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Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere Legierungsvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere eine Legierungsvorrichtung, bei der mindestens drei zylindrische oder prismatische, mit ihren Stirnflächen säulenartig aufeinandergestellte querschnittsgleiche Körper, von denen mindestens einer als Behälter für zu bearbeitende Halbleiterkristalle, Halbleiterlegierungssysteme u. ähnl. Haltleiterhalbfabrikate verwendet ist, durch einen gegen Luft abzuschliessenden Behandlungsraum, z. B. durch ein evakuiertes oder mit Schutzgas gefülltes, insbesondere beheiztes Behandlungsgefäss, unmittelbar hintereinander in einer Führung transportiert werden.
Die Erfindung sieht dabei vor, dass sowohl an der Eintritts-als auch an der Austrittsstelle der Vorrichtung für die in Richtung ihrer Achse zu verschiebenden Körper mindestens drei hintereinander angeordnete, aus elastischem Stoff bestehende und als Flachringe geformte Dichtungslippen vorgesehen sind, die einerseits mit ihrem Aussenrand mit der Wand des Behandlungsgefässes gasdicht verbunden sind, anderseits der Mantelfläche der hindurchwandemden Körper dicht anliegen und mindestens zwei der Dichtungslippen sowohl im Eintrittsbehälter als auch im Austrittsbehälter einen kleineren Abstand, als es der Höhe der einzelnen Legierungsformen entspricht, besitzen.
Auf diese Art und Weise wird mit Sicherheit erreicht, dass die Dichtungslippen mit einem auf die Höhe der hindurchzuschiebenden Körper abgestimmten Abstand hintereinander angeordnet sind, so dass während des Betriebes der Anordnung stets einer der die Anordnung durchwandernden Körper zusammen mit mindestens einer der Dichtungslippen sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsstelle der Körper einen gasdichten Abschluss ergibt.
Zunächst soll das Wesentliche der Erfindung an Hand eines Durchlauflegierungsofens, der in Fig. l schematisch dargestellt ist, beschrieben werden. Die Fig. 2, 3 und 4 beziehen sich auf Einzelheiten des in Fig. 1 dargestellten Legierungsofens.
Bei der Serienfertigung ist man bestrebt, den Legierungsvorgang möglichst unter Verwendung von Durchlauföfen vorzunehmen. Die zu legierenden, aus Halbleiterkristall und Legierungsmetall bestehenden Systeme sind dabei zweckmässig in kapselartigen Legierungs- oder Kontaktierungsformen untergebracht, die vor allem den mechanischen Schutz der empfindlichen Halbleiterkristalle gewährleisten. Einzelheiten über derartige Legierungs- oder Kontaktierformen sind an dieser Stelle nicht erforderlich. Es genügt, festzustellen, dass es sich hier um in den meisten Fällen zylindrische, manchmal auch prismatische Körper handelt, wie sie beim Betrieb der erfindungsgemässen Anordnung durch diese hindurch geschoben werden sollen. Sie bestehen aus temperaturbeständigem Stoff, insbesondere Metall, Metalloxyd oder Graphit.
In vielen Fällen sind diese Formen nicht vollständig abgeschlossen, um Behandlungsgasen den Zutritt zu dem zu legierenden System zu gestatten bzw. falls eine Evakuierung beabsichtigt ist, eine vollständige Entfernung von Gasresten von der Halbleiteroberfläche zu ermöglichen.
Beim Betrieb einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ist es gewöhnlich so, dass die Säule der durch die Behandlungsvorrichtung hindurchzuschiebenden Körper aus einer Vielzahl gleichartiger und gleichdimensionierter, insbesondere auch mit gleichem Inhalt versehener Legierungsformen besteht.
Lediglich am Anfang und am Schluss des Verfahrens kann die Anwendung blinder, d. h. nicht mit den zu fertigenden Halbleitersystemen bestückter Legierungsformen oder anderer mit diesen formgleicher
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Hilfskörper zweckmässig sein. Die Verschiebung der hindurchzuschiebenden Körper kann durch besondere an der Vorrichtung vorgesehene Antriebmittel bewerkstelligt werden.
Es empfiehlt sich jedoch, stattdessen, vor allem dann, wenn die Vorrichtung das Durchlaufen der Körper durch ein Temperaturfeld mit von Normaltemperatur erheblich abweichenden Werten verbunden ist, die erforderliche Bewegung der Körper einfach dadurch vorzunehmen, dass man immer neue Körper nachschiebt. Weiterhin ist es zweckmässig, wenn das Behandlungsgefäss, insbesondere Legierungsofen, von der Eingangs- zurAustrittsstelle der Körper von einem geraden, an den Mantelflächen der zu verschiebenden Körper angreifenden System von Gleitführungen durchsetzt und ausserdem, wenn sich die Eintrittsstelle der Körper vertikal unterhalb der Austrittsstelle befindet, so dass die zu behandelnden Körper von unten nach oben durch die Vorrichtung geschoben werden.
Der in Fig. 1 dargestellte Legierungsofen besteht aus drei vertikal übereinander angeordneten rohrförmigen Behältern 1, 2, 3, wobei der mittlere, der eigentliche Behandlungsbehälter 2, beheizbar ist.
Die beiden äusseren Behälter 1 und 3 dienen zum Einschleusen der Legierungsformen. In ihnen sind die noch zu beschreibenden Dichtungslippen untergebracht. Der Behälter 2 kann evakuiert bzw. von einem Schutzgasstrom durchspült werden. Die erforderlichen Evakuierungspumpen bzw. Mittel zur Erzeugung der Schutzgasströme und auch die benötigten Mittel zur Überwachung der Evakuierung der Schutzgasströmung sowie der Temperatur sind in den Figuren nicht dargestellt. Es empfiehlt sich jedoch, die Zufuhr der Schutzgasströme bzw. die Evakuierung über direkt am Behälter 2 vorgesehene Zuführungen und nicht über die als Schleusen dienenden Behälter 1 und 3 vorzunehmen.
Die Führung im mittleren Behälter 2 besteht (mindestens) aus zwei Führungsschienen 4, dieum gleichzeitig die Beheizung des Behälters 2 vornehmen zu können-aus leitendem. hitzebeständigem Material, z. B. Molybdän oder Heizleitermaterial, bestehen und so an eine elektrische Spannungsquelle genügender Stärke angeschlossen werden können, so dass sie von dem den Ofen (Behälter 2) beheizenden elektrischen Strom, insbesondere in ihrer ganzen Länge durchflossen werden. Durch entsprechende Stromverzweigungen bzw. entsprechende Variation des elektrisch wirksamen Querschnittes der Schienen 4 kann das Temperaturfeld im Inneren des Ofens jeden gewünschten Verlauf erreichen.
Einzelheiten über die Ausgestaltung der Schienen 4 im Behälter 2, dem eigentlichen Ofen, sind in Fig. 2 dargestellt, die einen Querschnitt durch das System der beiden Gleitschienen 4 zeigt.
Die beiden im Beispielsfalle gleich langen und querschnittsgleichen Schienen 4 können entweder bezüglich der Heizstromquelle 25 hintereinander oder parallelgeschaltet sein.
Bei der in den Figuren dargestellten Vorrichtungen ist die parallele Schaltung gewählt, wobei die Schienen 4 mittels Schrauben 8 und Distanzierstücken 7 so miteinander mechanisch und elektrisch in Verbindung gehalten sind, dass sie gleichmässig mit Strom versorgt werden. Der durch die Distanzierstücke 7 und Schrauben 8 einstellbare Abstand der beiden (parallel zueinander angeordneten) Schienen 4 ist so gewählt, dass die Legierungsformen 5 stabil (d. h. ohne dass ein Kippen oder Verklemmen möglich ist) zwischen ihnen gehaltert sind, dass aber anderseits die gleitende Bewegung, in
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dert wird. Ausserdem ist es zweckmässig, wie in Fig. 2 dargestellt, die Querschnittsform der Schienen so zu wählen, dass sie den Mantel der Legierungsform teilweise umfassen.
Es empfiehlt sich ferner, zwischen den beiden Schienen 4 genügend Raum (z. B. die zwischen den Schienen vorgesehenen Spalten 9) offen zu lassen, damit die Evakuierung bzw. der Zutritt der Behandlungsgase zu den Legierungsformen nicht behindert wird.'Zum gleichen Zweck können die Legierungsformen mit Kanälen bzw. andern Öffnungen versehen sein, die zu den zu legierenden Systemen im Inneren dieser Legierungsformen führen.
