DE2037173A1

DE2037173A1 - Arrangement for diffusing dopants into slices made of semiconductor material

Info

Publication number: DE2037173A1
Application number: DE19702037173
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Chem Dr phil nat 8011 Vaterstetten Dietze Wolfgang Dipl Chem Dr rer nat Suß Manfred 8000 München Reuschel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-27
Filing date: 1970-07-27
Publication date: 1972-02-03
Also published as: CH561082A5; GB1312226A; JPS4915102B1; BE770550A; NL7107778A; FR2103051A5; SE385785B; CA932481A

Description

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70/114270/1142

-n.no rdnung zum Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in Scheiben aus Halbleitermaterial-n.no rdnung for the diffusion of dopants in slices of semiconductor material

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Anordnung zum Eindiffundieren von Dotierstoffen in Scheiben aus Halbleitermaterial mit einem beheizbaren Rohr aus dem gleichen Halbleitermaterial, in dem die Scheiben untergebracht sind und im Vakuum oder in einem Schutzgas auf die Diffueionstemperatur erhitzt werden.The present application relates to an arrangement for diffusing dopants into wafers made of semiconductor material with a heatable tube made of the same semiconductor material in which the wafers are placed are housed and are heated to the diffusion temperature in a vacuum or in a protective gas.

ivine solche .-driorunung ist bereits ν ο iv·; each j ugen worden. Sie hat gegenüber .-.so"i chen Anordnungen, bei 'jenen die Scheiben aus Halbleitermaterial in einem ^uarzrohr untergebracht werden, erhebliche Vorteile. xlirier der Vorteile besteht darin, dafo Kalbleitermaterial, z.B. Silizium, höhere Temperaturen als Quarz aushält. Dadurch kann in einem Rohr aus Halbleitermaterial bei höheren Temperaturen als in wuarzrohren diffundiert werden, wodurch der Diffusionsvorgang beschleunigt wird. Wird im Vakuum diffundiert, werden Quarzrohre, die bei den Diffusionctemperaturen weich werden, durch uen äußeren Luftdruck zusammengedrückt. Daaurch können in einem evakuierten Quarzrohr untergebrachte Halbleiteracheiben verbogen und verspannt \Ίνί·'ίν.η. Dies führt zu Störungen und zu Versetzungen im Kriataligitter ues Haibleitermaeriais. An diesen Ία ν VAi tzungen lagern sich uevorzugt Rekombinationszentren an, was die Eigenschaften von aus diesemiv such a drioruning is already ν ο iv ·; each been young. It has considerable advantages over such arrangements in which the wafers of semiconductor material are housed in a resin tube. One of the advantages is that the semiconductor material, for example silicon, can withstand higher temperatures than quartz A tube made of semiconductor material can be diffused at higher temperatures than in a glass tube, which accelerates the diffusion process. If diffusion occurs in a vacuum, quartz tubes, which become soft at the diffusion temperatures, are compressed by external air pressure. As a result, semiconductor discs placed in an evacuated quartz tube can be bent and tensioned \ Ίνί · 'ίν.η. This leads to disturbances and to dislocations in the Kriataligitter ues Semiconductor Maeriais. Recombination centers are preferentially attached to these Ία ν V tongues, what the properties of from this

VPn 9/110/OO93 Hab/Ho ο - 2 - VPn 9/110 / OO93 Hab / Ho ο - 2 -

109886/1573109886/1573

Halbleitermaterial hergestellten Halbleiterbauelementen ungünstig beeinflußt. Man ordnet daher in evakuierten ■^uarzrohren, die auch als Quarzampuilen bezeichnet werden, Ötützscheiben an, deren Durchmesser großer als der Durchmesser der Halbleiterscheiben ist. Damit werden ein Zusammenfallen der Quarzampulle und mechanische Einwirkungen auf die Halbleiterscheiben vermieden, idese Stiitzscheiben benötigen allerdings, da sie relativ α ick ausgeführt sein müssen, viel Platz im Inneren tier juu.rsampulle, so daß dort viel nutzbarer Raum verloren Jjeht. Stütsscheiben sind nun in evakuierten Halbleiterrohren nicht erforderlich, da diese bei Diffusions tempera türen mechanisch stabiler als Quarzampuilen sinn.Semiconductor components manufactured from semiconductor material adversely affected. They are therefore arranged in evacuated quartz tubes, which are also known as quartz ampullae are, Ötütz disc, whose diameter is larger than the diameter of the semiconductor wafers. In order to collapse of the quartz ampoule and mechanical effects on the semiconductor wafers are avoided, idese However, support disks need, since they are relatively α ick must be executed, plenty of space inside tier juu.rsampulle, so that a lot of usable space is lost there. Support disks are now in evacuated semiconductor tubes not required, as these doors at diffusion temperatures mechanically more stable than quartz ampoules sense.

