DE1696061C - Hohlkörper aus Quarzglas, insbe sondere rohrformiger Quarzglaskorper, zur Verwendung bei unter hohen Temperaturen durchzuführenden Herstellungsverfahren fur Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

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herausgestellt, daß sie auch während längerer Verweilzeit bei Temperaturen von etwa 13OO°C praktisch keine Deformation aufweisen, insbesondere zeigten erfindungsgemäß ausgebildete Diffusionsrohre mit einer AußenoberrHbhenschicht, welche neben SiO, noch einen zusätzlichen Stoff enthält, im Gegensatz" zu den bisher verwendeten Diffusionsrohrsn aus hochreinem Quarzglas praktisch keine Verformungen. Die erfindungsgemäßen Quarzglaskörper ermöglichen es daher, ohne daß die Gefahr des Auftretens schldlicher Nebenwirkungen besteht, beispielswehs die Diffusionsbehandlung von Halbleiterkristallen bei wesentlich höheren Temperaturen als bisher durchzuführen und damit die Zeitdauer der D^ffusionsbehandlung der Halbleiterkristalle erheblich ^a redu- tj zieren, weil bekanntlich die Diffusionsgeschwindigkeit exponentiell mit der Temperatur ansteigt

Erfindungsgemäße Quarzglaskürper, welche in ihrem ganzen Volumen neben SiO_s zusätzliche 3toffe in der angegebenen Konzentration enthalten,, körrnen in einfacher Weise z. B. derart hergestellt werden, daß man von einer homogenisierten Schmelze ausgebt, welcher die zusätzlichen Stoffe zugegeben wurden.

Für die Herstellung voq enmuuu^oiuauvu ^

glaskcrpern, insbesondere von rohrförmigen Körpern, welche nur in ihrer Oberflächenschicht neben SiO₂ wenigstens einen zusätzlichen StoP* enthalten, bieten sich verschiedene Verfahren an. So ist as beispielsweise müglich, die Oberfläche eines rohrförmigen Körpers aus hochreinem Quarzglas nut dem zusätzlichen Stoff zu beschichten, sei es durch Aufspritzen oder Aufdampfen, insbesondere unter Vakuum, und danach das beschichtete Rohr einem Einbrermprozeß τα. unterwerfen.

Claims (1)

1. I 696 061 ι 2

   stoffe betrifft, wejche unmittelbar oder mittelbar EinPatentansprüche· fluß auf die Veninreinigungsgrade nehmen könnten,

   in der Technik der Herstellung von Halbleiterbau-

   ' 1. Hohlkörper aus Quarzglas, insbesondere elementen außerordentlich hoch. Hinsichtlich der • -rohrförmiger Quarzelaskörper, zur Verwendung 5 Verwendung von Quarzglas als Werkstoff bei der bei unter hohen Temperaturen durchzuführenden Herstellung vos HalHeiterbanelementen hatten diese ' Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente, Reinheitsanforderungen zur Folge, daß bisher vordadurcb gekennzeichnet, daß der Kör- zugsweise hochreines, weniger als 4ppm metallische per neben SiO₂ einen Zusatz von mehr als 4 ppm Gesamtverunreinigungen enthaltendes, keine Absorp-. "bis einige hnndert ppm eines Stoffes aufweist, der io tionskanten im Wellenlängenbereich von 2600 bis bei Temperaturen oberhalb 1200° C kein Halb- 2800 am aufweisendes Quarzglas als Werkstoff für leitergift ist und/oder dessen Diffusionsgeschwin- die Trägerhorden der Halbleiterkristalle und für das digkeit in SiO₂ bei Temperaturen im Bereich zwi- Diffusionsrohr zur Anwendung gelangte,
   ichen 1200 und 1380° C klein gegenüber der von Um die Zeitdauer der Diffusionsbehandlung der

   Natrium ist 15 Halbleiterkristalle so kurz wie möglich zu halten,

   ^, 2. Quarzgiaskörper nach Ansprach 1, dadurch wird die Diffusionsbehandlung be» möglichst hoher

   ^ gekennzeicS net, daß der zusätzliche Stoff im gan- Temperatur durchgeführt, weil die Diffusionsgeschwin-

   zen Volumen verteilt ist digkeit mit Erhöhung der Temperatur stark ansteigt.

   3. Quarzglaskörper nach Anspruch 1, dadurch Die obere Temperaturgrenze, bei der in technischem

   gekennzeichnet, daß der zusätzliche Stoff in der ao Maßstab Diffusionsbehandlungen durchgeführt wer-

   Oberflächenschicht enthalten ist den, liegt im Bereich von etwa 1200 bis 1280° C. Oft

   1: 4. Quarzglaskörper nach den Ansprüchen 1 wird die Diffusionsbehandlung jedoch bei einer Tem-

   ff' bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusatz- peratur unterhalb von 1200° C durchgeführt, weil aas

   liehe Stoff aus Silizium, Germanium, Kohlenstoff, ständig im Glühofen verbleibende Quarzgiasdiffusions-

