrate and the weighting mass resting on the carrier substrate.
  • the carrier substrate can advantageously be formed from graphite.
  • the weighting mass and/or the mount can be made of metal, ceramic, mineral or plastic, in particular refractory materials, carbides, oxides or nitrides.
  • FIG. 1 shows an apparatus for the production of single crystals by means of physical vapor deposition with a conventional attachment of a seed crystal
  • FIG. 2 shows a section through a crucible of a first variant of a device according to the invention
  • FIG 3 shows a section through a crucible of a second variant of a device according to the invention
  • 4 shows a section through a crucible of a second variant of a device according to the invention.
  • the furnace 401 comprises an evacuatable chamber 402 with a crucible 403 accommodated therein.
  • the crucible 403 is essentially pot-shaped, with an upper end region being closed by a cover 404.
  • an underside of the cover 404 of the crucible 403 is usually designed for fastening a seed crystal 405 .
  • a bottom area 406 of the crucible 403 there is a starting material 407 which serves as a raw material for the crystal growth on the seed crystal 405 and which is gradually used up during the production process.
  • the transition of the starting material 407 into the gas phase is achieved by heating using a heater 408 .
  • the starting material 407 and the crucible 403 are heated inductively by the heater 408 .
  • the crucible 403 arranged in the chamber 402 is also encased by an insulation 409 for thermal insulation.
  • the insulation 409 prevents heat losses from the crucible 403 and achieves a heat distribution in the interior of the crucible 403 that is favorable for the growth process of the crystal on the seed crystal 405 .
  • a glass material in particular a quartz glass, is preferably used as the material for the chamber 402 .
  • the crucible 403 and the insulation 409 surrounding it are preferably made of graphite, with the insulation 409 being formed by a graphite felt.
  • a device 501 for growing single crystals comprises a crucible 502.
  • the crucible 502 defines an outer lateral surface 503 and also delimits a receiving space 504 with an axial extent between a bottom section 505 and an opening section 506.
  • the accommodation space 504 is formed for growing the crystals, with at least one seed crystal layer 507 being arranged in the opening portion 506 .
  • the crucible 502 can be arranged in a chamber, as it corresponds to the chamber 402 and can also be inductively heated.
  • seed crystal layer 507 is weighted down on a side facing away from receiving space 504 by means of a weight 508 and is fixed in its position against at least one holding portion 509 arranged in the opening portion by the weight of weight of weight 508. Provision is preferably made for the seed crystal layer 507 to be formed only by the weight of the weight 508.
  • the device 501 and the furnace can be designed from FIG.
  • At least one outer edge region of the seed crystal layer 507 can bear against the at least one holding section 509 .
  • the holding section 509 can be configured to run around an opening 510 of the opening section 506 .
  • the holding section 509 can be formed by at least one section of a holder 510 facing a longitudinal central axis of the crucible with an annular or tubular base body 511, with the holding section 509 protruding from the base body 511.
  • the holder 510 can be screwed into the crucible 502, as shown in FIG. 3, or plugged in, as shown in FIG.
  • the holder 510 can have an external thread 512 on a lateral surface of the base body 511, wherein a lateral surface delimiting the opening can have an internal thread 513 corresponding to the external thread.
  • the holder 510 inserted into the crucible can be located on a projection
  • the projection 514 can be formed, for example, around the opening of the opening portion 506 encircling.
  • the weighting mass 508 can be placed between the seed crystal layer 507 and a cover
  • the weighting mass 508 is preferably arranged loosely between the cover 515 and the seed crystal layer 507 .
  • the seed crystal layer 507 can be in the form of a mechanically self-supporting layer or can also be applied to a carrier substrate. If the seed crystal layer 507 is applied to a carrier substrate, the weighting mass 508 can rest on the carrier substrate. Graphite has proven to be particularly suitable for the carrier substrate.
  • the weight 508 and/or the mount 510 may be made of metal, ceramic, mineral, or plastic.
  • metal ceramic, mineral, or plastic.
