DE1152269B - Device for crucible-free zone melting of a semiconductor rod in a vacuum chamber - Google Patents
Device for crucible-free zone melting of a semiconductor rod in a vacuum chamberInfo
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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.In a known production method of highly purified single-crystal semiconductor rods by crucible-free zone melting, the rod with the heating device is placed in a high vacuum chamber. In this process, semiconductor material may be evaporated from the melting zone, that can be deposited on the walls of the vacuum chamber. As the number of When passing through zones, the precipitation becomes thicker and forms a solid layer with a porous surface. At the Replacing the finished rods, the vacuum chamber must be opened; the porous one takes Precipitation air, which increases the time for a subsequent evacuation considerably will. Furthermore, moisture also settles in the pores with the air, which leads to evacuation Flaking of the precipitate can result. The flaked parts can be in the vacuum chamber be whirled around and carry impurities onto the rod. In addition, the in Cleaning of the chamber walls from the precipitate, which is necessary at certain time intervals, is an additional one Expenditure.
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.It is already known a device that a deposit of evaporated material on the To prevent observation window of a vacuum chamber. It consists of one in the chamber above The rotating drum arranged in the observation window, its bottom and cover plate with slots is provided. It thus obstructs the unobstructed view of the chamber; because the view is only temporarily through the viewing slits released. The time intervals are so short that the eye simulates a clear view will. However, the objects appear according to the part that is cut out of the disk by the slit is darker to the total area of the disk, making the observation of a melt zone significant would disturb. The entire arrangement also requires considerable effort. These disadvantages can be avoided with the invention.
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.Accordingly, the invention relates to a device for crucible-free zone melting of a semiconductor rod for electronic purposes, in which the rod and a ring surrounding it and in the direction its longitudinal axis movable induction heating coil are arranged in a vacuum chamber. According to the invention is the heating coil except for a viewing slit parallel to the rod axis with about the width of the rod diameter surrounded by a protective screen attached to the heater.
Der Fangschirm wird vorzugsweise zylinderförmig gebogen oder auch tonnenförmig gewölbt konzen-Einrichtung zum tiegelf reienThe catch screen is preferably bent in the shape of a cylinder or also arched in the shape of a barrel, concave device to the pan-free
Zonenschmelzen eines HalbleiterstabesZone melting of a semiconductor rod
in einer Vakuumkammerin a vacuum chamber
Anmelder:Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Ludwig Sporrer, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenLudwig Sporrer, Erlangen,
has been named as the inventor
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.Irish arranged around the staff. It can advantageously have the roughest possible surface on the inside so that the peeling off of the collected coating is prevented. It can be exchanged for cleaning be attached.
Weitere Einzelheiten sind aus der Zeichnung zu ersehen, in welcher ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist.Further details can be seen from the drawing, in which an embodiment of the invention is illustrated.
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.Fig. 1 shows a section in the direction of the rod 2 through part of the heating device in which a barrel-shaped arched catch plate 3 is arranged around the heating coil 4. The one with high frequency AC powered heating coil 4, which is designed here as a flat coil with three turns, encloses the semiconductor rod 2 and can be moved in the direction of the rod axis. The coil consists z. B. of silver tubes, which are from the cooling water, which is fed through the power supply 5 and through the Current discharge 6 flows away, flowed through. The catch plate 3 encloses the heating coil 4 and the Melting zone 7 and is curved so that the melting zone is largely enclosed. From the lower At the edge of the catch plate, two parallel cuts are made to about the middle at a distance of about 1 cm; the strip 8 exposed in between is bent outwards and provided with a bore. The strip 8 is screwed to the power supply 5 so that the catch plate by loosening this screw connection can be easily replaced.
Die Anordnung des Sehschlitzes ist aus Fig. 2 zu ersehen, welche einen Schnitt senkrecht zur Stab-The arrangement of the viewing slit can be seen in Fig. 2, which shows a section perpendicular to the rod
309 649/217309 649/217
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. axis represents. The viewing slit can be covered laterally by two diaphragms 11. On the inside A short piece of wire 12 is welded to one of the two diaphragms, onto which a quartz tube 13 is pushed is, which keeps the distance between the diaphragms 11 constant at 5 of the thermal expansion of the catch plate.
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.The safety screen is advantageously made of a heat-resistant material, for example tungsten or molybdenum or tantalum, and can also be cooled with a liquid. The liquid cooling the catch plate can be included in the cooling circuit of the heating coil. Further it is possible to make the catch screen double-walled, so that the entire screen between the cooling water flows through both walls. Such a double-walled screen could can also be made from a heat-resistant plastic.
2020th
Claims (8)
Deutsche Patentschrift Nr. 972 408;
französische Patentschrift Nr. 1107 076.Considered publications:
German Patent No. 972,408;
French patent specification No. 1107 076.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE1802524B1 (en) * | 1968-10-11 | 1970-06-04 | Siemens Ag | Device for crucible-free zone melting of a crystalline rod, in particular a semiconductor rod |
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| FR1107076A (en) * | 1953-02-14 | 1955-12-28 | Siemens Ag | Method and device for processing a semiconductor crystal assembly |
| DE972408C (en) * | 1955-05-19 | 1959-07-16 | Zeiss Carl Fa | Device for keeping observation windows free of fog in vacuum evaporation systems |
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1959
- 1959-04-28 DE DES62800A patent/DE1152269B/en active Pending
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1960
- 1960-03-18 BE BE588836A patent/BE588836A/en unknown
- 1960-03-31 GB GB1140160A patent/GB908729A/en not_active Expired
- 1960-04-20 CH CH441060A patent/CH388635A/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1802524B1 (en) * | 1968-10-11 | 1970-06-04 | Siemens Ag | Device for crucible-free zone melting of a crystalline rod, in particular a semiconductor rod |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| BE588836A (en) | 1960-07-18 |
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