DE974100C

DE974100C - Verfahren zur Herstellung von Einkristallen grosser Homogenitaet aus einer Schmelze

Info

Publication number: DE974100C
Application number: DEB29814A
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl Phys Haehnlein
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1954-02-21
Filing date: 1954-02-21
Publication date: 1960-09-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Einkristallen großer Homogenität aus einer Schmelze Die Herstellung von hochwertigen Schichttransistoren verlangt ein kristallines Rohmaterial von großer Homogenität und Fehlerfreiheit. In einem sochen Material, das vorzugsweise aus Germanium, Silicium oder geeigneten intermetallischen Verbindungen besteht, die Halbleitercharakter haben, dürfen keine Kristallgrenzen vorkommen. Außerdem soll der Kristall keine Verwerfungen oder Versetzungen enthalten, da an solchen Stellen besonders leicht eine Rekombi'nation von Elektronenpaaren stattfindet und etwa in den Kristall eingeführte, nicht im thermischen Gleichgewicht befindliche Ladungsträger nur eine kurze Lebensdauer haben. Für gute Schichttransistoren ist aber ein Kristallmaterial erforderlich, in welchem die Lebensdauer solcher Ladungsträger zoo ,usec und mehr beträgt.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Einkristallen das Schmelzgut derart in einen Tiegel einzubringen, daß sich die Schmelze in horizontaler Richtung ausdehnen kann, wobei der Tiegel in horizontaler Richtung durch ein Hochfrequenzfeld so hindurch bewegt wird, daß Teile des Schmelzgutes über den Schmelzpunkt des Kristalls erhitzt werden.
Ferner ist ein Verfahren zum Züchten von Einkristallen bekannt, bei dem der Kristallisierungsprozeß derart geführt wird, daß ein Temperaturgradieret vom Boden. der Schmelze bis zu ihrer freien Oberfläche entsteht.
Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen läßt sich bei den bekannten Verfahren nicht vermeiden, daß durch die Keimbildung an der Tiegelwand Polykristalle hervorgerufen werden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Einkristallen großer Homogenität aus einer Schmelze, wobei eine enge Zone in einem Barren aus dem Schmelzgut aufgeschmolzen wird und diese in Längsrichtung durch den Barren, geführt wird und wobei der Barren so in einem Graphittiegel angeordnet ist, daß er sich bei dem Zonenschmelzen frei in horizontaler Ebene ausdehnen kann. Erfindungsgemäß wird das Schmelzgut mit dem Tiegel auf etwa 2oo° C unter dem Schmelzpunkt des Behandlungsgutes vorgewärmt. Bei der Herstellung von Einkristallen aus Germanium hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den gesamten Tiegel zunächst auf etwa 7oo bis 8oo° C zu erhitzen.
Durch die Anwendung des Zonenschmelzverfahrens läßt sich eine sehr enge Schmelzzone beim Einbringen der Dotierung verwenden, was zu einer äußerst homogenen Stö@rstellenverteälung über den ganzen Kristall des Schmelzl.ings führt. Bei einer sehr engen Wahl der Schmelzzone wird nämlich der übrige Teil des Tiegels kaum aufgeheizt. Die Wärmeableitung im Tiegel überwiegt die Wärmeabstrahlung an der Oberfläche des Schmelzlings. Die in diesem Zusammenhang einsetzende Keimbildung an der Tiegelwandung gibt zum Auftreten von Polykristallen Anlaß. Dies läßt sich durch eine Erhitzung des ganzen Tiegels auf eine solche Temperatur, daß ein für die Bildung von Einkristallen geeignetes Temperaturgefälle bestecht, vermeiden. Die zu wählende Temperatur hängt im wesentlichen von der Abstrahlung des betreffenden Tiegels, also beispielsweise von der Form und Größe desselben ab. Die Erhitzung des gesamten Tiegels kann beispielsweise durch eine übliche elektrische Aufheizung bewirkt werden, während das Aufschmelzen der Zone mittels eines Hochfrequenzfeldes durchgeführt wird. Es ist aber auch möglich, für die Erhitzung des gesamten Tiegels ein weiteres Hochfrequenzfeld zu benutzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von Einkristallen, großer Homogenität aus einer Schmelze, wobei eine enge Zone in einem Barren aus dem Schmelzgut aufgeschmolzen wird und diese in Längsrichtung durch den Barren geführt wird und wobei der Barren so in einem Graphittiegel angeordnet ist, daß er sich beim Zonenschmelzen frei in horizontaler Ebene ausdehnen kann, dadurch geke»nzeichnet, daß das Schmelzgut mit dem Tiegel auf etwa 2oo° C unter dem Schmelzpunkt des Behandlungsgutes vorgewärmt wird. 2: Verfahren zur Herstellung von Einkristallen aus Germanium nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Tiegel zunächst auf etwa 7oo bis 8oo° C erhitzt wird.