DE1521481B1 - Anordnung zur Waermebehandlung von scheibenfoermigen Halbleiterkoerpern - Google Patents

Claims (7)

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Diffusionsverfahren kann man in der Halbleiter- sie an der einen Seite durch ein einseitig geschlossetechnik beispielsweise anwenden, um Teilbereiche nes Rohrstück 3, das an einer Schmelzstelle 4 mit der eines Halbleiterkörpers umzudotieren. Weiter können Wandung der Ampulle 2 verschmolzen ist, vakuummit diesen Verfahren Fremdstoffe in Halbleiterkörper dicht verschlossen. In der Ampulle befindet sich eine eingebracht werden, die dort andere Aufgaben als die 5 Fremdstoffquelle 5, die beispielsweise aus einem eines Dotierungsstoffes haben, z. B. die Lebensdauer Aluminiumplättchen bestehen kann, das in eine der Minoritätsladungsträger im Halbleitermaterial zu Siliciumscheibe einlegiert ist. Ferner sind in die Amverkürzen, wodurch beispielsweise bei gesteuerten pulle 2 beispielsweise zwei Stapel 6 von scheiben-Halbleiterbauelementen kürzere Schaltzeiten erzielt förmigen Halbleiterkörpern eingebracht, die sich werden können. Unter der Bezeichnung »Ampullen- io zwischen den Flachseiten von drei Stützscheiben 7 Verfahren« sind Diffusionstechniken bekannt, bei befinden. Zweckmäßig sind die Stapel 6 und die denen Halbleiterkörper zusammen mit einer Quelle Stützscheiben 7 seitlich gehaltert, z. B. von zwei des Dotierungsstoffes in ein Gefäß eingebracht wer- Quarzringen 8, die an die Ampullenwand angeden und darauf nach Evakuieren des Gefäßes der schmolzen sein können. Die Halbleiterkörper kön-Dotierungsstoff durch Erwärmen eindiffundiert wer- 15 nen auch in einem Ständer, z. B. in einer mit Einden kann. Die Temperatur und die Dauer des Ver- schnitten versehenen Leiste aus Quarz oder Silicium, fahrens bestimmen die Oberflächenkonzentration und aufgestellt sein. Die Stützscheiben dürfen keine die Eindringtiefe des Dotierungsstoffes in die Halb- Quelle von unerwünschten Verunreinigungen sein, leiterkörper. Im allgemeinen wird die Quelle des In einer vorteilhaften Ausführungsform können da-Dotierungsstoffes getrennt von den Halbleiterkörpern ao her die Stützscheiben aus demselben Material wie angeordnet. Sie kann beispielsweise aus einem Stück die Halbleiterkörper bestehen. Halbleitermaterial bestehen, das mit dem Dotierungs- In einem Ausführungsbeispiel seien die Halbleiterstoff verunreinigt ist, sie kann aber auch aus einem körper Siliciumscheiben mit einem Durchmesser von Stück des Dotierungsstoffes selbst bestehen. Der etwa 19 mm und einer Dicke von 0,3 mm. Die Stütz-Dotierungsstoff kann jedoch auch in einer auf den ^a5 scheiben, die ebenfalls aus Silicium bestehen mögen, Halbleiterkörper aufgebrachten Schicht enthalten können eine Dicke von etwa 3 mm und einen Durchsein. Zweckmäßig wird bei derartigen Verfahren messer von 20 bis 21 mm haben. Ihr Abstand vonnicht ein einzelner Halbleiterkörper allein behandelt, einander betrage 20 mm, so daß zwischen den Flachsondern mehrere Halbleiterkörper, welche zusammen Seiten von zwei Stützscheiben etwa 60 Siliciummit der Dotierungsstoffquelle in das Gefäß einge- 30 scheiben Platz finden. Die Maße des Ausführungsschlossen sind. An das Gefäßmaterial werden hohe beispiels gelten für Quarzampullen mit einer Wand-Anforderungen gestellt; denn es dürfen aus ihm keine stärke von etwa 1 mm. Anderes Material, das bei Verunreinigungen in das Gefäßinnere verdampfen, hohen Temperaturen eine größere Festigkeit besitzt, und es muß auch bei den für Diffusionsverfahren und dickere Wandungen ermöglichen es, einen gröhohen Temperaturen noch eine genügende mecha- 35 ßeren Abstand der Stützscheiben zu wählen. Eine nische Festigkeit besitzen. Beispielsweise genügt Ampulle, wie in F i g. 1 dargestellt, kann in den Quarzglas der ersten Bedingung in ausreichendem Diffusionsofen eingebracht und im Falle einer Alu-Maße und wird deswegen in Form von Ampullen miniumdiffusion z. B. auf etwa 1230° C erwärmt vorzugsweise für Diffusionsverfahren verwendet. Die werden. Wenn sie nach einer Diffusionsdauer von evakuierte und erhitzte Ampulle kann jedoch man- 4° beispielsweise 30 Stunden aus dem Ofen genommen gels ausreichender Festigkeit bei hohen Tempera- wird, hat sie etwa die Form, die in F i g. 4 im Schnitt türen durch den Atmosphärendruck zusammen- dargestellt ist. Die in der Hitze erweichte evakuierte gepreßt werden, wobei die Ampullenwand gegen die Ampulle wurde durch den Atmosphärendruck vernur etwa 300 μΐη dicken und bei den Diffusionstem- formt. Durch die StützscKeiben wurde jedoch verperaturen plastisch verformbaren Halbleiterkörper 45 hindert, daß die Ampullenwand gegen die Halbleiterdrückt und diese deformiert. Dieser Nachteil kann körper gedrückt wurde und diese beschädigte, mit der Erfindung vermieden werden. Die Ampullenwand kann infolge der Verformung