Die beiden Behälter 1 und 3 dienen zum Ein-bzw. Ausschleusen der Legierungsformen 5. Sie sind im Beispielsfalle in gleicher Weise aufgebaut, wobei die aufbauenden Elemente, vom mittleren Behälter aus gesehen, spiegelbildlich angeordnet sind. Es genügt deshalb, Einzelheiten an Hand des Behälters 1 zu erläutern, der in Fig. 3 näher dargestellt ist.
Die Behälter 1 und 3 dienen vor allem der Aufgabe, das Eindringen von atmosphärischer Luft in den mittleren Behälter 2 möglichst zu unterbinden, so dass die Schutzgasversorgung bzw. die Evakuierung des mittleren Behälters genügt, um die während des Betriebes im Inneren des Behälters 2 erforderlichen atmosphärischen bzw. Vakuumbedingungen zu erzeugen.
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förmige, dicht aneinander gepresste Körper 16,18 gebildet, zwischen denen die Dichtungslippen 13, 14 mit ihrem Aussenrand gasdicht eingespannt sind. Die Innenwände dieser ringförmigen Körper dienen gleichzeitig als Führung. Sie können ebenfalls aus leitendem Material bestehen, wenn eine Vorheizung
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gewünscht ist.
Im Interesse der aus elastischem Material bestehenden Dichtungslippen. empfiehlt sich eine solche Vorheizung jedoch nicht, wenn diese, was aus Abdichtungsgründen besonders günstig ist, aus orga- nischem, elastischem Material, z. B. Gummi, Kautschuk, Silikongummi od. dgl. bestehen. Im Beispiel der Figur ist eine derartige Beheizung der beiden als Schleusen dienenden Behälter 1 und 3 nicht vorgesehen.
Die flachringförmigen Dichtungslippen können z. B. aus federndem, hitzebeständigem Material oder aus elastischem, gut gleitendem Kunststoff, z. B. Teflon oder Gummi, bestehen. Die Durchtrittsöffnungen der Dichtungslippen müssen immer etwas kleiner als der Querschnitt der Legierungsformen 5 sein und diesem in der Gestalt entsprechen. Auf diese Weise wird erreicht, dass sie der Mantelfläche der axial hindurchtretenden Legierungsformen 5 dicht anliegen.
Beim Einschleusen gelangen die in der Eintrittsstelle 10 des unteren Behälters 1 eingeschobenen Legierungsformen 5 zunächst in eine oder mehrere von Schutzgas durchströmte Vorkammern 11, die zusammen mit den ihnen zugeordneten Dichtungslippen 13 eine Spülschleuse bilden. Da die Temperaturbehandlung im Inneren des Ofens 2 unter Schutzgas erfolgen kann, genügt es, mehrere, d. h. mindestens drei Spülkammern im Behälter 1 und gegebenenfalls auch im Behälter 3 vorzusehen.
Die Spülung in den Spülkammern 11 erfolgt mittels eines Stromes aus Wasserstoffgas oder Inertgas.
Die Spülkammern 11 in einer Spülschleuse sind ferner bezüglich der Gasströmung mittels eines Rohrsystem 12 so hintereinander geschaltet, dass das Schutzgas zunächst ins Innerste der Kammern 11 und nach Durchfluss der Kammern in der Reihenfolge von innen nach aussen zuletzt in die äusserste Vorkammer 11 gelangt. Nachdem der Luftsauerstoff weitgehend durch das Schutzgas verdrängt ist, können die Legierungsformen, falls die Wärmebehandlung unter dem gleichen Gas vorgenommen wird, über eine wieder mindestens aus einer, vorzugsweise aus mehreren Dichtungslippen gebildete Dichtschleuse in den eigentlichen Ofen 2 eingeführt werden. Der Behälter 3 kann in der gleichen Weise wie der Behälter 1 aufgebaut sein, wobei die Reihenfolge der einzelnen Elemente sowie der Strömung des Schutzgases in der Spülschleuse umgekehrt angeordnet ist.
Soll die Wärmebehandlung der Halbleiterkristalle in den Legierungsformen unter Vakuum stattfinden, so muss das Schutzgas, das durch die Spülschleuse in die Legierungsformen eingetreten ist, wieder abgepumpt werden. Dementsprechend ist dann mindestens eine Evakuierungsschleuse im Anschluss an die Spülschleuse im Behälter 1 und vor der Spülschleuse im Behälter 3 vorgesehen. Es empfiehlt sich, die Evakuierung der Legierungsformen in mindestens 2 Stufen vorzunehmen, falls im eigentlichen Ofen ein niedrigerer Gasdruck ( < 10-2 Torr) vorgesehen ist.
