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Stromzuführung für die bewegliche Heizspule einer tiegelfreien Zonenziehvorrichtung im Innern eines Gefässes ZurHerstellung vonHalbleiteranordnungen mit einem oder mehreren p-n-Übergängen, z. B. Gleichrichter, Transistoren, Photodioden, insbesondere mit einem einkristallinen Grundkörper aus Silizium od. dgl., wird einRohmaterial von extrem hohem Reinheitsgrad benötigt. Zu diesem Zweck sind bekanntlich besondere Behandlungsverfahren und -vorrichtungen entwickelt worden.
Beim sogenannten tiegelfreien Zonenziehen, das z. B. zur Reinigung von Halbleitermaterialien bzw. zum Ziehen von Einkristallen dienen kann, wird ein Stab aus dem entsprechenden Material senkrecht an beiden Enden eingespannt und dann vorteilhaft vermittels einer Induktionsspule mit Mittel- oder Hochfre- quenz geschmolzen.
Die Induktionsspule, deren axiale Ausdehnung im Verhältnis zur Länge des Stabes gering ist, er' schmilzt nur die jeweils in ihr liegende Zone des Stabes und wird mittels eines beweglichen Trägers, der als Schlitten ausgebildet sein kann, langsam in Längsrichtung des Stabes bewegt. Der gesamte Vorgang spielt sich zweckmässigerweise im Hochvakuum ab, so dass neben dem eigentlichen Reinigungsvorgang durch Zonenziehen gewisse Verunreinigungen auch durch Abdampfen aus dem behandelten Halbleiter entfernt werden. Die Behandlung kann aber auch unter Schutzgas durchgeführt werden.
Es treten nun gewisse Schwierigkeiten bei der-Zuführung des Heizstromes für die Induktionsspule auf.
Die beiden Stromzuführungen für den Heizstrom mit einer Frequenz von beispielsweise 1 - 5 MHz sollen möglichst nahe beieinander und induktionsfrei so verlegt werden, dass ein Ende der Stromzuführungen am Boden des Vakuumgefässes festgelegt ist, wo die Leitung nach aussen durch die Bodenplatte zum Hochfrequenzgenerator geführt ist, während das andere Ende mit der daran befindlichen Heizspule in senkrechter Richtung beweglich sein muss. Die Zuleitungen müssen so verlegt sein, dass sie auch bei der betriebs- mässigenBewegung nicht mit andern Teilen oder der Gefässwandung in Berührung kommen können. Ferner dürfen sie beim Hantieren am geöffneten Gerät nicht stören.
Ausserdem muss für eine genügende Kühlung der Heizspule gesorgt werden, weil diese, deren Windungen die Schmelzzone eng umschliessen, sonst durch Strahlungsheizung stark erwärmt würde. Das ist deshalb nötig, damit während des Betriebes im Vakuum keine unerwünschten Verunreinigungen aus ihr abdampfen und in das behandelte Material gelangen können.
Durch die Erfindung wird eine verhältnismässig einfache Lösung dieser Aufgabe gefunden und eine Stromzuführung zu der beweglichen Heizspule einer Zonenziehvorrichtung im Innern eines Gefässes, insbesondere eines Hochvakuumgefässes, geschaffen, die die oben angeführten Forderungen weitgehend erfüllt. Dies geschieht erfindungsgemäss in der Weise, dass die Zuführung aus zwei in geringem Abstand parallel zueinander geführten schraubenlinienförmig verlaufenden Leitern besteht, wobei der Schraubenliniendurchmesser nur wenig kleiner ist als der Durchmesser des Hochvakuumgefässes und die Leiter hohl und von einer Kühlflüssigkeit durchströmt sind.
Die Kühlflüssigkeit dient zur Kühlung der Heizspule, die
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fchraubenlinienförmigverlaufender Leiter zu bedienen, sowie Leiter hohl auszubilden und von Kühlflüssigkeit durchströmen zu lassen.
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Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung können aus den Ausführungsbeispielen der Fig. 1-3 entnommen werden. Fig. l zeigt ein Vakuumgefäss mit der Einrichtung zum tiegelfreien Zonenziehen, Fig. 2 zeigt ein Abstandsstuck für die Stromzuführung mit blanken Hohlleitern, und Fig. 3 zeigt eine andere Ausährung der Stromzuführung im Querschnitt.
Nach Fig. 1 ruht die Glocke 2 des Vakuumgefässes vakuumdicht auf einer Bodenplatte 3. In der Mitte befindet sich die schematisch angedeutete Zonenzieheinrichtung für den Halbleiterstab 4. Sie besteht in der Hauptsache aus der Heizspule 5, die an einem Schlitten 6 befestigt ist, der auf einer Spindel 7 auf und ab laufen kahn.
Drehdurchführungen 8 gestatten eine Drehbewegung des Halbleiterstabes 4 und der Spindel 7 von ausserhalb des Vakuumgefässes liegenden Antriebsaggregaten. Die Heizspule ist an dem beweglichen Schlitten 6 isoliert gehaltert, z. B. festgeklemmt. Die beweglichen StromzufHhrungen S können weich oder hart angelötet sein. Sie sind in einer grossen, schraubenförmigen Linie vom Boden des Gefässes zum beweglichen Schlitten 6 geführt und bestehen aus versilberte Kupferrohren.
Die durch den Gehäuseboden 3 vakuumdicht und isojiert hindurchgeführten Leitungsenden können durch angelötete oder festgeklemmte Metalibander mit den Anschlusskiemmen des Hochfrequenzgenera- tor" verbunden, insbesondere in einen besonderen Sekundarschwingungkreis desselben eingeschaltet sein.
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sich ausserhalbdurch Lötung verbunden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Stromzuführung zu der beweglichen Heizspule einer tiegelfreien Zonenziehvorrichtung im Innem einesGefässes, insbesondere eines Hochvakuumgefässes, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei in geringem Abstand parallel zueinander geführten, schraubenlinienförmig verlaufenden Leitern besteht, wobei derSchraubenliniendurchmesser nur wenig kleiner ist als der Durchmesser des Hochvakuumgefässes und die Leiter hohl und von einer Kühlflüssigkeit durchströmt sind.