PVT-Verfahren und Apparatur zum prozesssicheren Herstellen von Einkristallen

• Main Authors: Baumecker, Tomas, Viehmann, Karsten, Vogel, Lorenz, Schöler, Michael
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 29.05.2024
• 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

PVT-Verfahren zum prozesssicheren Herstellen von Einkristallen in einer Apparatur, die eine hoch erhitzbare Wachstumszelle (1), eine Prozesskammer (4), in der sich die Wachstumszelle (1) und eine die Prozesskammer (4) umgebende Heizeinrichtung (6) zum Erhitzen der Wachstumszelle (1) befinden aufweist, wobei ein Quellmaterial (2) und ein Keim (3) in die Wachstumszelle (1) eingebracht werden, die Prozesskammer (4) mit einem Prozessgas befüllt und die Wachstumszelle (1) erhitzt wird, so dass das Quellmaterial (2) sublimiert und am Keim (3) resublimiert wird, wobei das Prozessgas zum Teil oder vollständig aus einem reaktiven Gas besteht und dass die Prozesskammer (4) in einem Sicherheitsbehälter (8) angeordnet wird, wobei ein Zwischenraum (12) zwischen einer Außenwand (9) des Sicherheitsbehälters (8) und der Prozesskammer (4) mit einem Inertgas geflutet wird, um die darin befindliche Luft zu verdrängen, bevor die Sublimation des Quellmaterials (2) eingeleitet wird, und weiter dadurch, dass der Sicherheitsbehälter (8) einen Gassensor (17) aufweist, der in der Lage ist, das reaktive Gas zu detektieren und dass die Prozessgaszufuhr zur Prozesskammer (4) unterbrochen wird, wenn der Gassensor (17) das reaktive Gas im Sicherheitsbehälter (8) detektiert. 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.