DE1152269B

DE1152269B - Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes in einer Vakuumkammer

Info

Publication number: DE1152269B
Application number: DES62800A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Sporrer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1959-04-28
Filing date: 1959-04-28
Publication date: 1963-08-01
Also published as: BE588836A; CH388635A; GB908729A

Description

Bei einem bekannten Herstellungsverfahren von hochgereinigten einkristallinen Halbleiterstäben durch tiegelfreies Zonenschmelzen wird der Stab mit der Heizvorrichtung in einer Hochvakuumkammer angeordnet. Bei diesem Verfahren wird unter Umständen Halbleitermaterial von der Schmelzzone abgedampft, das sich an den Wänden der Vakuumkammer niederschlagen kann. Mit zunehmender Zahl der Zonendurchgänge wird der Niederschlag dicker und bildet einen festen Belag mit poröser Oberfläche. Beim Auswechseln der fertigen Stäbe muß die Vakuumkammer geöffnet werden; dabei nimmt der poröse Niederschlag Luft auf, wodurch die Zeit für eine nachfolgende Evakuierung beträchtlich verlängert wird. Ferner setzt sich mit der Luft auch Feuchtigkeit in den Poren fest, was beim Evakuieren zum Abblättern des Niederschlages führen kann. Die abgeblätterten Teile können in der Vakuumkammer herumgewirbelt werden und Verunreinigungen auf den Stab übertragen. Darüber hinaus erfordert die in gewissen Zeitabständen erforderliche Reinigung der Kammerwände von dem Niederschlag einen zusätzlichen Aufwand.

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die einen Niederschlag von abgedampftem Material auf dem Beobachtungsfenster einer Vakuumkammer verhindern soll. Sie besteht aus einer in der Kammer vor dem Beobachtungsfenster angeordneten rotierenden Trommel, deren Boden und Deckplatte mit Schlitzen versehen ist. Sie behindert somit die freie Sicht in die Kammer; denn die Sicht ist nur zeitweilig durch die Sehschlitze freigegeben. Die Zeitabstände sind so kurz, daß dem Auge eine freie Sicht vorgetäuscht wird. Die Gegenstände erscheinen jedoch entsprechend dem Teil, der durch den Schlitz aus der Scheibe herausgetrennt ist, zur Gesamtfläche der Scheibe dunkler, was die Beobachtung einer Schmelzzone erheblich stören würde. Die gesamte Anordnung erfordert außerdem einen erheblichen Aufwand. Diese Nachteile können mit der Erfindung vermieden werden.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes für elektronische Zwecke, bei dem der Stab und eine ihn ringförmig umgebende und in Richtung seiner Längsachse bewegliche Induktionsheizspule in einer Vakuumkammer angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die Heizspule bis auf einen zur Stabachse parallelen Sehschlitz mit etwa der Breite des Stabdurchmessers von einem an der Heizvorrichtung befestigten Fangschirm umgeben.

Der Fangschirm wird vorzugsweise zylinderförmig gebogen oder auch tonnenförmig gewölbt konzen-Einrichtung zum tiegelf reien

Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes

in einer Vakuumkammer

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Ludwig Sporrer, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

irisch um den Stab angeordnet. Er kann vorteilhaft innen mit möglichst rauher Oberfläche ausgeführt sein, damit das Abblättern des aufgefangenen Belages verhindert wird. Er kann zwecks Reinigung auswechselbar befestigt sein.

Weitere Einzelheiten sind aus der Zeichnung zu ersehen, in welcher ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt in Richtung des Stabes 2 durch einen Teil der Heizvorrichtung, bei dem ein tonnenförmig gewölbtes Fangblech 3 um die Heizspule 4 herum angeordnet ist. Die mit hochfrequentem Wechselstrom gespeiste Heizspule 4, welche hier als Flachspule mit drei Windungen ausgeführt ist, umschließt den Halbleiterstab 2 und kann in Richtung der Stabachse bewegt werden. Die Spule besteht z. B. aus Silberrohren, die vom Kühlwasser, welches durch die Stromzuführung 5 zugeleitet wird und durch die Stromabführung 6 abfließt, durchflossen werden. Das Fangblech 3 umschließt die Heizspule 4 und die Schmelzzone 7 und ist so gewölbt, daß die Schmelzzone weitgehend eingeschlossen wird. Vom unteren Rand des Fangbleches sind im Abstand von etwa 1 cm zwei parallele Schnitte bis etwa zur Mitte geführt; der dazwischen freigelegte Streifen 8 ist nach außen herausgebogen und mit einer Bohrung versehen. Der Streifen 8 ist auf der Stromzuführung 5 festgeschraubt, so daß das Fangblech durch Lösen dieser Schraubverbindung leicht ausgewechselt werden kann.

Die Anordnung des Sehschlitzes ist aus Fig. 2 zu ersehen, welche einen Schnitt senkrecht zur Stab-

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achse darstellt. Der Sehschlitz kann durch zwei Blenden 11 seitlich abgedeckt sein. An der Innenseite einer der beiden Blenden ist ein kurzes Drahtstück 12 angeschweißt, auf das ein Quarzröhrchen 13 aufgeschoben ist, welches den Abstand der Blenden 11 bei 5 der Wärmeausdehnung des Fangbleches konstanthält.

Der Fangschirm wird vorteilhaft aus einem wärmebeständigen Material, beispielsweise Wolfram, Molybdän oder Tantal, hergestellt und kann zusätzlich mit *° einer Flüssigkeit gekühlt werden. Die Flüssigkeitskühlung des Fangbleches kann dabei in den Kühlkreislauf der Heizspule einbezogen werden. Ferner ist es möglich, den Fangschirm doppelwandig auszuführen, so daß der gesamte Schirm zwischen den beiden Wandungen von Kühlwasser durchflossen wird. Ein solcher doppelwandiger Schirm könnte auch aus einem wärmebeständigen Kunststoff hergestellt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes für elektronische Zwecke, bei dem der Stab und eine ihn ringförmig umgebende und in Richtung seiner Längsachse as bewegliche Induktionsheizspule in einer Vakuumkammer angeordnet sind, dadurch gekennzeich net, daß die Heizspule bis auf einen zur Stabachse parallelen Sehschlitz mit etwa der Breite des Stabdurchmessers von einem an der Heizvorrichtung befestigten Fangschirm umgeben ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm tonnenförmig gewölbt ist, so daß der Abstand des Bleches vom Stab an den Enden des Bleches geringer ist als in der Mitte.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm aus Wolfram, Molybdän oder Tantal besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sehschlitz seitlich mit nach außen gerichteten Blendenblechen versehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm flüssigkeitsgekühlt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskühlung in den Kühlkreislauf der Spule einbezogen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm doppelwandig ausgeführt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm aus Kunststoff besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 972 408;
französische Patentschrift Nr. 1107 076.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen