Vorrichtung zum gleichzeitigen Herstellen ebener Diffusionsfronten
in mehreren Halbleiterkörpern, insbesondere für Transistoren oder Dioden Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Herstellen ebener Diffusionsfronten
in mehreren Halbleiterkörpern, insbesondere für Transistore oder Dioden.Device for the simultaneous production of flat diffusion fronts
in several semiconductor bodies, in particular for transistors or diodes The invention
relates to a device for the simultaneous production of flat diffusion fronts
in several semiconductor bodies, in particular for transistors or diodes.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen ebener Diffusionsfronten
werden die mit einer Diffusionsschicht zu versehenden Halbleiterkristalle auf einen
ebenen temperaturbeständigen Körper aufgebracht und in einem Ofen einem Diffusionsgas
ausgesetzt. Dieses Verfahren findet bei kleineren Stückzahlen mit Erfolg Anwendung.
Bei größeren Stückzahlen, bei denen größere Öfen erforderlich sind, wirken sich
jedoch die in größeren Öfen praktisch immer vorhandenen Temperaturschwankungen nachteilig
auf den Verlauf der Diffusionsfronten aus, wenn die Diffusionsschichten nach dem
bekannten Verfahren hergestellt werden. Infolge der Temperaturschwankungen im Ofen
läßt es sich nämlich nicht vermeiden, daß die Diffusionstiefe in Abhängigkeit von
der Temperatur schwankt.In a known method for producing flat diffusion fronts
the semiconductor crystals to be provided with a diffusion layer are applied to a
flat temperature-resistant body applied and a diffusion gas in a furnace
exposed. This process is used successfully for smaller quantities.
With larger quantities, where larger ovens are required, have an effect
however, the temperature fluctuations that are practically always present in larger ovens are disadvantageous
on the course of the diffusion fronts when the diffusion layers after the
known processes are produced. As a result of the temperature fluctuations in the oven
namely, it cannot be avoided that the diffusion depth depends on
the temperature fluctuates.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß zur Aufnahme der mit einer Diffusionsschicht zu versehenden Halbleiterkörper
ein zylinderförmiges Gefäß vorgesehen ist, daß zumindest ein Teil der Wand dieses
zylinderförrnigen Gefäßes zum Durchlassen des Diffusionsgases siebartig durchlöchert
ist, daß an der Innenwand dieses zylinderförmigenGefäßes senkrecht oder nahezu senkrecht
zu dieser und zumindest teilweise gegen die Längsachse geneigte Wände zur Durchmischung
der Halbleiterkörper angeordnet sind und daß Mittel zum Drehen des zylinderförmigen
Gefäßes um die Längsachse vorgesehen sind.To avoid these disadvantages, it is proposed according to the invention that
that for receiving the semiconductor body to be provided with a diffusion layer
a cylindrical vessel is provided that at least part of the wall of this
Cylindrical vessel perforated like a sieve for the passage of the diffusion gas
is that on the inner wall of this cylindrical vessel perpendicular or nearly perpendicular
to this and at least partially inclined to the longitudinal axis walls for mixing
the semiconductor body are arranged and that means for rotating the cylindrical
Vessel are provided around the longitudinal axis.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird die leitungstypbestimmende
Verunreinigung in Dampfform mit gesteuerter Geschwindigkeit in einen Diff usionsofen
eingeführt und gleichzeitig wird das Halbleitermaterial an der Oberfläche des Halbleiterkörpers
zwecks Ätzung mit einer solchen Geschwindigkeit verdampft, die der Diffusionsgeschwindigkeit
der Verunreinigung im Halbleiterkörper vergleichbar ist. Eine Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung ist jedoch bei diesem bekannten Verfahren nicht vorgesehen.In a further known method, the line type-determining
Contamination in vapor form at a controlled rate in a diffusion furnace
introduced and at the same time the semiconductor material is on the surface of the semiconductor body
evaporated for the purpose of etching at a rate equal to the rate of diffusion
the contamination in the semiconductor body is comparable. A device according to
however, the present invention is not provided for in this known method.
Dies gilt auch für ein anderesbekanntesDiffusionsverfahren, bei dem
zur Einstellung, eines definierten Darnpfdruckes eine auswechselbareAmpulle zurAufnahme
des zu behandelnden Festkörpers und der zu verdampfenden Substanz verwendet wird.
