DE1544326A1 - Vorrichtung zur Einfuehrung und zur Entnahme von Halbleiterscheiben aus einem Ofen - Google Patents

Description

• "Vorrichtung zur Einführung und zur Entnahme von Halbleiterscheiben aus einem Ofen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einführen-und zur Entnahme von Halbleiterscheiben aus einem Ofen, be- sonders eines Ofen&, der zur Oxydation oder Diffusion von Siliziumhalbleiterscheiben verwendet wird, sowie ein Verfahren zur Oxydation bzw» Diffusion von Halbleiterscheiben unter Verwendung-dieser Vorrichtung, Um stabile Oxyde auf den Halbleiterbauelementen einer Halbleiterscheibe zu erzeugen, ist es erforderlich, diese Oxyde unter reinster Sauerstoffatmoophäre herzustellen* Auch bei der Diffunion von Halbleiterscheiben ist eine von unerwünschten Verunreinigungen freie Ofenatmosphäre unbedingt erforderliche Beispielsweise zur OxydatIon der Halbleiterscheibeaworden Anordnungen benötigt, bei denen trockener Sauerstoff ein die Halbleiterscheibe enthaltenden, auf looo bis 12oo 0 C aufgeheizten-Quarzrohr durchstrÖmt. Eine wesentliche Quelle für unerwünschte Verunreinigungen den I Oxyden, z.B. mit Natrium,sind dabei die Materialien,-die sich außerhalb des Quarzrohres befinden und stark erhitzt werden. Nach längerer Betriebezeit einen solchen Quarzrohren bei hoher Temperatur ist dieses so verunreinigt, daß es selbst eine Quelle für die Verunreinigungen darstellt. Um nun vom Quarzrohr ausgehende Verunreinigungen zu verhindern, wurde bereits eine Anor'dnung aus zwei ineinander geschobenen Quarzrohren vorgeschlagen. Der durch eine derartige Anordnung erreichte Schutz vor eindiffundierenden Verunreinigungen ist jedoch gering, da nach einer Betriebszeit von wenigen Wochen sich sowohl die Kristallkonfiguratlon den inneren als auch den äußeren Quarzrohren verändert. Die Verunreinigungen gelanger denn wesentlioh eher durch das Quarzrohr hindurch zu den Im Ofeninneren untergebrachten Halbleiterscheibene Um nun Behandlungen von Halbleiterscheiben in Öfen zu ermöglichen, bei denen unerwünschte Verunreinigungen der Halbleiterscheiben und der die Halbleiterscheiben umgebenden Atmosphäre vermieden werden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Aufnahme den die Halbleiter.schelben tragenden Scheibenhaltern einö in den Ofen passende Rohrauffel vorgesehen ist, die so groß ausgebildet ist, daß der Scheibenträger vollständig darin unterzubringen iste Unter einer Muffel versteht man bekanntlich eine Brenn- oder Glühhülso aus einem hoch tomperaturbeständigen Material. Einer derartigen Vorrichtung kommt allgemeine Bedeutung zu* Sie findet bei der Behandlung bestimmter Teile in Öfen, sei es zur Oxydatlon, zur Diffusion, zur Temperung oder dergleichen immer dann vorteilhafte Anwendung, wenn eine von fremden Verunreinigungen freie, extrem reine Umgebungsatmosphäre der behandelt.en Teile gefordert wird. Die Länge der Rohrmuffel, die an ihrem Ende zur Einsetzung der zu behandelnden Teile offen ist, kann je nach GrÖße und Anzahl der im Ofeninneren zu behandelnden Teile gewählt werden* Das andere Ende der Rohrmuffel wird vortellhafterweise an einem als Stil ausgebildeten Stab, beispielsweise einem Glasstab befestigt, mit dessen Hilfe, die btatückte Muffel in das Ofeninnere geschoben werden kann. Dieser Stil kann auch rohrfÜrmig ausgebildet sein, um gleichzeitig als Zuleitung für Gase ins Muffelinnere zu dienen* Eine derartige Rehrmuffel hat den wesentlichen Vorteil, daß sie nur kurzzeitig der hohen Temperatur im Ofeninneren ausgesetzt wird und die von der Ofenwandung ausgehende Strahlung unerwünschter Verunreinigungen die abgeschirmten Halbleiterscheiben im Muffelinneren nicht erreichen karat, Um diese Abschirmung noch weiter zu verbesserng kann das offene Ende der Rohrmuffel nach der Bestückung mit der, zu behandelnden Halbleiterscheiben mit einer INapp6 verschlossen werden, die vorteilhafterweine wiederum aue reinstem Quarz bestel)-t. Diese Kappe kann das Muffeliiinere vollständig abschließen, sie kann aber auch eine kleine Öffnung aufweisen, durch die beispielsweise bei Oxydationsprozessen der Ins Muffelinnere geleitett Sauerstoff wieder abziehen kanne Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird noch anhand eines Ausführungsbeispleles näher erläutert.
• Die Figur zeigt im Schnitt einen Ofen 1, der ein einfachen Quarzrohr 2 umgibt. Ferner ist eine in den Ofen bzw. in das Quarzrohr- 2 passende Rührmuffel 3 vorhanden, In diese gleichfalls auz hochreinem Quarz bestehende Rohrmuffel wird beispielsweise ein Siliziumscheiben 4 enthaltender Scheibeithalter 5 eingesetzt. Durch den rohrfürmigen, in der Figur nicht vollständig gezeichneten Forteatz 6 der Rohrmuffel, der vorteilhafterweise gleichfalle aus Quarz besteht, wird, wenn eine Oxydation der Halbleiterscheiben vorgesehen istl Sauerstoff eingefÜhrte Dann wird die Muffel In die vordere, kalte Zone 7 des Rohren 2 geßcl.Gbari. Vom anderen Ende den Rohren her wird gleichfalls'Sauerstoff ins Ofeninnere geblasen. Sobald durch den Sauersteffstrom die Gasverunreinigungen aus dem Rohr herausgespült wurden, wird die Muffel in die heiße Zone 8 den Rohres geschoben und verbleibt dort bis eine genügend dicke Oxydazhicht auf die Scheibe aufgewachsen ist. Dann wird die Muffel wieder aus dem Ofen herausgenommen. Somit ist die Muffel nur während der Zeit der Oxydation bzw, Diffusion der Im Ofeninneren herrschendens hohen Temperatur aii3&esetzt. Während dieser kurzen Zeit von nur jeweils einigen Minuten ist die Verunreinigung im Inneren der Muffel außerordentlich gering, gemessen an der Verunreinigung, die beim Verbleiben einen Quarzrohren innerhalb der heißen Zone des Ofens über Wochen oder Monaten entsteht, Die Siliziumscheiben finden also in der Muffel immer eine reine Atmosphäre vor, was von ausschlaggebender Ba deutung für Diifusionavorgänge und für die Herstellung stabiler Oxyde auf Halbleiterscheiben ist% Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung kann dadurch erzielt worden, daß die vordere Öffnung der Muffel nach dem Einsetzen den mit Halbleiterscheib4nbesetzten Scheibenhaltern waltgehen#d verschlossen wird.
• Zur ErhÖhung der Lebensdauer der Muffel kann diese vorteilhafterweiße mit einem rjochreinen Material überzogen werden, wie Z*B* mit Siliztum-Nitride Durch die einfache Bauweise der Muffel, die leizht zugänglich ist, kann diese vor je- der Oxydatien ider Diffu;äion ja nach Bedarf gereinigt.verden»