Aus Halbleitermaterial, z.B. aus oiliaium bestehende Diffusionsanordnungen haben gegenüber Quarzarapiiiien aber auch noch den Vorteil, aaß aie Halbleiterscheiben mit der Rohrwand in Berührung kommen dürfen, ohne daß es, wie bei Quarz, zu unerwünschten chemischen Reaktionen zwischen dem Material ue.u .Rohres und dem Halbleitermaterial kommt. Der Durchmesser der Halbleiterscheiben kann daher fast so groß wie der Innendurchmesser des Halbleiterrohres sein.Made of semiconductor material, e.g. consisting of oiliaium Diffusion arrangements have opposite quartz arapiiiien but also the advantage that they ate semiconductor wafers may come into contact with the pipe wall without causing undesirable chemical reactions, as is the case with quartz between the material ue.u .pipe and the semiconductor material comes. The diameter of the semiconductor wafers can therefore be almost as large as the inside diameter of the semiconductor tube be.

Dies ergibt eine gute Raumausnützung des Halb.lei.t0rrohres. Zusätzlich werden die Halbleiterscheiben durch aie Innenwand des Rohres in ihrer Lage gehalten, co aaß Verschiebungen der Scheiben gegeneinander unterbunden werden, Ist ein Halbleiterrohr vollständig mit Scheiben angefüllt, so ist ein Verkanten und Verbiegen der Scheiben ausgeschlossen.This results in a good use of space in the semi-lead door pipe. In addition, the semiconductor wafers are held by aie inner wall of the tube in position, co AASS displacements of the discs against one another inhibited is a semiconductor tube completely filled with slices, a tilting and bending is excluding the wheels.

oolche Haibleiterrohre werden gemäß einem älteren forschlag durch pyroli tische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung dieses H-ii bleitermaterials in AnwesenheitSuch semiconductors are according to an older suggestion by pyrolytic decomposition of a gaseous one Connection of this H-ii lead material in the presence

VPA 9/11O/OÜ93 - Λ -VPA 9 / 11O / OÜ93 - Λ -

103886/1573 ^BAD 103886/1573 ^BAD

t!';es he -i> ktionsgases, ΐ-;.Β· Wasserstoff, erzeugt. Γ'. ι. ses Vti -.fahren läßt eich ,"jedoch bin ,jetzt wirtschaftlich nur für größere Rohrdurchmesser, z.B. oberhalb 'ίOmm einsetzen. SoIJ en Halbleiterscheiben k' eineren Durchmessers in solchen Rohren diffundiert werden, so werden diese nicht in ihrer Lage" gehalten und es int damit zu rechnen, daß die Scheiben mechanisch beansprucht und damit ihre elektrischen Eigenschaften verschlechtert werden.t! '; es he -i> ctionsgases, ΐ - ;. Β · hydrogen, generated. Γ '. ι. This Vti -.fahren can eich, "however, now economically only use for larger pipe diameters, eg above 'ίOmm. If semiconductor wafers of any diameter are diffused in such pipes, these are not held in their position" and it is int It is to be expected that the panes will be mechanically stressed and thus their electrical properties will be impaired.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde."! iegende Aufgabenstellung besteht darin, eine Anordnung gemäß der eingangs-- erwähnten Gattung so weiterzubilden, daM eine Diffusion von Halbleiterscheiben möglich ist, eieren Durchmesser kleiner alt? uer Innendurchmesser des HaIb-1 <-? i terrohres ist, ohne daß es 7,u unerwünschten mechanischen Beanspruchungen der Halbleiterscheiben kommt.The task on which the present invention is based is an arrangement according to the the genus mentioned at the beginning so that one Diffusion of semiconductor wafers is possible, eggs Diameter smaller old? outer inner diameter of the Halb-1 <-? i terrohres is without it 7, u undesirable mechanical Stresses the semiconductor wafers comes.