Dementsprechend ist im Falle des in der in Fig. 3 dargestellten als Eintritts- bzw. in umgekehrter Reihenfolge als Austrittsschleuse vorgesehenen Behälter 2 bzw. 3 eine Vorevakuierungsstufe 15 und eine Feinevakuierungsstufe 17 vorgesehen. Nach dem Verlassen der letzten der Spülkammern 11 gelangen die Legierungsformen 5 über eine durch eine weitere Anzahl hintereinander angeordneter Dichtungslippen 14 gebildete Dichtschleuse in die Vorevakuierungskammer 15, in der durch eine laufende Vakuumpumpe ein Druck von etwa 10-1 Torr erzeugt wird. Über eine weitere Dichtschleuse mit den Dichtungslippen 16 werden dann die Legierungsformen in die zur Feinevakuierung der Legierungsformen dienende Kammer 17, in der ein Druck von etwa 10-3 Torr durch laufendes Abpumpen eingestellt ist, eingeschoben.
Der Druck in der Feinevakuierungsstufe entspricht zweckmässig etwa dem Druck im mittleren Behälter 2, der ebenfalls durch laufende Evakuierung eingestellt wird. Vor dem Eintritt in den Behälter 2 ist zweckmässig noch eine Kühlstufe 19 vorgesehen, welche bei empfindlichem Material für die Dich- tungsringe diese der Wirkung der im mittleren Behälter erzeugten Wärme entzieht. Zwischen dem Ofen 2 und der Feinevakuierungskammer 17 kann ausserdem ein (vor die Kühlstufe geschaltetes) Paket 18 weiterer Dichtungslippen sein.
Nach dem Durchlaufen des im Behälter l vorgesehenen Schleusensystems gelangen die Legierungsformen 5 mit den in ihnen untergebrachten Halbleiterkristallen bzw. zu legie- renden Systemen in den durch den mittleren Behälter 2 dargestellten Ofen und werden durch das dort herrschende Temperaturfeld hindurchgeschoben. Die Geschwindigkeit wird dabei so eingestellt, dass die Legierungsformen die für die Legierung notwendige Zeit innerhalb des Ofens verbleiben.
Das Ausschleusen der Legierungsformen erfolgt über den Behälter 3, der zweckmässig in seinem Aufbau dem Behälter 1 entspricht, wobei jedoch die einzelnen Elemente in umgekehrter Reihenfolge als im Behälter 1 angeordnet sind, so dass die aus dem Ofen in den Behälter 3 eintretenden Legierungsformen die einzelnen Kammern in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen, bis sie an dieAustrittsstelle aus dem Behälter 3 gelangen. Die Spülschleuse kann beim Austritt gegebenenfalls fortgelassen werden.
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In Fig. 4 ist eine zur mechanischen Beschickung der Eintrittsschleuse 1 geeignete Vorrichtung dargestellt, die unmittelbar unterhalb der Eintrittsschleuse 1 angeschlossen wird. Die Legierungsformen 5 werden in eine Rutsche 20 oder einen Rundtisch gebracht und gelangen in ein Rohr 21, welches sich unmittelbar an die Eintrittsstelle 10 des Behälters 1 fortsetzt.
Ein Stössel 22, der in gleichen Abständen zurückgezogen wird, lässt aus der Rutsche jedesmal eine neue Legierungsform 5 in das Rohr 21 gelangen und schiebt diese und damit die übrige bereits eingeführte Säule von Legierungsformen 5 jeweils um die Höhe einer Legierungsform nach oben. Zu diesem Zweck wird der Stössel 22 mittels eines rotierenden Exzenters 23 und einer Feder 24 zeitweise zurückgezogen, so dass je Umdrehung jeweils eine Legierungsform vor die Stirnfläche des Stössels rutscht. EineSperre 25 verhindert das Zurückfallen der Legierungsform 5 bei zurückgezogenem Stössel 22.
Zum Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird zunächst in die Führung der Vorrichtung eine Säule der zu verwendenden Legierungsformen (zweckmässig verwendet man zunächst Legierungsformen, die nicht mit den Halbleiterkristallen bestückt sind) oder ein oder mehrere mit den Legierungsformen querschnittsgleicher Hilfskörper eingeschoben, so dass die Führung von der Eintrittsstelle 10 bis zur Austrittsstelle des Behälters 3 vollständig von der Säule ausgefüllt ist. Anschliessend wird der mittlere Behälter 2 entweder auf das vorgesehene Vakuum gebracht, oder mit der gewünschten Schutzgasatmosphäre gefüllt.
