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Herstellung von Einkristallen durch gerichtete Erstarrung einer Schmelze

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017532D
Original Publication Date: 2001-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23

Publishing Venue

Siemens

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Authors:
Berthold Thomas [+details]

Abstract

Bei der Herstellung von einkristallinen Wafern ist das Verhältnis von Arbeitsschritten zur damit erreichbaren Anzahl der fertigen elektronische Bauelemente kostenentscheidend. Aus diesem Grund werden möglichst große Kristalle angestrebt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis der bekannten Technik der gerichteten Erstarrung ist es möglich, aus allen kongruent schmelzenden organischen oder anorganischen Materialien kostengünstig große Einkristalle, aber auch eutektischen Komposits mit einfachem Gerät herzustellen, aus denen sich beliebige Formen schneiden lassen. Im Stand der Technik werden für die gerichtete Erstarrung Gefäße verwendet, die in der Regel so tief sind wie breit. Die Zufuhr der Schmelzwärme erfolgt über die Wände und die Schmelzoberfläche, die Wärmeabfuhr über den erzeugten Kristall. Zu Beginn der Kristallzüchtung wird ein kleiner Keimkristall vorgelegt, der sorgfältig gekühlt werden muss während das Rohmaterial aufgeschmolzen wird, damit der Keim nicht auch komplett schmilzt. Dies bedeutet eine Wärmesenke mit geringer Ausdehnung, die Oberfläche des wachsenden Kristalls richtet sich in der Regel senkrecht zur Richtung des Wärmeflusses aus. Dadurch wird eine unerwünschte und nur schwer korrigierbare oder mit einer Qualitätsminderung einhergehende Krümmung der Wachstumsfläche bewirkt. Als aktives Kühlmittel an dem relativ kleinen Tiegelboden wird meist Helium eingesetzt.