b?ii Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren den Rohres eine Haltevorrichtung vorgesehen ist, die zusiunmen mit der Innenwand des Rohres einen Käfig für die Halbleiterscheiben bildet, und daß die Haltevorrichtung au;; einem Material besteht, das mit den Halbleiterscheiben b*;i der Mffuionstemperatur nicht reagiert. The invention is characterized in that a holding device is provided inside the tube which, together with the inner wall of the tube, forms a cage for the semiconductor wafers, and in that the holding device is au ;; consists of a material which does not react with the semiconductor wafers b *; i of the Mffuion temperature.

b -Ii Haltevorrichtung weist vorzugsweise einen parallel zur Längtsachse des Rohres liegenden Stab auf, der an p' inem Umfang mit mindestens einer parallel zu seiner ■Li-.ngsaehse liegenden Ausnehmung versehen ist, die zurr ·.;"imen mit der Wand des Rohres einen Käfig für die Halbleiterscheiben bildet, durch den die Halbleitere· heiben in ihrer Lage gehalten werden. Der Stab kann ν -tei!hafterweise über seinen Umfang verteilt drei, fünf oner sechs Ausnehmungen aufweisen, die so geformt sind, daß der Stab einen Querschnitt wie ein d'"i,- fünf,- oder sechs-armiger Stern hat. Dabei hat di· Rohr r-'weckmäßigerweise einen kreisringfämigen Querschnitt. b -Ii holding device preferably has a plane parallel to the tube Längtsachse rod, which is provided at p 'INEM circumference with at least one of his ■ Li-.ngsaehse parallel recess lying, the lashing ·;. "imen with the wall of the tube forms a cage for the semiconductor wafers, by means of which the semiconductor wafers are held in their position a d '"i, - five, - or six-armed star. In this case, the tube usually has a cross-section shaped like a circular ring.

VI« 9/11O/ÜO95 - Ί -VI «9 / 11O / ÜO95 - Ί -

1 0 9 B ■■ ß / 1 5 7 31 0 9 B ■■ ß / 1 5 7 3

_ A — _ A -

Die Haltevorrichtung kann aber auch in der Innenseite der Wand des Rohres vorgesehene, parallel zur Rohrachse liegende Ausnehmungen aufweisen, die zusammen mit einem im Rohr parallel zur Rohrachse liegenden Stab einen Käfig für die Halbleiterscheiben bilden, durch den die Halbleiterscheiben in ihrer Lage gehalten werden. Der Stab kann dann kreisförmigen oder auch sternförmigen Querschnitt haben.The holding device can, however, also be provided in the inside of the wall of the pipe, parallel to the pipe axis Have recesses lying, which together with a lying in the pipe parallel to the pipe axis Rod form a cage for the semiconductor wafers, through which the semiconductor wafers are held in place will. The rod can then have a circular or star-shaped cross section.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht. darin, daß der Stab mit zwei Abschlußscheiben versehen ist, zwischen denen die Halbleiterscheiben angeordnet sind, wobei die Dicke der Abschlußscheiben ein Vielfaches, mindestens das Doppelte der Dicke der Halbleiterscheiben beträgt. Dabei bestehen auch die Abschlußscheiben aus einem Material, das unter Diffusionsbedingungen nicht mit den Halbleiterscheiben reagiert. Der Stab und/oder die Abschlußscheiben können aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Halbleiterscheiben oder auch aus gesintertem Merial, z.B. aus Siliziumkarbid, bestehen. Diese Ahschlußscheiben können öffnungen aufweisen, sie können etwas kleiner als die Innenfläche des Rohres sein oder auch so ausgebildet sein, daß sie zur Abdichtung des Rohres gegen die Außenatmosphäre dienen.There is an advantageous further development of the invention. in that the rod is provided with two disks is, between which the semiconductor wafers are arranged, the thickness of the end wafers being a multiple, is at least twice the thickness of the semiconductor wafers. The cover plates also exist made of a material that does not bond with the semiconductor wafers under diffusion conditions reacted. The rod and / or the cover disks can be made of the same semiconductor material as the semiconductor wafers or made of sintered merial, e.g. made of silicon carbide. These closing disks can have openings, they can be somewhat smaller than the inner surface of the tube or they can also be designed in this way be that they serve to seal the pipe against the outside atmosphere.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 10 näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail using exemplary embodiments in conjunction with FIGS. 1 to 10. Show it:

Figur 1 einen Anordnung gemäß der eingangs erwähntenFigure 1 shows an arrangement according to the aforementioned

Gattung;
Figur 2, 3, 4, 5, 9> 10 jeweils einen vjuersob nitt durchGenus;
Figure 2, 3, 4, 5, 9> 10 each vjuersob nitt through

verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung; Figur 6 und 7 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungs-various embodiments of the invention; Figure 6 and 7 a longitudinal section through two embodiments

beispieJe der Erfindung und Figur 8 eine zweckmäßige Ausgestaltung der Anordnung nach Figur 6 und 7.example of the invention and FIG. 8 an expedient embodiment of the arrangement according to Figures 6 and 7.

W 9/ιΤσ/ΘΟ93 1098 86/1573 . _₅_W 9 / ιΤσ / ΘΟ93 1098 86/1573. _ ₅ _

Die in Figur 1"gezeigte Anordnung, die schematisch eine Anordnung nach der eingangs erwähnten Gattung darstellt, weist ein Halbleiterrohr 1 auf, das niit einem Deckel 2 verschlossen ist. Im Rohr 1 sind Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser untergebracht, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ⁱ ist. Die Halbleiterscheiben 3 werden durch Abschlußscheiben 4 und 5 gehalten, so daß sich die Halbleiterscheiben 5» gleichgültig,welche Lage das Rohr 1 einnimmt, weder verkanten noch verbiegen können. Im Rohr 1 befindet sich eine Dotierstoffquelle 6, die beim erhitzen des Rohres durch eine Heizwicklung 7 auf die Diffusionstemperatur aufgeheizt wird.The arrangement shown in FIG. 1 ″, which schematically represents an arrangement of the type mentioned at the outset, has a semiconductor tube 1 which is closed by a cover 2. In the tube 1, semiconductor wafers with a diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the tube ^i. the semiconductor wafers 3 are held by the lenses 4 and 5, so that the semiconductor wafers 5 »matter what position occupied by the pipe 1, neither tilt nor can bend. In tube 1 there is a dopant source 6, which during heating of the Tube is heated by a heating coil 7 to the diffusion temperature.

In Figur 2 ist ein Querschnitt durch eine erste ji führungsform gemäß der Erfindung gezeigt. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugsziffern wie die Anordnung nach Figur 1 versehen. Es ist ersichtlich, αaß der Durehmesser der Scheiben 3 kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 1 ist. In dem Halbleiterrohr 1 ist ein parallel zu seiner Längsachse liegender Stab 8 vorgesehen, der mit einer parallel zu seiner Längsachse liegenden ausnehmung 9 versehen ist. Die Ausnehmung 9 des Stabes 8 bildet zusammen mit der Wand des Rohres 1 einen Käfig, in dem die Halbleiterscheiben 3 in ihrer Lage gehalten werden.FIG. 2 shows a cross section through a first guide form according to the invention. The same parts are given the same reference numerals as the arrangement according to FIG. It can be seen that the diameter of the disks 3 is smaller than the inner diameter of the tube 1. In the semiconductor tube 1 there is provided a rod 8 lying parallel to its longitudinal axis, which rod is provided with a recess 9 lying parallel to its longitudinal axis. The recess 9 of the rod 8, together with the wall of the tube 1, forms a cage in which the semiconductor wafers 3 are held in their position.

Der Stab 8 besteht aus einem Material, das mit den Halbleiterscheiben 3 nicht reagiert. Er kann vorzugsweise aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Scheiben 3 bestehen. Sind die Scheiben z.B. i.-us Silizium, so wählt man auch Silicium für den Stab. Er kann aber z.B. auch aus Siliziumkarbid SiC bestehen. Macht man den Stab 8 aus Halbleitermaterial,, so wird dabei zweckmäßig von einem vollen Stab "ausgegangen, dessen Ausnehmung durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung erzielt wird. Wählt man einen anderen Werkstoff, wie The rod 8 consists of a material that does not react with the semiconductor wafers 3. It can preferably consist of the same semiconductor material as the disks 3. For example, if the disks are silicon, then silicon is also chosen for the rod. However, it can also consist of silicon carbide SiC, for example. If the rod 8 is made of semiconductor material, it is expedient to start from a full rod, the recess of which is achieved by appropriate mechanical processing. If another material is selected, such as

o/oo« _109886/U73 o / oo « _{109886 / U73}

_ fr -_ fr -

/,.B. Siliziumkarbid, so wLrcl dor Stab vor Lo L! hu. Γ Lr; rwei.se geeinter I./ ,.B. Silicon carbide, so wLrcl dor rod before Lo L! hu. Γ Lr; rwei.se united I.