Die Ampulle befindet sich dabei innerhalb eines evakuierbaren und gegebenenfalls
heizbaren Gefäßes und ist durch äußere Mittel mehr oder weniger verschließbar. Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren besteht darin,
daß sich mit Hilfe der beanspruchten Vorrichtung große Stückzahlen diffundierter
Halbleiterkristalle herstellen lassen, deren Diffusionsschichten eine gleichmäßige
Diffusionstiefe aufweisen.This also applies to another known diffusion method in which
to set a defined can pressure an exchangeable ampoule for receiving
of the solid to be treated and the substance to be vaporized is used.
The ampoule is located within an evacuable and possibly
heatable vessel and is more or less closable by external means. A
The main advantage of the invention over the known methods is that
that with the help of the claimed device diffused large numbers
Let semiconductor crystals be produced whose diffusion layers have a uniform
Have diffusion depth.
Als zweckmäßig hat sich erwiesen, die Mischtrommel zylinderförmig
auszuführen und die ins Innere ragenden Leitflächen zur Erzielung einer Hin- und
Herbewegung der Halbleiterplättchen in Richtung der Längsachse bei der Rotation
der Mischtrommel abwechselnd derart anzuordnen, daß die eine Leitfläche in Längsrichtung
der Mischtrommel von rechts nach links, die folgende von links nach rechts die Parallele
zur Längsachse schneidet. Wegen der im Diffusionsofen herrschenden relativ hohen
Temperaturen empfiehlt es sich, die ganze Vorrichtung aus Quarz auszubilden.It has proven to be useful for the mixing drum to be cylindrical
execute and the inside protruding guide surfaces to achieve a back and forth
Movement of the semiconductor wafers in the direction of the longitudinal axis during rotation
the mixing drum to be arranged alternately in such a way that the one guide surface in the longitudinal direction
the mixing drum from right to left, the following from left to right the parallel
cuts to the longitudinal axis. Because of the relatively high levels prevailing in the diffusion furnace
Temperatures, it is advisable to form the entire device from quartz.
Die Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert In
die erfindungsgemäße Mischtrommel 1, die etwa 5 cm lang sein mag,
werden zunächst beispielsweise 5000 Plättchen mit einer Abmessung von
je 3.3 mm eingebracht. Nach Abdecken der Trommelöffnung durch einen Schliff
wird die Vorrichtung in einem Ofen, in welchem wegen der relativ geringen Abmessungen
der Mischtrommel die Temperatur an allen Stellen konstant gehalten werden kann,
gedreht und gleichzeitig einem Diffusionsgas, das durch die in die zylinderförmige
Wand gebohrten Löcher 2 ins Innere eindringt, ausgesetzt. Infolge der Drehung fallen
die Halbleiterplättchen immer wieder auf tiefer
gelegene Leitflächen
3 und kommen alle gleich lange Zeit in die zur Diffusion günstige Lage, wodurch
gleichmäßige Diffusionsschichten auf beiden Seiten der Plättchen hergestellt werden.
Ein eventuell noch vorhandener Temperaturgradient in Längsrichtung der Mischtrommel
wird durch die Schräggegeneinanderanordnung der Leitflächen, die bewirken, daß die-
Halbleiterplättchen auf der einen Leitfläche nach hinten, auf der nächsten wieder
nach vorne rutschen usw., unschädlich gemacht. Nach Beendigung des ganzen Prozesses,
dessen Zeit sich bei konstanter Temperatur nach der gewünschten Eindringtiefe der
diffundierenden Störstellen in die Halbleiterkristalle richtet, hat man in großer
Zahl Halbleiterplättchen mit gleich tiefen, homogenen Diffusionsfronten hergestellt.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the mixing drum 1 according to the invention, which may be about 5 cm long, for example 5000 small plates, each with a dimension of 3.3 mm, are initially introduced. After the drum opening has been covered with a ground joint, the device is rotated in an oven, in which the temperature can be kept constant at all points due to the relatively small dimensions of the mixing drum, and at the same time a diffusion gas is released through the holes 2 drilled into the cylindrical wall Inside penetrates, exposed. As a result of the rotation, the semiconductor wafers fall again and again onto lower-lying guide surfaces 3 and all come into the position favorable for diffusion for the same length of time, as a result of which uniform diffusion layers are produced on both sides of the wafers. Any temperature gradient that may still be present in the longitudinal direction of the mixing drum is rendered harmless by the diagonal arrangement of the guide surfaces, which cause the semiconductor wafers to slide backwards on one guide surface, forwards again on the next, and so on. After the end of the whole process, the time of which depends on the desired depth of penetration of the diffusing impurities into the semiconductor crystals at constant temperature, a large number of semiconductor wafers with homogeneous diffusion fronts of the same depth have been produced.