Anordnung und Verfahren zur Herstellung eines Kristalls aus der Schmelze eines Rohmaterials sowie Einkristall

• Main Authors: BUENGER, THOMAS, BUTTER, MICHAEL, EICHLER, STEFAN, RUEHMANN, RICO, SCHEFFER-CZYGAN, MAX
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 11.12.2008
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; METALLURGY; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL

Eine Anordnung (1) zur Herstellung eines Kristalls aus der Schmelze (16) eines Rohmaterials umfasst: einen Ofen mit einer ein oder mehrere Heizelemente (20, 21) aufweisenden Heizvorrichtung, die zur Erzeugung eines in einer ersten Richtung (18) gerichteten Temperaturfeldes (T) in dem Ofen eingerichtet ist, eine Vielzahl von Tiegeln (14) zur Aufnahme der Schmelze, die nebeneinander in dem gerichteten Temperaturfeld angeordnet sind, und eine Einrichtung (21a, 21b, 24, 26) zur Homogenisierung des Temperaturfelds in einer Ebene senkrecht zu der ersten Richtung in den wenigstens zwei Tiegeln. Ein entsprechend hergestellter Kristall weist eine Verteilung der Versetzungsdichte auf. Die globale Standardabweichung (sigmaglobal) einer die Versetzungdichte repräsentierenden Ätzgrubendichte (epd) in dieser Ebene beträgt weniger als 23% von einem mittleren Wert der Ätzgrubendichte. Der Kristall kann alternativ oder zusätzlich eine Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands aufweisen, wobei eine globale Standardabweichung (sigmaglobal) in der Ebene weniger als 5,3% von einem mittleren Wert des spezifischen Widerstands für den Kristall beträgt. Der Kristall kann in speziellen Weiterbildungen ein Einkristall sein und/oder GaAs als Halbleitermaterial umfassen. The arrangement (1) comprises a furnace having a heating device. The heating device has one or multiple heating elements, and is equipped to generate a temperature field in the furnace directed in a direction. Multiple crucibles (14) adjacent to each other are provided in the directed temperature field for receiving a melt (16). A device is also provided for homogenizing the temperature field in a plane perpendicular to the direction in the two crucibles, and has a filling material arranged in a gap between the crucibles, where the filling material causes an anisotropic thermal conduction. Independent claims are included for: (1) a method for producing a crystal from the melt of a raw material, which involves utilizing an arrangement, and introducing a raw melt into a furnace arranged parallel to crucibles, producing an aligned temperature field in every crucible in a direction, homogenizing the temperature field in a level perpendicularly to the direction, based on a filling material, which is introduced into a gap between the crucibles or by generating traveling magnetic fields, on which the raw melt is operated in the furnace, and adjusting the solidification of the raw melt for the formation of the crystal; and (2) a crystal, which comprises a semiconductor material of gallium arsenide, where the semiconductor material has an arrangement of the dislocation density, and the crystal is a monocrystal.