In der Figur 3 ist eine Anordnung gezeigt, in der ein mit drei Ausnehmungen versehener Stab 10 im Rohr 1 angeordnet ist. Dieser Stab hat einen querschnitt wie ein dreiarraiger ütern. Die Ausnehmungen sind hier mit 11 bezeichnet. Die Ausnehmungen 11 bilden mit der Wand des Rohres 1 Käfige, in denen nie Halbleiterscheiben 3 in ihrer Lage gehalten werden, iiis ist ersichtlich, dab in diotreni Ausführungsbeispiel drei parallele ScheibenstapeL untergebracht werden können. Der οtab 10 kann auch in diesem Fall aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Scheiben 3 bestehen. Die Ausnehmungen können z.B. durch üusschleifen eines Stabes mit kreisförmigem Querschnitt hergestellt werden. Dies ist besonders einfach, wenn die die Ausnehmungen 11 begrenzenden Flächen eben gemacht werden. Sie können jedoch auch aus gesinterten Material, wie z.B. Siliziumkarbid SiC bestehen. Die Ausnehmungen können in diesem Fall direkt beim Sintern durch eine entsprechende Sinterform eingearbeitet werden.In the figure 3 an arrangement is shown in which a with three recesses provided rod 10 is arranged in the tube 1. This rod has a cross-section like a three-arraiger eat. The recesses are denoted by 11 here. The recesses 11 form with the wall of the pipe 1 Cages in which semiconductor wafers 3 never in their Able to be held, iiis it can be seen that in diotreni Embodiment housed three parallel disk stacks can be. The οtab 10 can also be used in this Case consist of the same semiconductor material as the discs 3. The recesses can be grinded, for example a rod with a circular cross-section. This is particularly easy when the recesses 11 delimiting surfaces can be made level. However, they can also be made of sintered material, such as e.g. silicon carbide SiC. The recesses can in this case directly during sintering by a corresponding Sinter mold are incorporated.

In Figur 4 ist eine Anordnung mit einem Stab 12 gezeigt, der über seinem Umfang verteilt fünf zu seiner Längsachse parallele Ausnehmungen 13 aufweist* Der Stab 12 hat einen Querschnitt wie ein fünfarmiger Stern. Die die Ausjiehmung-en.Umbildenden Flächen des Stabes sind vorteilhafterweise wieder eben. In der Anordnung nach Figur 4 können fünf parallele Stapel aus Ha-lbljei-^e^s--__._„_^,=-_. scheiben 3 untergebr^qhjt_s^aii4-e*i;^=<0iese Stapel sind ^FIG. 4 shows an arrangement with a rod 12 which, distributed over its circumference, has five recesses 13 parallel to its longitudinal axis. The rod 12 has a cross section like a five-armed star. The surfaces of the rod which form the leeks are advantageously flat again. In the arrangement according to FIG. 4, five parallel stacks of Ha-lbljei- ^ e ^ s --__._ "_ ^, = -_. slices 3 underneath ^ qhjt _s ^ aii4-e * i; ^ = <0 these stacks are ^

sowohl gegeneinander als auch relativ zum Rohr 1 ±n^^zZ>' ^ ihrer Lage fixiert. Jruder gezeigten AnordnjAiig=<rsT die-Ausuut'zung. des Rohres^j&ltitiv gutj,'da"die durch die Halbleiterscheiben e±jßgeniimjn&iie ^uerschnittsfläche des Rohrinneren rjelativ groß im Vergleich zur gesamten Innenfläche de^s Rohres ist,fixed both against each other and relative to the pipe 1 ± n ^^ zZ>'^ their position. The arrangement shown = <rsT die-Ausuut'zung. of the pipe ^ j & ltitiv gutj, 'because "the cross- sectional area of the pipe interior caused by the semiconductor wafers is relatively large compared to the entire inner surface of the pipe,