Die Erfindung betrifft demgemäß eine Anordnung durch die Wärmebehandlung die Stützscheiben, und zur Wärmebehandlung, insbesondere zur Diffusions- zwar insbesondere solche mit großem Durchmesser behandlung von scheibenförmigen Halbleiterkörpern 5<> von mehr als 25 mm, so eng umschließen, daß der in einem zylindrischen evakuierten Gefäß, insbeson- Dotierungsstoff nicht mehr in ausreichender Menge dere von Siliciumscheiben in einem Quarzrohr. an die Halbleiterkörper gelangt. Aus diesem Grunde Erfindungsgemäß sind die Halbleiterkörper zwischen können die Stützscheiben mit Aussparungen versehen Stützscheiben, deren Abmessungen größer als die der sein. Gemäß F i g. 3 können die Aussparungen 9 vom Halbleiterkörper sind und die aus einem Material 55 Rande der Stützscheibe her emgeschliffen sein, mit größerer Temperaturfestigkeit als das Gefäß- Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf Diffusionsmaterial bestehen, angeordnet. behandlungen, sondern kann mit Vorteil auch bei

An Hand der Zeichnung seien im folgenden die anderen Wärmebehandlungen von scheibenförmigen

Erfindung und ihre Wirkung näher erläutert. In Halbleiterkörpern, z. B. beim Tempern zum Aus-

F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungs- ⁶° heilen von Versetzungen oder zum Stabilisieren der

gemäßen Anordnung im Zustand vor einem Diffu- elektrischen Leitfähigkeit, Anwendung finden, sionsvorgang dargestellt;

F i g. 2 zeigt dieselbe Anordnung nach der Wärme- Patentansprüche:

behandlung und 1. Anordnung zur Wärmebehandlung, insbe-

F i g. 3 eine besondere Ausführungsform einer 65 sondere zur Diffusionsbehandlung von scheiben-

Stützscheibe. förmigen Halbleiterkörpern in einem zylindrischen

In F i g. 1 bezeichnet 2 eine Ampulle, die z. B. evakuierten Gefäß, insbesondere von Silicium-

aus Quarz bestehen kann. Nach dem Evakuieren ist scheiben in einem Quarzrohr, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Halbleiterkörper zwischen Stützscheiben (7), deren Abmessungen größer als die der Halbleiterkörper sind und die aus einem Material mit größerer Temperaturfestigkeit als das Gefäßmaterial bestehen, angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben aus demselben Material wie die Halbleiterkörper bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei Stützscheiben 10 bis 25 mm beträgt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Stützscheiben 2 bis 4 mm größer ist als der Durchmesser der Halbleiterscheiben.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben eine Dicke von mindestens 2,5 mm haben.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben Aussparungen (9) aufweisen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in die Stützscheiben vom Rande her eingeschliffen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen