DE1696061A1 - Quarzglaskoerper fuer die Halbleitertechnik - Google Patents

Quarzglaskoerper fuer die Halbleitertechnik

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DE1696061A1 DE1968H0065394 DEH0065394A DE1696061A1 DE 1696061 A1 DE1696061 A1 DE 1696061A1 DE 1968H0065394 DE1968H0065394 DE 1968H0065394 DE H0065394 A DEH0065394 A DE H0065394A DE 1696061 A1 DE1696061 A1 DE 1696061A1
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Description

Hanau, den 21« Februar 1968 PA-Dr.Hn/Gl
Heraeus-Schott Quarzschmelze GmbH Patentanmeldung
"Quarzgisskörper für die Halbleitertechnik"
Die Erfindung bezieht sich auf Qusrzglaskörper, insbesondere Quarzgisshohlkörper, wie Rohres für Verwendung in der Halbleitertechnik r. ·
Es ist bekannt, bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie Dioden, VLerschichtendioden$ Transistoren, integrierten Schaltungen u„o. dgl* beispielsweise zur Dotierung Diffusionsverfahren anzuwenden« Hierbei wird der Rslbleiterkristall bei hohen Temperataren verschiedenen Gasatmosphären, wie beispielsweise einer Phosphor- und/oder Galliuiaatmosphärej ausgesetzt» Der in vielen Fällen plättchenförmige Halbleiterkristall ist dabei auf einen Trägerkörper,. wie" Trägerhorde, aus Quazrglas fixierte Die mit Halbleiterkristallen beschickte Trägerhorde wird zur Durchführung des Diffusionsverfahrens in ein in einem elektrisch beheizten Glühofen angeordnetes Quarzglas"Diffusionsrohr eingsbrachto In dem Diffusionsrohr wird dann die zur Dotierung der ialbleiterkristalle vorbestimmte Gasatmosphäre bei vorgegebener Diffusionstemperatur aufrechterhalten. Meist geschieht das Ln der Weise, daß man das Dotierungselement in Form eines Gasstromes durch das Quarzglasrohr hindurchleiteto
Die Halbleiterbauelemente müssen aus funktionstechnischen Gründen bestimmte Eigenschaften aufweisen* insbesondere hinaichtlich des .Oiffusionsprofils, der Widerstands wer te und der Lebensdauer der Minoritätsladungsträgero Gerade diese Eigenschaften werden' aber sehr wesentlich vom Grad der Verunreinigungen oder auiih vom Gehalt an sogenannten Halbleitergiften be-
-2-
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BAD ORIGINAL
stimmt, welche im Verlaufe der Herstellungsverfahren der Halbleiterbauelemente möglicherweise "In diese hineingelangen. Daher sind die Anforderungen an den Reinheitsgrad sowohl, was die Ausgangsmaterialien betrifft» als auch an alle* übrigen Werkstoffe, welche unmittelbar oder mittelbar Sinfluß auf die Verunreinigungsgrade nehmen könnten, in der Technik der Herstellung von Halbleiterbauelementen außerordentlich hoch ο Hinsichtlich der Verwendung von Quarzglas als Werkstoff bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen hatten diese Reinheitsanforderungen zur Folge, daß bisher vorzugsweise hochreines, weniger eis 4- ppm metallischer Ge- ψ samtverunreinigungen enthaltendes Quarzglas als Werkstoff für die Trägerhorden der Halbleiterkristalle und für das Diffusion sr ohr zur Anwendung gelangte < >
Um die Zeitdauer der Diffusionsbehandlung der Halbleiter— kristslle'so kurz wie möglich zu halten, wird die Diffusionsbehandlung bei möglichst hoher Temperatur durchgeführte weil die Eiffusionsfteschwlndigkeit mit Erhöhung der Temperatur stark ansteigt» Die obere Temperaturgrenze, bei der in technischem Maßstab Diffusionabehandlungen durchgeführt werdenv liegt im Bereich von etwa 12000C bis 12800C. Oft wird die Diffusionsbehandlung jedoch bei einer Temperatur unterhalb von 1200°C durchgeführt, weil das ständig; im Glühofea verbleibende Quarz-P glasdiffusionsrohr im angegebenen Temperuturbereich sich plastisch so wesentlich verformt, daß die Trägerhorden mit den Halbleiterkristallen nicht mehr in die Rohre* passen,,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde= einen Quarzglasköi?per, wie rohrförmigen Quacäglaskörper, zu finden, der so beschaffen ist-, daß durch ihn weder unmittelbar noch mittelbar bei unter hoher Temperatur durchzuführenden Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente Verunreinigungen oder Halbleitergifte in den H&lbleiterkri3tall gelangen können und daß er ohne schädliche Nebenwirkungen insbesondere Diffusionsbe-· handlungen bei noch höheren Temperaturen als bisher gestattet.