VPA9/KO7OO93 -7- . _BAD0RIG)NAL VPA9 / KO7OO93 -7-. _{BAD0RIG) NAL}

109886/1573109886/1573

In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem ein mit sechs über seinen Umfang verteilten Ausnehmungen 15 versehener Stab 1-1 verwendet wird. Auch bei dieser Anordnung ist aie Ausnutzung des Rohres 1 relativ gut.In Figure 5, a further embodiment of the invention is shown in which one with six over his Circumferentially distributed recesses 15 provided rod 1-1 is used. With this arrangement too, utilization of the pipe 1 is relatively good.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Halbleiterscheiben in ihrer Lage gesichert. Ein Verrutschen einzelner Scheiben aus dem Stapel ist damit ausgeschlossen .In the exemplary embodiments shown, the semiconductor wafers are secured in their position. This prevents individual slices from slipping out of the stack .

In Figur 6 ist das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 im Längsschnitt gezeigt. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 5 versehen. Es ist ersichtlich, daß die Ausnehmungen 15 kurzer als der Li tab 14 sind. Dieser weist daher oben und unten Enden 16 und 17 mit größeren Abmessungen und der ursprünglichen Querschnittsform,z.B. kräsförmigen Querschnitt auf, wenn der Stab 14 vor dem Anbringen der Ausnehmungen 15 kreisförmigen Querschnitt hatte. Die Enden 16 und 17 begrenzen die Ausnehmungen 15 in der Längsrichtung und halten die aus den Halbleiterscheiben 3 gebildeten Stapel zusammen. Damit ist ein Verkanten der Halbleiterscheiben ausgeschlossen. Die durch die Ausnehmungen und die Rohrwand gebildeten Käfige halten daher unerwünschte mechanische Beanspruchengen, die zum Verbiegen und Verkanten führen können, von den Halbleiterscheiben fern. Eine weitere Verbesserung des Zusammenhaltes der^"B~tape! wird dadurch erzielt, daß auf die Enden 16 und 17 mit einer zentralen^^öTlr^ii^-xersehene Abschlußscheiben 18 kzw.. 19 aufgebracht werden. Der
der Abschlußscheibe 19 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie auf dastände 17 aufgepreßt werden kann. Der Außendurchmesser der Scheiben 19 wird zweckmäBigerweise etwas kleiner als der Innendur chWsser_<igs Rohres 1 gewählt, so daß der in der Dotierungsquelle 6 enthaltende"In Figure 6, the embodiment of Figure 5 is shown in longitudinal section. The same parts are given the same reference numerals as in FIG. It can be seen that the recesses 15 are shorter than the Li tab 14. This therefore has ends 16 and 17 at the top and bottom with larger dimensions and the original cross-sectional shape, for example a crescent-shaped cross-section if the rod 14 had a circular cross-section before the recesses 15 were made. The ends 16 and 17 delimit the recesses 15 in the longitudinal direction and hold the stacks formed from the semiconductor wafers 3 together. This prevents the semiconductor wafers from tilting. The cages formed by the recesses and the pipe wall therefore keep undesired mechanical stresses, which can lead to bending and tilting, away from the semiconductor wafers. A further improvement in the cohesion of the ^ "B ~ tape! Is achieved in that the ends 16 and 17 with a central ^^ öTlr ^ ii ^ -xersehene closing discs 18 and 19 are applied. The
the cover plate 19 is expediently chosen so that it can be pressed onto the stands 17 there. The outer diameter of the disks 19 is expediently chosen to be somewhat smaller than the inner diameter of the water pipe 1, so that the "

VPA 9/110/0093 - 8\-VPA 9/110/0093 - 8 \ -

* -: 10 9 8 8 6/ 1 573* -: 10 9 8 8 6/1 573

- ti -- ti -

Dotierstoff zu .den Halbleiterscheiben 3 gelangen kann. Me andere Abschlußscheibe 18 kann einfcich auf die Stapel aufgelegt werden.Dopant can get to .den semiconductor wafers 3. Me other lens 18 can simply be attached to the Stack are placed.

In Figur 7 ist ein Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung gezeigt. Hierbei ist eine obere Absehlußscheibe 20 vorgesehen, die mit einer Dichtfläche 21 versehen ist. Mit der Dichtfläche 22 sitzt die Absehlußscheibe 20 auf dem oberen Rand 22 des Rohres 1 auf und dichtet dieses nach außen ab.In Figure 7 is a longitudinal section through a further embodiment shown according to the invention. Here, an upper Absehlußscheibe 20 is provided, which with a sealing surface 21 is provided. With the sealing surface 22, the sealing disk 20 is seated on the upper edge 22 of the tube 1 and seals it from the outside.

