DE2529366A1

DE2529366A1 - Vorrichtung zum stuetzen eines kristallinen stabes

Info

Publication number: DE2529366A1
Application number: DE19752529366
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Chem Dr Herzer; Helmut Dipl Ing Zauhar
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1975-07-01
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1977-01-20
Also published as: JPS526310A; US4060392A

Description

Vorrichtung zum Stützen eines kristallinen Stabes.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung ssun Stützen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halbleiterstabes,während des tiegelfreien Zonen schffielzens·

Bt* im bal-amitcm Vorfahren des tiegelfrei«!! Zonenschm&lzens wird polykri&t;?liin.:=s Halbleitermaterial mit Hilfe von Keimkristallen in jUnkristal j e überführt, indem mit einer geeigneten Heizvorrichtung, bei üpieJ.Dveise einer IncJnktionKHpulo, der Stab, beginnend an der Kaintkristo.ll-Stab-Kontr-ktste.ile aufgoschmolünn und durch eine Rola— ti vhev.'ojy.ir.o des stabföriniQen Körpers gogen die Heisr.vorrichtung die— co ScliMolv-v.one unter Aufnahme- der Verunreinigungen über die volle luiige dos Stabe« gezogen wird.

JV;-.! der· V,* c :'t orve rarbei tun g von Halbleitorraverial zu Kalbleiterbau- cl'..-i'3:iti-n vi i'lcen sich V^iutul Ibrnfehler, vie etwa Versetzungen, be~ se λ el <s rs nachtoilia auö, da sie in&besondore die Lebensdauer der Mir-oritätcntr.^ger verringern.

'Cine verbreitete Methode, versci-iunrjijfreio ll-iibieiter zu Kichon, beijtok'u da- in, vor de;a .letzten iiurchgang der ßchßelKzone durch den Κ.·,Ί blei lci r-xnb ₃ de.rion Querschnitt in unc:xttelbareJ' Kähe der Vori:cl,-->el;'.Miio.j.:/.'f.-llo u.i t den¹ Keirkrintail zu vf>rftnijen. Durch diese Eini.--^:.-.nür..?ii-: ::%*i ^v-IiO-i Kciukrl; ta! 1 und HaJ blcü-cr^tcb läßt sich die Aus- '.--■>■·&:!.■':.-J-->.r. ίου ViA-i-tKUiipcn ü-λβ £-:u\ Iv«jir:kriö-;&11 in den Halbleitorstab

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' Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß diese Einschnürung dem Gewicht uni der Länge des auf dem Keimkristall aufstehenden Halbleiterstabes enge Grenzen setzt. Gerät ein Stab von großer Länge oder hohsm Gewicht durch äußere Einwirkungen in Schwingungen, so besteht die Gefahr des Abtropfens der flüssigen Schmolzzone bzw, des Abbrechens des Stabes an der verengten Stelle.

Aus der deutschen Offenlogungsschrift 1 519 901 ist es bekannt, die vertikale koaxiale Halterung des mit dem Keir-ikristall versehenen Stabendes mit einer relativ zur Halterung axial verschiebbaren Hülse zu versehen, an deren, dem Halbleiterstab zugewandten Rand sich mindestens drei Stützen im gleichen Winkelabstand voneinander befinden. Die starr angebrachten Stützen halten den Halbleiterstab im kegelförmigen Übergangsstück, da dieses aber in der Regel nicht ideal gleichförmig aufwächst, ist hierdurch eine gleichmäßige Druckausübung nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung war es, eine wirksamere mechanische Unterstützung des aufwachsenden einkristallinen Stabtoiles zu entwickeln.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Stützen eines kristallinen Stabes, insbesondere Halblciterstabes, während des tiegelfreien Zonenschmelzens erreicht, die aus einem auf der unteren Drehwello einer Zonenziehanlage aufsitzenden Gewindebolzen mit an seinem, zur Aufnahme eines Keimkristalls aufgebohrten oberen Ende angebrachten zwei oder mehreren aufklappbaren Schwenkarmen und einem in vertikaler Richtung verstellbaren, den Gewindebolzen koaxial umschließenden Ring besteht.

Vorteilhaft sind die Schirenkarme außen abgerundet und so am oberen Ende des Gewindebolzens befestigt, daß sie eingeschwenkt dessen Querschnittfläche einnehmen, also nicht über dessen äußere koaxiale Begrenzung hinausragen. Die Schvenkarme werden an ihrem freien Ende bevorsugt schaufeiförmig ausgebildet, wobei in diesen schaufeiförmig ausgebildeten Teilen der Schwenkarnie ein oder mehrere Justierschrauben eingepaßt worden können, die es ermöglichen, auch beispielsweise unregelmäßig aufwachsende Stäbe wirkpam zu unterstützen.

609883/0548 ORIGINAL INSPECTED

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VeAtorc Einzelheiten und Vorteile v;srd«n an einem Ausführungsbei- &\i\ el anhand der Zeichnung näher erläutert.

Ein r.uitallischc? , beispiolsv;eise stählerner Gewindebolzen 1 wird voi "i!«r>v,eise mittels ein·;:;; unteren konischen Teils 2 in die untere drohende Welle 3 einer Zo*-enziehanl{uje gesteckt, und durch einen Stift 4 in öinoi· Nut 5 der unteren Volle 3 gesichert. Das obere Ende6 dos Gewindebolzens 1 ist so aufgeführt, daß zwei oder mehr Sciivri.'.ikarnc 7 durch Stifte 8 daran befestigt werden können. Die Scliv/«ri^l-n.rnie 7 s-'ind außen abgerundet, zur Drehach ε^β konisch verjüngt un-.ϊ ntjhraon ei iv;i<?.•schwenkt die Querschnittsflache des Gewindebolzens 1 ein. An ihrem oberen freien Ende gehen die Schvenkarrae 7 in Schaufeln 9 über, in denen Justierschrauben 10 cincj&paiSt sind.