·««-»« ' 109**3/0362 -
Diese .Aufgabe wird nun überraschenderweise durch einen Quarz~ glaskörper, wie rohrf ör-miger Quarzglaskörper, insbesondere zur Verwendung bei unter hoher Temperatur durchzuführenden Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente, wie Dioden, VierschichteudLoden, Transistoren, integrierte Schaltungen o„ dgl-· erfindungßgeiaäß dadurch gelost, daß er wenigstens in seinei- Oberflächenschicht neben SiOp nooh wenigstens einen ■ zusätzlichen Stoff in einer Konzentration von mehr als 4- ppm bis einige hundert ppm aufweist, welcher für das bei Temperaturen oberhalb 12000C, insbesondere oberhalb 12800C5 zu behandelnde Halbleiterbauelement kein Halbleitergift ist und/ oder dessen Diffusionsgeschwindigkeit in SiO2 bei.Tempers
turen im Bereich zwischen etwa 120O0C und 158O0C klein ist gegenüber derjenigen von Natrium- Bewährt haben sich auch Quarz»* Glaskörper, welche nicht nur in ihrer Oberflächenschicht? sondern auch in ihrem gesamten Volumen neben SiOp den zusätzlichen Stoff in einer Konzentration von 10 bis 800 ppm aufweiset}. Als zusätzliche Stoffe sind insbesondere sehr geeignet Elemente der IVc Gruppe des Periodischen Systems und deren Verbindungen5 wie beispielsweise Silicium, Germanium, Kohlenstoffs Zinnt Germaniumoxyd, Zinnoxyd, Siliciumverbindungen, wie Siliciumcarbidj· Siliciumnitrid( sowie Suboxyde von SiOp8 einzeln oder zu mehreren Auch Bor, Phosphorund Antimon, haben sich, bewährt. -Während man also bisher für die unter hoher Temperatur | durchzuführenden Herstellungsverfahren von Halbleitcrbauele-"menten .hochreines Quarzglas als Werkstoff für das Biffusionsrohr oder für beispielsweise die Trägerhorde der Halbleiter-, kristalle verwendete, enthält der Quarzgiaskörper gemäß der Erfindung in definierter Weise zusatzlicixe Stoffe» Als sehr überraschend hat sich als wesentlicher- Vorteil der erfindungsgemäßen Quarsglaskörper herausgestellt» daß sie auch während längerer Very/eilseit bei Temperaturen voa etwa 1300 C praktisch keine Deformstion aufweisen, insbesondere .·, .
- zeigten erfindungsgemäß ausgebildete Diffusionsrohre snit einer Außenoberflächenschicht> welche neban SiOp Λoch. einen zusatz-
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lichen Stoff enthält, im Gegensatz zu den bisher verwendeten Diffusionsrohren aus hochreinem Quarzglas preictisca keine formungen. Die .erfiaäung8gera£3en !Juarzglaskörper ermögllonen 'f ■ θα daher, ohne deS die Gefehr des Auftretens schädlicher Nebenwirkungen bestsht,, beispielsweise die Di ffusi ölbehandlung von Halbleiterkrietallen bei v/esentlich höheren Temperaturen als bisher durehzLufufc-ren und damit die Zeitdauer dar Diffu·- Hj.onsbehandlung dsr HBlbleicerki'istalls erheblich zu reduzieren, weil bekanntlich ja ede Diffusionεgeschwindigkeit exponentiell mit dec Temperatur ansteigt.
Erfindungsgemäße Quarzglaskörpei·, welche in itirem ganzen Vo~ lumen öeban SiOg zusätzlicte Stoffe in der angegebenea Konzentration enthalten^ können in einfacher Weise zum Beispiel derart hergestellt werden, deß man von einer homogenisierten Schmelze ausgeht$ welcher die zusätzlichen Stoffe zugegeben
mirdelt. ;
Für die Herstellung von erfiodungsgemaßen C^uarzglasiuprpernv itisbssondere von rohrförmigen Körpern, welche nur in ihrer Oberflächenschicht neben »SiOp wenigstens einen zusätzlichen Stoff enthalten, bieten sich verschiedene Verfahren an. So ist es beispielsweise möglich, die Oberfläche einas rohrför-Taigen Körpers aus hochreinem Quarzglas mit dent zusätzlichen ™ Stoff zu beschichten, sei e3 durch Aufspritzen oder Aufdampfenf insbesondere unter Vakuum, und danach das beschichtete Rohr einem Einbrennprosess zu unterwerfen. :
In der JFigtar 1st ^La Ausfübrungsbeisplol ein erfindungsge-. mäßes Quarzglasrohr dargestellt. Das Rohr weist eine Schicht X aus hochreinem Quarzglas auf sowie ein» Außenoberflächenschicht 2, die neben SiÖ« noch wenigstens eineu zusätzlichen Stoff in einer Konzentration von mebr als 4 ppn bis einige hundert ppm enthältο
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Claims (1)