Der Einfachheit halber werden die Halbleiterscheiben 3 in der aus dem Stab 14 und den Endscheiben 18, 19 bzw. 20, 19 bestehenden Einheit aufgestapelt. Dann wird die Einheit mit den Scheiben im Rohr 1 untergebracht und dieses gasdicht verschlossen. Die Anordnungen nach Figur 6 und 7 können, statt wie gezeigt senkrecht, auch waagrecht angeordnet werden.For the sake of simplicity, the semiconductor wafers 3 are made up of the rod 14 and the end disks 18, 19 or 20, 19 existing unit stacked. Then the unit with the disks is housed in the tube 1 and this sealed gas-tight. The arrangements according to FIGS. 6 and 7 can, instead of being perpendicular as shown, can also be arranged horizontally.

Die untere Absehlußscheibe 19 kann, wie in Figur 8 gezeigt, Öffnungen 23 und/oder Ausnehmungen 24 aufweisen, durch die der Dotierstoff Zutritt zu den Halbleiterscheiben 3 hat. Es reicht dabei in der Regel aus, wenn die Öffnungen un/oder die Ausnehmungen eine Fläche einnehmen, die etwa zwischen 0,5 und 20% der Fläche der Absehlußscheibe 19 beträgt. Die Abschlußscheiben bestehen aus einem mit den Halbleiterscheiben nicht reagierenden Material, also z.B. aus dem gleichen Halbleitermaterial wie diese oder z.B. auch aus gesintertem Material, wie z.B. Siliziumkarbid SiC.The lower closing disk 19 can, as shown in FIG. 8, have openings 23 and / or recesses 24, through which the dopant has access to the semiconductor wafers 3. It is usually sufficient if the openings and / or the recesses occupy an area which is approximately between 0.5 and 20% of the area the final disk 19 is. The cover disks do not consist of one with the semiconductor wafers reacting material, e.g. made of the same semiconductor material as this or e.g. also made of sintered Material such as silicon carbide SiC.

Die Ausgestaltungen nach den Figuren 6, 7 und 8 sind aber nicht nur bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur verwendbar, sondern auch bei allen anderen Ausführungsformen. The configurations according to FIGS. 6, 7 and 8 are not only in the embodiment according to FIG usable, but also in all other embodiments.

VPA 9/110/0093 - 9 -VPA 9/110/0093 - 9 -

10 9886/1573 bad ORIONAL10 9886/1573 bad ORIONAL

uie Auofiihrungsboiaple Le nach den Figuren b urul 7 aim! entsprechend auch für eine Diffusion in strömenden Medium brauchbar, bei der ein mit einem Dotierstoff beladenes Inertgas durch das Rohr geleitet wird. JJazu muß das Rohr an beiden Stirnseiten offen sein. Die Abschlußscheiben können dann auf beiden Seiten so ausgebildet werden wie die Abschlußscheibe 19· Es ist aber auch möglich, das Rohr 1 in einer Quarzampulle unterzubringen und diese zu evakuieren oder mit einem Schutzgas zu füllen. Dann bracht das Rohr 1 nicht gasdicht abgeschlossen zu werden.uie execution boiaple Le according to the figures b urul 7 aim! correspondingly also usable for diffusion in a flowing medium, in which a with a dopant loaded inert gas is passed through the pipe. JYes the pipe must be open at both ends. The cover disks can then be designed on both sides are like the cover plate 19 · But it is also possible to put the tube 1 in a quartz ampoule to accommodate and to evacuate or to fill with a protective gas. Then the pipe 1 is not made gas-tight to be completed.

In Figur 9 ist ein arideres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung gezeigt, bei dem mit 34 bezeichnete Aus- . nehmungen auf der Innenseite eines Rohres 30 vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen bilden zusammen mit einem parallel zur Achse des Rohres liegenden Stab 31 wieder einen Käfig für die Halbleiterscheiben 3» durch den diese in ihrer Lage gesichert sind. Das Rohr 30 besteht aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Scheiben 3, während der Stab 31 aus dem gleichen Halbleitermaterial oder auch einem gesintertem Material, wie z.B. SiC bestehen kann. Der Stab hat hier kreisförmigen Querschnitt.In Figure 9, an arideres embodiment according to the invention is shown, in which designated 34 Aus. recesses on the inside of a tube 30 are provided. These recesses form together with one Rod 31 lying parallel to the axis of the tube again has a cage for the semiconductor wafers 3 »through the these are secured in their position. The tube 30 is made made of the same semiconductor material as the disks 3, while the rod 31 is made of the same semiconductor material or a sintered material such as SiC. The rod has a circular cross-section here.