  • refractory materials, carbides, oxides or nitrides have proven to be particularly suitable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (501) zum Züchten von Einkristallen, insbesondere von Einkristallen aus Siliziumcarbid, umfassend einen Tiegel (502), welcher Tiegel (502) eine äußere Mantelfläche (503) definiert und weiters einen Aufnahmeraum (504) mit einer Axialerstreckung zwischen einem Bodenabschnitt (505) und einem Öffnungsabschnitt (506) umgrenzt, wobei der Aufnahmeraum (504) zum Züchten der Kristalle ausgebildet ist, wobei in dem Öffnungsabschnitt (506) zumindest eine Keimkristallschicht (507) angeordnet ist, wobei die Keimkristallschicht (507) an einer dem Aufnahmeraum (504) abgewandten Seite mittels einer Beschwerungsmasse (508) beschwert und, insbesondere nur, durch die Gewichtskraft der Beschwerungsmasse (508) in ihrer Position gegen zumindest einen in dem Öffnungsabschnitt angeordneten Halteabschnitt (509) fixiert ist.

Description

VORRICHTUNG ZUM ZÜCHTEN VON EINKRISTALLEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Züchten von Einkristallen, insbesondere von Einkristallen aus Siliziumcarbid, umfassend einen Tiegel, welcher Tiegel eine äußere Mantelfläche definiert und weiters einen Aufnahmeraum mit einer Axialerstreckung zwischen einem Bodenabschnitt und einem Öffnung s ab schnitt umgrenzt, wobei der Aufnahmeraum zum Züchten der Kristalle ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung zumindest eine Keimkristallschicht aufweist.
Für viele technische Anwendungen werden heute Einkristalle in industriellem Maßstab künstlich hergestellt. Nach den Phasenübergängen, die zu dem Kristall führen, können dabei die Züchtung aus der Schmelze, aus der Lösung und aus der Gasphase unterschieden werden. Bei der Züchtung aus der Gasphase können weiters die Herstellungsmethoden der Sublimation bzw. der physikalischen Gasphasenabscheidung sowie die Methode der chemischen Gasphasenabscheidung unterschieden werden. Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung wird die zu züchtende Substanz durch Erhitzen verdampft, sodass sie in die Gasphase übergeht. Das Gas kann unter geeigneten Bedingungen an einem Keimkristall resublimieren, wodurch ein Wachstum des Kristalls erfolgt. Das üblicherweise poly kristallin vorliegende Rohmaterial (Pulver oder Granulat) erfährt auf diese Weise eine Umkristallisation. Ähnlich funktioniert die chemische Gasphasenabscheidung. Bei dieser wird der Übergang der zu züchtenden Substanz in die Gasphase erst durch eine Hilfssubstanz, an die die Substanz chemisch bindet, möglich, da sonst der Dampfdruck zu gering wäre. In Verbindung mit der Hilfssubstanz wird so eine höhere Transportrate hin zu dem Keimkristall erreicht.
An Siliziumcarbid-Einkristallen besteht insbesondere wegen ihrer Halbleiter-Eigenschaften großes Interesse. Ihre Herstellung wird in Öfen mit einem Tiegel, in dem das Siliziumcarbid- Rohmaterial aufgeheizt wird, und einem Keimkristall, an dem durch Anlagerung das weitere Kristallwachstum erfolgt, durchgeführt. Das Innere der Prozesskammer ist außerdem evakuiert. Als Material für die innerste Prozesskammer mit dem Tiegel wird Graphit verwendet. Üblicherweise befindet sich der Keimkristall direkt an einem Deckel eines das Rohmaterial enthaltenden Tiegels. Ein Problem, welches bei bekannten Verfahren auftritt, ist es, den bei Heranzucht der Kristalle entstehenden Ingot von dem Deckel zu lösen, da der Ingot bei den herkömmlichen Verfahren mit dem Deckel verwachsen ist. Hierzu kommen üblicherweise Schneide oder Sägeverfahren zum Einsatz. Darüber hinaus wird durch die herkömmlichen Lösungen das Entstehen von Störstellen in einem Übergangsbereich zwischen Deckel und Randbereichen des Keimkristall begünstigt, da Ablagerungen an nicht für das Kristallwachstum vorgesehenen Seitenkanten des Keimkristalls bei den bekannten Lösungen vorkommen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und die Herstellung von Einkristallen zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Keimkristallschicht an einer dem Aufnahmeraum abgewandten Seite mittels einer Beschwerungsmasse beschwert und, insbesondere nur, durch die Gewichtskraft der Beschwerungsmasse in ihrer Position gegen zumindest einen Halteabschnitt des Tiegels fixiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es auf einfache Weise, den Ingot aus dem Tiegel zu entfernen, ohne hierfür den Ingot von dem Deckel abschneiden bzw. ablösen zu müssen.