  1. T696061
    Pa t e nt a η s ρ r iic h e .
    Quarzglaskörper, wie rohrförmiger Quarzglaskörper, insbesondeie zur Verwendung bei unter hoher Temperatur durchzuführenden Herstellungsverfahren; für Halbleiterbauelemente, wie Dioden, Vierachichtendiodön s, Transistoren, integrierte Schal tungen ο« d£;l., dadurch gfskannzeichnet, daß er wenigstens in seiner Oberflächenschicht neben SiO^ noch wenigstens einan zusätzlichen Stoff in einer Konzentration von mehr al^ 4- ppm bis einige hundert ppm aufweist* welcher für das bei Temperatures oberhalb 12000G1 insbesondere oberhalb 128O0C, zu behandeltde Halbleiterbauelement kein Halbleitergift ist und/ode.T dessen Diffusionagaschwindigkeit in 3iCL· bei Temperaturen im Bereich zwischen etwa 12000C- und 138O0C klein ist gegenüber derjenigen von Natrium.
    2„ QuarzglaskÖiper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet> daß des? zusätzliche Stoff im ganzen Volumen verteilt isto
    3ο Quarzglaskorper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer neben SiO^ den zusätzlichen Stoff enthaltende Außencberflächenschicht (2) und aus einer Schicht (1) aus hochreinem Quarzglas besteht,. .
    Quai'zglaskÖrper nach einem oder mahreren der vorhergehenden Ansprüche * dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Stoff aus Si3.iciumv Germanium % Kohlenstoff, Zinn und/oder deren. Verbindungen wie Siliciumcarbid, SiliciumnitricL, elms» -^i-3ulaoxytl;?/Lort SiOgv Germaniuißoxyd, Zinnoxyd einsseln oder zu mehrceron besteht»
    10HU/0362 BAD
    Leerseite
DE1968H0065394 1968-02-22 1968-02-22 Hohlkoerper aus quarzglas, insbesondere rohrfoermige quarzglaskoerper, zur verwendung bei unter hohen temperaturen durchzufuehrenden herstellungsverfahren fuer halbleiterbauelemente Granted DE1696061B2 (de)

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