   Zum und/oder Verbindungen dieser Elemente be- as rohr im angegebenen Temperaturbereich sich plastisch

   steht so wesentlich verformt, daß die Trägerhorden mit der

   5. Quarz?'^skörpcr nach Anspruch 4, dadurch Halbleiterkristalkn nicht mehr in die Rohre passen.

   gekennzeichnet, daß die Verbindungen Silizium Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

   carbid. Süiziumniirid, ein Siiiziumsuboxid, Ger- Hohlkörper aus Qua 'glas, insbesondere einen rohr-

   maniumoxid und/oder Zinnoxid sind. 30 förmigen Quarzglaskörper, zu finden, der so beschaf

   S fen ist, daß durch ihn weder unmittelbar noch mitte I-

   bar bei unter hohen Temperaturen durchzuführend». 1,

   Herstellungsverfahren für Halbleiterbauelemente Ver-

   unreinigungen oder Halbleitergifte in den Halbleiter-

   P 35 kristall gelangen können und daß er ohne schädlich.·

   u Nebenwirkungen, insbesondere Diffusionsbehandlun-

   n Es ist bekannt, bei der Herstellung von Halbleiter- gen, bei noch höheren Temperaturen als bisher ge

   bauelementen, wie Dioden, Vierschkhtendioden, stattet.

   Transistoren, integrierten Schaltungen od. dgl. bei- Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch

   spielsweise zur Dotierung Diffusionsverfahren anzu- 40 gelöst, daß der Körper neben SiO₂ einen Zusatz von wenden. Hierbei wird der Halbleiterkristall bei hohen «■ .ehr als 4 ppm bis einige hundert ppm eines Stoffes Temperaturen verschiedenen Gasatmosphären, wie aufweist, der bei Temperaturen oberhalb 1200⁰C beispielsweise einer Phosphor- und/oder Gallium- kein Halbleitergift ist und/oder dessen Diffusionsatmosphäre, ausgesetzt. Der in vielen Fällen platt- geschwindigkeit in SiO₂, bei Temperaturen im Bereich chenförmige Halbleiterkristail ist dabei auf einem 45 zwischen 1200 i-i.d 1380⁰C klein gegenüber der von Trägerkörper, wie Trägerhorde, aus Quarzglas fixiert. Natrium ist. Bewährt haben sich Hohlkörper aus Die mit Halb'eiterkristallen beschickte Trägerhorde Quarzglas, bei denen die zusätzlichen Stoffe in der wird zur Durchführung des Diffusionsverfahrens in Oberflächenschicht enthalten sind. Ebenfalls bewährt tin in einem elektrisch beheizten Glühofen angeord- haben sieb auch Quarzglaskörper, welche nicht nur in netcs Quarzglas-Diffusionsrohr eingebracht, ϊη dem 50 ihrer Oberflächenschicht, sondern auch in ihrem ge-Diffusionsrohr wird dann die zur Dotierung der Haib- samten Volumen neben SiO₄ den zusätzlichen Stoff in IeUerknstalle vorbestimmte uasaimosphüre bei vor- cinci Kuüzcr.traticr. vcs 10 bis 800 ppm o'ifu/fί«·η gegebener Diffusionstemperatur aufrechterhalten. Ais zusätzliche Stoffe sind insbesondere sehr geeig-Meist geschieht das in der Weise, daß man das Do- net Elemente der ^. Groppe des Periodensystems und tierungselement in Form eines Gasstromes durch das 55 deren Verbindungen, wie beispielsweise Silizium, Quarzglasrohr hmdurch'eitef Germanium. Kohlenstoff, Zinn, Germaniumoxid,

   Die Halbleiterbauelemente müssen >> ^r η Zinnox, ' i, :.,m -bindungen. wie Sili/.i i,;i..,i.-

   technischen Gründen bestimmte ί ei suia ^ , ., u- Sili/ii ■. ; :. ■*, Suboxide >n SiIi? u
   weisen, insbesondere hinsichtlich ;_;- rv ·..;..η·γ·^γο oder π < ■■.- All; Bor. Pii<>' >hor ui c 1
   fils, der Widerstandswerte und <j■■■■ i : 1 ,_; ,u- s₀ halxi ■-.■■■ W;hremi m·:·; tK._; \ .'

   Minoritätsladungsträger. Gerade ι -, π · -κτ _Uni ρ η; > di f sh n

   werden aber sehr wesentlich vom ■ .-.-;. \ur,_t' ^:,f:\h'..- τ ·■.,-■·, .·! -in. -\

   nigungen oder auch vom Geh , , 1 , .. rein. ' . k^t>iT ί _ds D 7

   Halbleitergiften bestimmt, wel -. h <■ t^r <!_e- _odc^r '< du I; rhiuS : J-

   Herstellungsverfahren der Si . 1 ■ · S₅ !eit.r ■.,. . .:,;.; -,<),,. ι ι

   möglicherweise in die:c hineir ; , i,¹ ^₁ ', I? ,, \v s

   die Anforderungen an teri Rl n a s»n !..·.,! . h 1

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