DE1243641B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterstaeben durch Ziehen aus der Schmelze - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL: BOId

BOIj

Deutsche Kl.: 12 c-2

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1243 641
S 82821IV c/12 c
12. Dezember 1962
6. Juli 1967

Es ist bekannt, einkristalline Halbleiterstäbe durch Ziehen aus einer, in einem Tiegel sich befindenden Schmelze herzustellen. Bei dem Podest-Verfahren (»Growth and Perfection of Crystals«, herausgegeben von Doremus, Roberts and TurnbuU, Verlag John Wiley & Sons, Inc., New York, und Chapman and Hall, Ltd., London, 1958, Aufsatz von Dash, S. 336) wird auf einem geschlitzten Halbleiterstab eine tropfenförmige Schmelze erzeugt, beispielsweise mit Hilfe der Induktionsheizung, dann wird aus dieser Schmelze nach Eintauchen eines einkristallinen Keimkristalls ein Einkristall gezogen.

Außerdem ist bereits bekannt, in einem mit Pulver aus Halbleitermaterial gefüllten Behälter an der Oberfläche der Pulverfüllung mit Hilfe einer Induktionsheizspule eine Mulde aufzuschmelzen, deren Wand aus festem Halbleitermaterial besteht. Aus der so hergestellten Schmelze wird durch die Spule hindurch ein Stab mit Hilfe eines Keimkristalles gezogen. Durch ein Fallrohr wird der Schmelzflüssigkeit in der ao Mulde pulverförmiges Vorratsmaterial zugeführt. Die Zufuhr dieses Vorratsmaterials ist regelbar.

Weiterhin ist bekannt, beim Ziehen eines Halbleiterstabes aus einem Tiegel der Schmelzflüssigkeit so viel stabförmiges Nachschubmaterial zuzuführen, daß die Höhe ihres Spiegels unverändert bleibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterstabes durch Ziehen aus einer Schmelze, die von festem Halbleitermaterial gehalten wird und die vermittels einer, eine lotrechte Achse aufweisenden Induktionsheizspule, durch die der Halbleiterstab nach oben herausgezogen wird, beheizt wird, wobei der Schmelze stets so viel neues Halbleitermaterial zugeführt wird, daß der Oberflächenspiegel der Schmelze gewahrt bleibt. Erfindungsgemäß wird die Schmelze zusätzlich zu der Induktionsspule, durch die der Halbleiterstab nach oben herausgezogen wird, noch von einer daneben angeordneten, ebenfalls eine lotrechte Achse aufweisenden Induktionsspule beheizt, durch die das neue Halbleitermaterial in Stabform zugeführt wird. Es ist günstig, das feste Halbleitermaterial zusätzlich von außen zu beheizen.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren verschiedene Vorteile auf. Mit dem Ziehen aus einem Quarz- oder Graphittiegel läßt sich zwar durch Regelung der Temperatur der Schmelze und/oder der Ziehgeschwindigkeit eine Regelung des Durchmessers des aufwachsenden Halbleitermaterials erzielen. Bei Verwendung eines einkristallinen Keimkristalls lassen sich auf diese Weise auch Einkristalle größeren Durchmessers her-Verf ahren zur Herstellung von Halbleiterstäben
durch Ziehen aus der Schmelze

Anmelder:

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

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat Wolfgang Keller,

Dr. phil. Eberhard Spenke, Pretzfeld

stellen. Das Verfahren weist aber den Nachteil auf, daß aus der beheizten Tiegelwand Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff, in die Schmelze eindiffundieren können. Bei hochschmelzenden Stoffen, wie z. B. Silizium, treten weiter Schwierigkeiten dadurch auf, daß die Tiegelwand bereits plastisch verformbar wird. Beim tiegelfreien Zonenschmelzen hingegen lassen sich nur mit Schwierigkeiten Einkristalle mit einem Durchmesser von mehr als 25 mm herstellen. Die Herstellung von Einkristallen von mehr als 35 mm Durchmesser ist so gut wie unmöglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen lassen sich Halbleiterstäbe größeren Durchmessers mit Leichtigkeit herstellen, wobei auch Einkristalle dieser Größe gezüchtet werden können. Eine Verunreinigung durch Eindiffusion von den Tiegelwänden kann ausgeschlossen werden, da diese selbst aus dem hochreinen Halbleitermaterial bestehen.

Außerdem werden ein gleichmäßiges Aufschmelzen des der Schmelzflüssigkeit zugeführten Nachschubmaterials und eine gleichmäßige Temperatur der Schmelzflüssigkeit gewährleistet.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 im Schnitt.

In einem Halbleiterblock 2 befindet sich eine Ausnehmung, an deren Boden eine Schmelze 3 lagert. Diese Schmelze wird durch zwei Hochfrequenzspulen 4 und 5 induktiv beheizt. Aus der Schmelze wird ein Halbleiterstab 6 nach oben herausgezogen, während der Schmelze ein anderer Halbleiterstab 7 zugeführt wird, wodurch der Oberflächenspiegel der Schmelze gewahrt bleibt. Wenn die beiden Halbleite,
stäbe den gleichen Durchmesser aufweisen, wie

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der Figur dargestellt, so muß der nachgeschobene Stab 7 die gleiche Geschwindigkeit aufweisen wie der Stab 6, der herausgezogen wird. Selbstverständlich kann der nachgeschobene Stab auch einen anderen, kleineren oder größeren Durchmesser aufweisen, was sich durch eine entsprechende Regelung der Nachschubgeschwindigkeit ausgleichen läßt.

Der nachgeschobene Stab 7 wird mit Hilfe der Induktionsheizspule 4 aufgeschmolzen.

Der herausgezogene Stab kann in bekannter Weise in Drehung um seine Stabachse versetzt werden, wodurch ein rotationssymmetrisches Aufwachsen erreicht wird.

Die den Induktionsspulen zugeführte Heizleistung kann etwa 5 kW betragen, die Drehzahl des herausgezogenen Stabes 10 bis 150 Umdrehungen pro Minute, z. B. 4O^3md"rehungen pro Minute.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Stabes durch Ziehen aus einer Schmelze, die von festem Halbleitermaterial gehalten wird und die vermittels einer, eine lotrechte Achse aufweisenden Induktionsheizspule, durch die der Halbleiterstab'näch^BeTieräüsgezogen wird, beheizt wird, wobei der Schmelze stets so viel neues Halbleiter^ material zugeführt wird, daß der uberflächenspiegel deT~ScEmelze gewahrt bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze^zusätzlich zu der Induktionsspule, durch die der HaIb-TeiFerstab nach oben herausgezogen wird, noch von einer daneben angeordneten, ebenfalls eine lotrechte Achse aufweisenden Induktionsspule beheizt wird, durch die das neue Halbleitermaterial in Stabform zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Halbleitermaterial zusätzlich von außen beheizt wird. '

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 973 231;
deutsche Auslegeschrift S 38055 VI/40d
(bekanntgemacht am 14.6.1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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