Da die vorgesehenen Dichtungslippen zusammen mit den Legierungsformen 5 das Eindringen atmosphärischer Gase in den Behälter 2 weitgehend unterbinden, so ist dennoch bei Durchlaufvorrichtungen eine Änderung der im eigentlichen Behandlungsgefäss 2 eingestellten atmosphärischen Bedingungen bzw. Evakuierung prinzipiell unvermeidlich. Es ist deshalb zweckmässig, entweder stets für Nachfuhr frischen Schutzgases oder für laufende Evakuierung des Behälters 2 zu sorgen.
Nach oder während der Einstellung der atmosphärischen Bedingungen wird die Heizung im Behälter 2 eingeschaltet. Durch die vorherige Anbringung entsprechender Nebenschlüsse 6, die in Fig. 2 und in Fig. 1 dargestellt sind, wird die gewünschte Temperatureinstellung geregelt, was am einfachsten durch geeignete am Schienensystem 4 verteilte Thermokontakte überwachtwird. Beim Einfahren der (zunächst noch blinden) Legierungsformen werden zunächst die Gas-bzw. Vakuumbedingungen in den Behältern 1 und 3 und erst dann im Inneren des Behälters 2 eingestellt.
Gleichzeitig mit dem Einstellen der Gas-bzw. Vakuumbedingungen im Behälter 2 können die Schienen beheizt werden. Nach Einstellung der Temperatur- und Gasbedingungen werden in den Behälter
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in entsprechenden Zeitabständen eingeschoben, da die Zahl der pro Zeiteinheit eingeschobenen Legie- rungsformen gleichzeitig die Verweilzeit der einzelnen Legierungsformen im Ofen 2 und damit die Behandlungsdauer bestimmt.
Die im vorstehenden beschriebene Anordnung weist drei verschiedene Ausführungen von Schleusen
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entsprechen.nannten"Vakuum-"oder"Evakuierungsschleusen", von denen die Schleusen 15 und 17 in Fig. 3 ein typisches Beispiel sind. Weitere Ausführungsformen sind die"Spülschleusen", die"Flutsehleusen"und die "Dichtschleusen".
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dargestellten Anordnung gegeben, während die Schleusen 16 und 18 sogenannte"Dichtschleusen"sind.
Im folgenden soll das Wesentliche dieser Schleusenarten dargestellt werden.
Allen diesen Schleusen ist gemeinsam, dass sie Dichtungslippen besitzen, die gewisse auf die Höhe der Legierungsformen abgestimmte Abstände aufweisen. Unter dem Begriff "auf die Höhe der Legierungsformen abgestimmt"ist zu verstehen, dass mindestens eine Dichtungslippe durch eine der Legierungsformen verschlossen sein soll. Falls dann die Legierungsformen selbst gasdicht ausgebildet sind, ist der Gasaustausch zwischen den beiden Seiten der betreffenden Dichtungslippen unterbunden. Ist dagegen die Legierungsform nicht gasdicht (was bei den Spülschleusen ausgenützt wird), so strömt das Gas durch die Legierungsform hindurch und gelangt auf diese Weise von der einen zur ändern Seite der Dichtungslippe.
Die einzelnen Dichtungslippen sind, wie bereits bemerkt, ringförmige Flachkörper und können z. B. aus federndem, hitzebeständigem Material (z. B. aus einem hitzebeständigen Metall) oder aus elastischem, mechanisch widerstandsfähigem Kunststoff, z. B. Teflon- oder Silikongummi, oder auch aus Naturkautschuk bzw. Naturgummi bestehen. Die Durchtrittsöffnungen der Dichtungslippen für die Legierungsformen 5 müssen etwas kleiner als der Querschnitt der Legierungsformen sein und diesen in der Gestalt entsprechen, so dass sie den axial hindurchtretenden Legierungsformen 5 dicht anliegen.
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der Dichtungslippen einen kleineren Abstand, als es der Höhe der einzelnen Legierungsformen entspricht, besitzen. Dann erreicht man, dass stets eine der beiden Dichtungslippen von einer Legierungsform abge- schlossen wird.