Claims (2)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Vorrichtung zur Einführung und zur Entnahme von Halb- leiterscheiten aua aiaein Ofen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme dea die Halbleitera--heiben tragenden Scheibenhalters eine in den Ofen passende Rohrmuffel vorgesehen ist# die so groß ausgebildet ist, daß der Scheibenträgor vollständig darin unterzubringen iat.
2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, daduruh gekennzeichnet, daß die Rohrmuffel an ihrem einen Ende einen rohrfÜrmigen Fortaatz aufweist, der einerseits zur Zuführung von Gasen in die Rohrmuffel und andererseits als Stil zur Einführung der Rohrmuffel in den Ofen dient. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmuffei aus reinstem Quarz besteht* 4) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmuffel mit einem Überzug aus einem hozhrßinen Haterial'wie Siliziumnitrid versehen ist. 5) Vorrlahtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeizhnett daß zum teilweisen oder vollständigen Verschluß der Rchrmuffel im Ofen eine Verschlußkappe vorgesehen ist, 6) Vorrichtung nach einem der-vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung In beheizten Rohröfen aus Quarz, die zur Oxydation von Siliziumscheiben dienen. 7) Verfahren zur Oxydation-oder Diffusion von Halbleiterscheiben unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrmuffel nur während den eigentlichen Oxydations-oder Diffusionsprozesses der im Ofeninneren herrschenden, hohen Temperatur ausgesetzt wird»