Um nicht der Kristallisation dienende Bereiche abzudecken kann es vorgesehen sein, dass die Keimkristallschicht mit zumindest einem äußeren Randbereich an dem zumindest einen Halteabschnitt anliegt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der zumindest eine Halteabschnitt um eine Öffnung des Öffnungsabschnittes umlaufend ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zumindest eine Halteabschnitt zumindest einen durch einen einer Längsmittelachse des Tiegels zugewandten Abschnitt einer Halterung mit einem ring- oder rohrförmigen Grundkörper gebildet ist, wobei der zumindest eine Halteabschnitt von dem Grundkörper absteht.
Eine besonders zuverlässige Positionierung der Halterung in dem Tiegel sieht vor, dass die Halterung in den Tiegel eingeschraubt ist. Gemäß einer bevorzugten Variante kann es hierbei vorgesehen sein, dass die Halterung an einer Mantelfläche des Grundkörpers ein Außengewinde aufweist, wobei eine die Öffnung begrenzende Mantelfläche ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde aufweist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Beschwerungsmasse zwischen der Keimkristallschicht und einem Deckel des Tiegels angeordnet, wobei Beschwerungsmasse und Deckel getrennt voneinander ausgebildet sind.
Als besonders günstig hat sich herausgestellt, dass die Beschwerungsmasse lose zwischen Deckel und Keimkristallschicht angeordnet ist.
Eine Variante der Erfindung besteht darin, dass die zumindest eine Keimkristallschicht auf einem Trägersubstrat aufgebracht ist und die Beschwerungsmasse an dem Trägersubstrat aufliegt.
Vorteilhafterweise kann das Trägersubstrat aus Graphit gebildet sein.
Die Beschwerungsmasse und/oder die Halterung kann aus Metall, Keramik, Mineral oder Kunststoff hergestellt ist, insbesondere aus feuerfesten Materialien, Carbiden, Oxiden oder Nitriden.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Tiegel in einer Kammer eines induktiv geheizten Ofens angeordnet ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Einkristallen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung mit einer herkömmlichen Anbringung eines Keimkristalls;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Tiegel einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Tiegel einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 4 einen Schnitt durch einen Tiegel einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Die Fig. 1 zeigt einen Ofen 401 zur Herstellung von Einkristallen mittels physikalischer Gasphasenabscheidung. Der Ofen 401 umfasst eine evakuierbare Kammer 402 mit einem darin aufgenommenen Tiegel 403. Der Tiegel 403 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet, wobei ein oberer Endbereich durch einen Deckel 404 abgeschlossen wird. Eine Unterseite des Deckels 404 des Tiegels 403 ist dabei üblicherweise zur Befestigung eines Keimkristalls 405 ausgebildet. In einem Bodenbereich 406 des Tiegels 403 befindet sich ein Ausgangsmaterial 407 das als Rohstoff für das Kristallwachstum an dem Keimkristall 405 dient und das während des Herstellungsprozesses allmählich aufgebraucht wird.
Der Übergang des Ausgangsmaterials 407 in die Gasphase wird durch Erhitzen mithilfe einer Heizung 408 erreicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Aufheizen des Ausgangsmaterials 407 und des Tiegels 403 durch die Heizung 408 induktiv. Der in der Kammer 402 angeordnete Tiegel 403 ist außerdem zur thermischen Dämmung von einer Isolierung 409 umhüllt. Durch die Isolierung 409 werden gleichzeitig Wärmeverluste aus dem Tiegel 403 vermieden und wird eine für den Wachstumsprozess des Kristalls an dem Keimkristall 405 günstige Wärmeverteilung in dem Inneren des Tiegels 403 erreicht.
Als Material für die Kammer 402 dient vorzugsweise ein Glaswerkstoff, insbesondere ein Quarzglas. Der Tiegel 403 als auch die diesen umgebende Isolierung 409 bestehen vorzugsweise aus Graphit, wobei die Isolierung 409 durch einen Graphit-Filz gebildet wird.
Indem durch Erhitzen des Ausgangsmaterials 407 Atome bzw. Moleküle davon in die Gasphase übergehen, können diese in dem Innenraum des Tiegels 403 zu dem Keimkristall 405 diffundieren und sich daran ablagern, wodurch das Kristallwachstum erfolgt. Gemäß Fig. 2 umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung 501 zum Züchten von Einkristallen, insbesondere von Einkristallen aus Siliziumcarbid, einen Tiegel 502. Der Tiegel 502 definiert eine äußere Mantelfläche 503 und umgrenzt weiters einen Aufnahmeraum 504 mit einer Axialerstreckung zwischen einem Bodenabschnitt 505 und einem Öffnungsabschnitt 506. Der Aufnahmeraum 504 ist zum Züchten der Kristalle ausgebildet, wobei in dem Öffnungsabschnitt 506 zumindest eine Keimkristallschicht 507 angeordnet ist. Der Tiegel 502 kann in einer Kammer, wie sie der Kammer 402 entspricht angeordnet sein und ebenfalls induktiv erhitzt werden.
In Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird die Keimkristallschicht 507 erfindungsgemäß an einer dem Aufnahmeraum 504 abgewandten Seite mittels einer Beschwerungsmasse 508 beschwert und durch die Gewichtskraft der Beschwerungsmasse 508 in ihrer Position gegen zumindest einen in dem Öffnungsabschnitt angeordneten Halteabschnitt 509 fixiert. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Keimkristallschicht 507 nur durch die Gewichtskraft der Beschwerungsmasse 508. Im Übrigen kann die Vorrichtung 501 sowie der Ofen aus Fig. 2 ausgebildet sein.
Wie aus Fig. 2 weiters ersichtlich ist kann die die Keimkristallschicht 507 mit zumindest einem äußeren Randbereich an dem zumindest einen Halteabschnitt 509 anliegen.
Der Halteabschnitt 509 kann um eine Öffnung 510 des Öffnungsabschnittes 506 umlaufend ausgebildet sein.
Gemäß den Figuren 3 und 4 kann der Halteabschnitt 509 zumindest einen durch einen einer Längsmittelachse des Tiegels zugewandten Abschnitt einer Halterung 510 mit einem ring- o- der rohrförmigen Grundkörper 511 gebildet sein, wobei der der Halteabschnitt 509 von dem Grundkörper 511 absteht. Die Halterung 510 kann in den Tiegel 502 eingeschraubt sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist oder eingesteckt sein, wie in Fig. 4 gezeigt.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kann die Halterung 510 an einer Mantelfläche des Grundkörpers 511 ein Außengewinde 512 aufweisen, wobei eine die Öffnung begrenzende Mantelfläche ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde 513 aufweisen kann. Gemäß Fig. 4 kann sich die in den Tiegel eingesteckte Halterung 510 an einem Vorsprung
514 des Tiegel 502 abstützen. Der Vorsprung 514 kann beispielsweise um die Öffnung des Öffnungsabschnittes 506 umlaufend ausgebildet sein.
Die Beschwerungsmasse 508 kann zwischen der Keimkristallschicht 507 und einem Deckel
515 des Tiegels 502 angeordnet sein, wobei die Beschwerungsmasse 508 und Deckel 515 getrennt voneinander ausgebildet sind. Bevorzugt ist die Beschwerungsmasse 508 lose zwischen Deckel 515 und Keimkristallschicht 507 angeordnet.