Es sind allerdings noch zahlreiche andere Möglichkeiten der Abstimmung des Abstandes der einzelnen Dichtungslippen von einander auf die Höhe der einzelnen Legierungsformen denkbar, um zu erreichen, dass mindestens eine der Dichtungslippen durch je eine Legierungsform gasdicht verschlossen ist.
Die"Dichtschleusen"machen lediglich von der Dichteigenschaft der Dichtlippen Gebrauch. Dementsprechend sind bei den Dichtungsschleusen, wie sie z. B. in Fig. 3 unter Ziffer 14 dargestellt sind, mehrere (im Beispielsfalle 5) Dichtlippen 14 vorgesehen, welche durch eine entsprechende Anzahl dicht miteinander verbundener Ringkörper gespannt und in Stellung gehalten werden. Dadurch wird entweder bei entsprechender Ausbildung der Legierungsformen der Gasaustausch beiderseits der betreffenden Dichtungslippen vollständig unterbunden oder gezwungen, Über das Innere der Legierungsformen zu erfolgen.
Eine weitere Ausbildung sind die"Spülschleusen"."Spülschleusen"bestehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich, aus von einer Anzahl Dichtungslippen 13 mit den zugehörigen sie haltenden Teilen gebildeten Spülkammern. Zwischen den einzelnen Kammern ist ein eine Gasströmung ermöglichendes, je zwei benachbarte Spülkammern verbindendes Kanalsystem vorgesehen. Dieses Kanalsystem wird im Betrieb von Schutzgas derart durchspült, dass das betreffende Gas nicht in Richtung auf das Behandlungsgefäss. sondern in Richtung auf den Aussenraum strömt. Besonders wirksam kommen die Spülschleusen zur Geltung, wenn, wie dies bei Legierungsformen vielfach der Fall ist, Kanäle in diesen vorgesehen sind, welche auch bei anliegender Dichtungslippe den Gasaustausch zwischen den beiden Räumen beiderseits. der Dichtungslippe ermöglichen.
Dann wird der Austausch bei entsprechendem hohem Strömungswiderstand des die Spülkammern verbindenden, im Beispielsfall durch die Rohre 12 gegebenen. Kanalsystemsüberdie Legierungsformen erfolgen.
Es empfiehlt sich, bei Spülschleusen den Abstand der beteiligten Dichtlippen halb so gross wie die Höhe der Legierungsformen oder ein Vielfaches dieses Betrages zu wählen. Durch die Wirkung des Gasstromes in der Spülschleuse werden atmosphärische Gase mitgerissen oder verdrängt. Das durch am Aufbau der Spülkammern beteiligte, diese gegebenenfalls durchsetzende Kanalsystem kann auch Überdruckventile enthalten, die es gestatten, beim kurzzeitigen Schliessen der (in der Legierungsform vorgesehenen) Spülöffnungen durch die Dichtungslippen das Gas über das Kanalsystem zur nächsten Spülkammer zu transportieren.
In Fig. 3 ist ferner eine Vakuumschleuse 15,17 dargestellt. Diese dient dazu, um die Legierungsformen über eine oder mehrere Druckstufen in ein auf andern Gasdruck eingestelltes insbesondere evakuiertes Behandlungsgefäss einzuführen bzw. um die Legierungsformen aus einem solchen Behandlungsgefäss auszuschliessen. Deshalb muss mindestens eine Dichtschleuse mit der Evakuierungsschleuse verbunden sein, wobei immer mindestens eine Dichtlippe pro Druckstufe an der Wand einer der in der betreffenden Druckstufe anwesenden Legierungsformen gut anliegen muss. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, mehrere Dichtungslippen unmittelbar hintereinander anzuordnen, um auf diese. Weise den Strömungswiderstand beiderseits der durch eine solche kombinierte Dichtlippe getrennten Räume zu erhöhen.
Die bereits genannten"Flutschleusen"sind eine Kombination von Vakuum- und Spülschleusen, deren Vorteil darin liegt, dass durch ihre Anwendung es in weitaus wirksamerem Masse als es bei den gewöhnlichen Spülschleusen gelingt, den Behandlungsraum von unerwünscht eindringendem atmosphärischem Gas freizuhalten. Aus diesem Grunde werden solche Flutschleusen vorzugsweise bei Halterungen zur Aufnahme der zu behandelnden Materialien angewendet, bei denen die Passungen so genau sind, dass nur sehr kleine Spalten entstehen und nur durch kleine Kanäle die gewünschte Atmosphäre an das zu behandelnde Material herangebracht werden kann, also mit andern Worten durch einen normalen Spülvorgang nicht die gewünschte Reinheit der Atmosphäre erzeugt werden kann.
Nach einem Evakuierungsvorgang wird bei den Spülschleusen mitFrischgas geflutet und dies ein oder mehrere Male vor Einbringen der Legierungsformen in das Behandlungsgefäss 2 wiederholt. Dies ist ein dem Dekantieren analoges Verfahren.
Die Erfindung wurde im wesentlichen unter Bezugnahme auf einen Durchlauflegierungsofen beschrieben. Natürlich können in den Legierungsformen 5 auch andere Vorgänge zum Behandeln von Halbleitermaterialien bzw. von zur Fertigung von Halbleiterbauelementen benötigten Werkstücken vorgenommen werden. Auch in diesem Falle lässt sich die Vorrichtung gemäss der Erfindung mit Vorteil anwenden, wobei im Aufbau der als Eintritts- und Austrittsschleuse dienenden Behälter 1 ud 3 keine Änderungen erforderlich sind, während im Inneren des eigentlichen Behandlungsgefässes 2 die für den jeweiligen Behandlungsvorgang notwendigen Temperatur- und atmosphärischen Verhältnisse einstellenden Mittel und
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gegebenenfalls noch andere Mittel vorgesehen werden müssen.
Beispiele, für welche die bereits beschriegene Apparatur unmittelbar angewendet werden kann, sind ausser den Legierungsverfahren die sogenannten Kontaktierungsverfahren, bei denen ein Verbindungsdraht oder eine Elektrode. ohne mit dem Halbleitermaterial eine Legierung zu bilden, verlötet werden.
Auch beim sogenannten Gasdiffusionsverfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in Halbleiterkristallen lässt sich eine Vorrichtung gemäss der Erfindung anwenden. Berücksichtigt hiebei muss lediglich die für den genannten Zweck erforderliche besondere Natur des Behandlungsgases im Inneren des Behälters 2 werden, während man eine Spülung zweckmässigerweise mit reinem Schutzgas vornimmt.
Eine weitere zweckmässige Anwendung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ist bei der sogenannten Dichtigkeitsprüfung von bereits in abgeschlossenen Gehäusen untergebrachten Transistoren bzw. andern Halbleiterbauelementen möglich. Die auch in diesem Falle zweckmässig im besonderen den Legierungsformen 5 entsprechenden Behandlungskapseln untergebrachten, abgeschlossenen Transistorgehäuse wer- den mittels der bereits beschriebenen Schleusen 3 und 3 in denhochevakuierten (10" Torr) Behälter 2 ein-bzw. ausgeschleust. Der Behälter 2 ist mit einer Einrichtung, insbesondere einem Massenspektrographen, gekoppelt, die es gestattet, über Undichtigkeiten der Transistorengehäuse in den Raum des Behälters 2 austretendes, im Inneren der Transistorgehäuse vor dem endgültigen Verschluss eingefülltes Gas nachzuweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere Legierungsvorrichtung, bei der mindestens drei zylindrische oder prismatische, mit ihren Stirnflächen säulenartig aufeinander gestellte, querschnittsgleiche Köper (insbesondere Legierungsformen), von denen mindestens einer als Behälter für zu bearbeitende Halbleiterkristalle, Halbleiterlegierungssysteme u. ähnl. Halbleiterfabrikate verwendet ist, durch einen gegen Luft abzuschliessenden Behandlungsraum, z.
B. durch ein evakuiertes oder mit Schutzgas gefülltes, insbesondere beheiztes Behandlungsgefäss, unmittelbar hintereinander in einer Füh-
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sses (l, 3) gasdicht verbunden sind, anderseits der Mantelfläche der bindurchwandernden Körper (5) dicht anliegen und mindestens zwei der Dichtungslippen (13,14) sowohl im Eintrittsbehälter (1) als auch im Austrittsbehälter (3) einen kleineren Abstand, als es der Höhe der einzelnen Legierungsformen entspricht, besitzen.
2. Vorrichtung nachAnspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der alsBehandlungsgefäss dienende Behälter (2) von der Eingangs- zur Austrittsstelle der Körper (5) von einem geraden, an den Mantelflächen der zu verschiebenden Körper angreifenden System von Gleitführungen durchsetzt ist.