DE1215109B - Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

deutsches '///znZWl· Patentamt Int. α..

BOId

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl,; 12 c- 2

Nummer: 1215 109

Aktenzeichen: S 64464IV c/12 c

Anmeldetag: 17. August 1959

Auslegetag: 28, April 1966

Es ist bereits ein Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial vorgeschlagen worden, bei dem eine Schmelzzone zwischen den beiden gehalterten Enden eines Halbleiterstabes in Richtung der Stabachse entlang geführt wird, die mittels induktiver Erhitzung durch eine von einem Hochfrequenzgenerator gespeiste, den Stab ringförmig umgebende Spule erzeugt wird, und bei welchem der in die Spule eingespeiste, von dem Durchmesser des Stabes abhängige Strom zur Steuerung einer Einrichtung verwendet wird, welche die beiden Halterungen in der Weise einander nähert bzw. voneinander entfernt, daß der Strom in der Hochfrequenzspule auf einen gewünschten Wert zurückgeführt wird, wobei der Blindstrom der Heizspule mit Hilfe einer parallelgeschalteten Kapazität auskompensiert wird.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Verfahrens, die erfindungsgemäß dadurch erreicht wird, daß ein gewünschter Stabdurchmesser durch Einstellung der Frequenz des Hochfrequenzgenerators eingestellt wird.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es ist das Prinzip der Durchmessereinstellung und -regelung schematisch dargestellt. Ein Halbleiterstab 2 ist an seinen Enden in zwei Halterungen 3 und 4 fest eingespannt, von denen die obere 4 in Achsrichtung des Stabes bewegt werden kann. Eine Spule 5 ist um den Halbleiterstab herumgelegt und erzeugt durch induktive Erhitzung eine Schmelzzone 6. Zwecks Kompensation des Blindstromes ist der Spule 5 eine Kapazität 7 parallel geschaltet. Die Spule 5 und die Kapaziät bilden somit einen sekundären Schwingkreis (im folgenden Heizkreis genannt), der an die Ausgangsklemmen 8 eines Hochfrequenzgenerators 9 angekoppelt ist. Der Hochfrequenzgenerator arbeitet zweckmäßigerweise auf einer Flanke der Resonanzkurve des Heizkreises. Der Generator 9 wird an den Klemmen 10 vom Netz her eingespeist. Ein Drehknopf 11 soll symbolisieren, daß die Frequenz des Hochfrequenzgenerators 9 einstellbar ist.

Der Anodenstrom des Generators ist von der aufgenommenen Leistung des Heizkreises abhängig und damit von dem Durchmesser des Halbleiterstabes, da eine Änderung des Stabdurchmessers eine Änderung der Koppelung zwischen Spule 5 und Schmelzzone 6 bewirkt. Eine solche Änderung des Anodenstromes wird durch das Meßgerät 12 angezeigt und ruft an dem Widerstand 13 einen Spannungsabfall hervor. Dieser Widerstand wird so eingestellt, daß ein Anodenstrom, wie er sich bei dem gewünschten Durch-

Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von
Halbleitermaterial

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr. Wolfgang Keller, Pretzfeld

messer des Halbleiterstabes einstellt, einen Spannungsabfall gleich der Spannung der Batterie 14 bewirkt. Dies führt dazu, daß das gepolte Relais 15 in Ruhestellung liegt.

Ändert sich nun der Stabdurchmesser, so ändert sich auch der Anodenstrom und damit der Spannungsabfall an dem Widerstand 13. Das Relais 15 zieht an, der Kontakt 16 schließt in der einen Richtung und schaltet den Motor 17 ein. Über ein Zahnrad 18 wird eine Zahnstange 19 betätigt, mit deren Hilfe die obere Stabhalterung 4 entweder der unteren Stabhalterung 3 genähert oder von dieser entfernt wird. Durch entsprechende Polung von Relais 15 und Motor Ϊ7 läßt sich erreichen, daß der Motor 17 immer in der richtigen Richtung umläuft, d. h., daß bei zu großem Stabdurchmesser ein Abziehen und bei zu kleinem Stabdurchmesser ein Stauchen der Schmelzzone erfolgt. Auf diese Weise kann man also beim Zonenschmelzen von Halbleiterstäben mit der Erzielung eines definierten Durchmessers rechnen.

Wie sich nun bei näherer Untersuchung des Verfahrens herausstellte, besteht bei gegebenem Heizkreis und konstanter Kopplung zwischen Heizkreis und Generator ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Generatorfrequenz, Anodenstrom und Stabdurchmesser. Man kann also durch Einstellen bestimmter Werte von Frequenz und Anodenstrom bestimmte reproduzierbare Stabdurchmesser erzwingen. Die Frequenzskala des Generators kann gleich in Durchmesserangaben geeicht werden. Es zeigte sich, daß der Stabdurchmesser wesentlich intensiver auf eine Frequenzänderung als auf eine Stromänderung reagierte. So trat bei einer Frequenzänderung von 1% nach oben oder unten eine Veränderung des

609 560/333

Durchmessers von etwa 6 % auf. Demgegenüber veränderte eine Anodenstromabweichung von 5% den Stabdurchmesser nur um etwa 1%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Halbleitermaterial, bei dem eine Schmelzzone zwischen den beiden gehalterten Enden eines Halbleiterstabes in Richtung der Stabachse entlanggeführt wird, die mittels induktiver Erhitzung durch eine von einem Hochfrequenzgenerator gespeiste, den Stab ringförmig umgebende Spule erzeugt wird, und bei welchem der in die Spule eingespeiste, von dem Durchmesser des Stabes abhängige Strom zur Steuerung einer Einrichtung verwendet wird, welche die beiden Halterungen in der Weise einander nähert bzw. voneinander entfernt, daß der Strom in der Hochfrequenzspule auf einen gewünschten Wert zurückgeführt wird, wobei der Blindstrom der Heizspule mit Hilfe einer parallelgeschalteten Kapazität auskompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein gewünschter Stabdurchmesser durch Einstellung der Frequenz des Hochfrequenzgenerators eingestellt wird.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 1153 908.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 560/333 4.66 © Bundesdruckerei Berlin