Die Keimkristallschicht 507 kann als mechanisch selbsttragende Schicht ausgebildet oder aber auch auf einem Trägersubstrat aufgebracht sein. Falls die Keimkristallschicht 507 auf ein Trägersubstrat aufgebracht ist, kann die Beschwerungsmasse 508 an dem Trägersubstrat aufliegen. Als besonders geeignet für das Trägersubstrat hat sich Graphit herausgestellt.
Die Beschwerungsmasse 508 und/oder die Halterung 510 können aus Metall, Keramik, Mineral oder Kunststoff hergestellt sein. Als besonders geeignet haben sich beispielsweise feuerfeste Materialien, Carbide, Oxide oder Nitride erwiesen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
Ofen
Kammer
Tiegel
Deckel
Keimkristall
Bodenabschnitt
Ausgangsmaterial
Heizung
Isolierung
Vorrichtung
Tiegel
Mantelfläche
Aufnahmeraum
Bodenabschnitt
Öffnungsabschnitt
Keimkristallschicht
Beschwerungsmasse
Halteabschnitt
Halterung
Grundkörper
Außengewinde
Innengewinde
Vorsprung
Deckel

Claims

- 8 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (501) zum Züchten von Einkristallen, insbesondere von Einkristallen aus Siliziumcarbid, umfassend einen Tiegel (502), welcher Tiegel (502) eine äußere Mantelfläche (503) definiert und weiters einen Aufnahmeraum (504) mit einer Axialerstreckung zwischen einem Bodenabschnitt (505) und einem Öffnung s ab schnitt (506) umgrenzt, wobei der Aufnahmeraum (504) zum Züchten der Kristalle ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung zumindest eine Keimkristallschicht (507) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Keimkristallschicht (507) an einer dem Aufnahmeraum (504) abgewandten Seite mittels einer Beschwerungsmasse (508) beschwert und, insbesondere nur, durch die Gewichtskraft der Beschwerungsmasse (508) in ihrer Position gegen zumindest einen Halteabschnitt (509) des Tiegels fixiert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keimkristallschicht (507) mit zumindest einem äußeren Randbereich an dem zumindest einen Halteabschnitt (509) anliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Halteabschnitt (509) um eine Öffnung (510) des Öffnungsabschnittes (506) umlaufend ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Halteabschnitt (509) zumindest einen durch einen einer Längsmittelachse des Tiegels zugewandten Abschnitt einer Halterung (510) mit einem ring- oder rohrförmigen Grundkörper (511) gebildet ist, wobei der zumindest eine Halteabschnitt (509) von dem Grundkörper (511) absteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (510) in den Tiegel (502) eingeschraubt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (510) an einer Mantelfläche des Grundkörpers (511) ein Außengewinde (512) aufweist, wobei eine - 9 - die Öffnung begrenzende Mantelfläche ein mit dem Außengewinde korrespondierendes Innengewinde (513) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungsmasse (508) zwischen der Keimkristallschicht (507) und einem Deckel (514) des Tiegels (502) angeordnet ist, wobei Beschwerungsmasse (508) und Deckel (514) getrennt voneinander ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungsmasse (508) lose zwischen Deckel (514) und Keimkristallschicht (507) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Keimkristallschicht (507) auf einem Trägersubstrat aufgebracht ist und die Beschwerungsmasse (508) an dem Trägersubstrat aufliegt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat aus Graphit gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschwerungsmasse (508) und/oder die Halterung (510) aus Metall, Keramik, Mineral o- der Kunststoff hergestellt ist, insbesondere aus feuerfesten Materialien, Carbiden, Oxiden o- der Nitriden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiegel (502) in einer Kammer eines induktiv geheizten Ofens angeordnet ist.
PCT/AT2021/060342 2020-09-28 2021-09-23 Vorrichtung zum züchten von einkristallen WO2022061387A1 (de)

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