PVT-Verfahren und Apparatur zum prozesssicheren Herstellen von Einkristallen

• Main Authors: Baumecker, Tomas, Viehmann, Karsten, Vogel, Lorenz, Schöler, Michael
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 16.03.2023
• 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

Um in einem PVT-Verfahren Wasserstoff als Prozessgas einzusetzen bedarf es einer besonderen Sicherung, um das Verfahren prozesssicher durchführen zu können.Eine Apparatur zur Durchführung des PVT-Verfahrens besteht aus einer hoch erhitzbaren Wachstumszelle (1), die in einer Prozesskammer (4) angeordnet ist, deren Wandung aus einem hitzebeständigen Quarzglas besteht. Über ein Einlassventil (5) wird die Prozesskammer (4) mit Wasserstoff befüllt. Eine Heizeinrichtung (6) besteht aus einer Induktionsspule (7), die die Prozesskammer (4) auf Höhe der Wachstumszelle (1) umgibt und die Wachstumszelle (1) auf über 2.000 °C bis zu 2.400 °C erhitzt.Die Verwendung von Wasserstoff bringt aber das Problem mit sich, dass bei einem nicht ganz auszuschließenden Bruch des Quarzglases der Prozesskammer (4) der Wasserstoff sich mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft mischt, so dass ein zündfähiges Gasgemisch entsteht, das sich an den heißen Teilen der Apparatur sogleich entzünden würde.Die Prozesskammer (4) ist daher von einem Sicherheitsbehälter (8) umgeben, der mit einem Inertgas befüllt wird. The aim of the invention is to use hydrogen as a process gas in a PVT method. For this purpose, a special safeguard is required in order to be able to carry out the method in a safe manner with regard to the process. A device for carrying out the PVT method consists of a highly heatable growth cell (1) that is arranged in a process chamber (4), the wall of which consists of a heat-resistant quartz glass. The process chamber (4) is filled with hydrogen via an inlet valve (5). A heating device (6) consists of an induction coil (7) which surrounds the process chamber (4) at the height of the growth cell (1), and the growth cell (1) is heated from over 2,000 °C up to 2,400 °C. The use of hydrogen, however, presents the problem of the hydrogen mixing with the oxygen of the ambient air in the event of a possible crack in the quartz glass of the process chamber (4) such that a combustible gas mixture is produced which would be instantly ignited on the hot parts of the device. The process chamber (4) is therefore surrounded by a safety container (8) which is filled with an inert gas.