An ücintu oberen linde 6 ist der Gewindebolzen J. zwischen den Schwenkarmen 7 aufriobohrt, um «inon Keinskri stall 11 ;-.uf isunehrien, auf den übr-r C-in Einschnürung 12 und das kep eiförmige Übergangsstück 13 der krL:-LaIline Str.b lh. aufwi-ichst.

Auf df>M Gtiwindobolzcn 1 ist eine, vorzugsweise aus Messing gefertigte i?inf!r.ii!tter 15 aufgeschraubt, die mit einen p'eststellbolzen 16 an~ gr-!-,,-.;11en werden kann. An der Oberseite der Ringmutter 15 ist eine rinfiförnige Nut 17 ausgebildet, in die ein Kugellager 18 eingepaßt if-i: « Dan Kuciollaoor 1°' trügt einen, den Gewindebolzen 1 koaxial urascM i.eiionden Ring 19, %,-elcher durch die Abdeckung 20 gegen abtrop.iem!«s flüssiges 5tabmatci"ial, boispielsvreise Silicium, geschützt ir.t.

Die Ai'bcitsweise der Stützvorrichtung gestaltet sich wie folgt:

Tin K:■-'« > :*cvj rital 1 11 vird in das auf gebohrte obere? Ende 6 des auf der Drch.j el ■;.?·. 3 der Zonenziehanlage aufsitzenden Gewindebolzens 1 gesteckt ι Die P.inrj.Mutter 15 ist hierbei auf dem Gei/indebolzen 1 ganz nach unten ciesehiWibt, so daß die" Schwoiikarme 7 über die ringförmige Fassung 19 r-i-eh ufifci-;n hsugcn« Jetzt %/irü arir Zie!*_tpro2;e«i begonnen und in der behsniiien V'eisG fortgeführt, bis ein Siliciumstab j4 von einigen Zenti-

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meiern Länge gezüchtet ist» Zu dienern Zeitpunkt wird durch Einrasten eines Artaos 21 durch den Feststcllbol2-en l6 die Ringmutter 15 so angehalten, daß sie sich nicht mehl" mit dem Gewindebolzen 1 mitdrehen kann und sich infolgedessen auf dem Gewindebolzen 1 in die Höhe schraubt. Die dadurch ebenfalls in die Höhe bewegte ringförrjige Fassung 19 schwenkt nun die Schwenkarme 7 in die Höhe und danit die Stützschaufel 9 am oberen Ende der Schwenkarme 7 langsam an das kegelförmige Übergangsstück 13 des Siliciumstabes l4 heran. Aufgrund des abnehmenden Anstellwinkels zwischen Schwenkarmen 7 und ringförmiger Fassung 19 geht das Bei schwenken der Schwenkarme 7 trotz konstanter Drehzahl der unteren Well 3 immer langsamer vor sich. JJine fest versteifte Stützwirk.ung wird insbesondere durch die konische Verjüngung dos unteren Teils der Schwenkarme 7 erreicht. Durch entsprechendes Nachdrehen der Justierschrauben 10 in den Schaufeln 9 der Schwenkarme 7 können auch ungleichmäüig aufgewachsene Stäbe gut gehalten werden*

Die erfindungsgeraäße Vorrichtung ermöglicht die Züchtung von einkristallinen Stäben von großer Länge und großem Durchmesser. Stäbe, die unter Einsatz der erfindungsgeraäßen Vorrichtung gezogen werden, zeichnen sich durch eine hohe Kristallqualität aus, da keine Undefinierten Bewegungen im asymmetrischem Toraperaturfeld bzw. Hochfrequenzfeld auftreten können. Andererseits empfiehlt sich der Einsatz der erfinduncjS" gemäßen Vorrichtung aber auch dann, wenn der wiedererstarrende einkristalline Stabteil zur Erzielung eines gleichmäßigen Verlaufs des spezifischen Widerstandes definierten und stabilisierten exzentrischen Drehbewegungen j wie insbesondere RosettcnbeweQur.gen, gegen die Heizeinrichtung ausführen soll.

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Claims

Patent ansprüche

1) Vorrichtung y.nia Stützen eines kristallinen Stabes, insbesondere 'IrOM.o-itevKta'ißs, während des tiegelfreien Zonenschmelzcns, beri'h.md uns einem auf der unteren Drehwelle einer Zonenziehan— lane aufsitzenden Gewindebolzen mit an seinem, zur Aufnahme eines K'-i: ■-■',rri:;talJ κ auf gebohrten, oberen Ende angebrachten zwei oder rcc-hroren aufklappbare« Schwenkarmen und einem in vertikaler Richtung verstellbaren, den Gewindebolzen koaxial umschließenden Ring.

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schvonkarme außen abgerundet sind und ο j ngciiclivi'iikt die Qucrschnittsf lache des Gewindebolzens einr.fihr.icrt*

3) Vorrichtung no.ch Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gek c η η ζ e i c h η e t , daß die Schvenkarrae an ihi'em freien Γ-udD schaufel i'-ürinig ausgebildet sind.

4) Vorrit-hturiy n--ich Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet , daß ia den schaufeiförmig ausgeoildeten Teilen ciür Kchweakarpi» Justierschrttuben eingepaßt sind.

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