Eine andere Ausführungsform ist in Figur 10 gezeigt, bei der zusätzlich zu den Ausnehmungen 34 ein Stab 32 vorgesehen ist, der seinerseits Ausnehmungen 36 aufweist. Die Ausnehmungen 34 liegen dabei den Ausnehmungen 36 gegenüber. Das Rohr, das hier mit der Bezugsziffer 33 bezeichnet ist, kann aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Scheiben 3 bestehen. JSs ist jedoch auch möglich, dieses Rohr aus mit dem Material der Halbleiterscheiben nicht reagierendem Sintermaterial, z.B. SiO, herzustellen. Da Sintermaterial ,jedoch bei den bei der Diffusion herrschenden Bedingungen nicht gasdicht 3ind, ist es in diesem Falle notwendig, das Rohr 33 mit den Halbleiterscheiben 3 und dem Stab 32 wieder in einem Halbleiterrohr 1, z.B. aun Silizium anzuordnen.Another embodiment is shown in FIG. 10, in which a rod 32 is provided in addition to the recesses 34 is, which in turn has recesses 36. the Recesses 34 are opposite the recesses 36. The tube, denoted here by the reference numeral 33 can consist of the same semiconductor material as the disks 3. JSs is also possible, however, to produce this tube from sintered material that does not react with the material of the semiconductor wafers, e.g. SiO. Since sintered material is not gas-tight under the conditions prevailing during diffusion, it is in In this case it is necessary to put the tube 33 with the semiconductor wafers 3 and the rod 32 back in a semiconductor tube 1, e.g. to be arranged on silicon.

Durch die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 3 bis 10By means of the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 10

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ist es möglich, auch mehrere Chargen von Halbleiterscheiben mit unterschiedlichen Eigenschaften in ei non einzigen Rohr unterzubringen und von einander getrennt, zu halten.it is possible to also have several batches of semiconductor wafers with different properties in one to accommodate a single pipe and separate from each other, to keep.

17 Patentansprüche 10 Figuren17 claims 10 figures

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Claims

Patent claims

1.) Arrangement for diffusing dopants in Discs made of semiconductor material with a heatable tube made of the same semiconductor material, in where the panes are housed and in a vacuum or in a protective gas to the diffusion temperature are heated, characterized in that that inside the tube (1, 30) a holding device is provided which, together with the Inner wall of the tube forms a cage for the semiconductor wafers (3), and that the holding device consists of a material that does not react with the semiconductor wafers at the diffusion temperature.

2.) Arrangement according to claim 1, characterized that the holding device is a parallel to the longitudinal axis of the pipe Rod (8,10,12,14,32) having at least one on its circumference with one parallel to its longitudinal axis lying recess is provided, which together with the wall of the tube (1) a cage for the Forms semiconductor wafers (3) by means of which the semiconductor wafers are held in their position.

3.) Arrangement according to claim 2, characterized in that that the rod (10) has three recesses (11) distributed over its circumference, which are shaped so that the rod has a cross-section like a three-armed star.

4.) Arrangement according to claim 2, characterized in that the rod (12) over its circumference distributed five recesses (13)

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has, which are so shaped that the rod has a Cross-section like a five-armed star.

5.) Arrangement according to claim 2, characterized. characterized in that the rod (14) is over distributed its circumference has six recesses (15) which are shaped so that ·, the rod a cross-section like a six-armed star.

6.) Arrangement according to the former of claims 2 to 5, d a through characterized · that the tube (1) has an annular · cross-section.

7.) Arrangement according to claim 1, characterized in that that the holding device is provided in the inside of the wall of the tube (30), has recesses (34) lying parallel to the pipe axis, that one in the pipe is parallel to the pipe axis lying rod (31 »32) is provided which, together with the recesses, forms a cage for the Forms semiconductor wafers (3), by means of which the semiconductor wafers are held in their position.

8.) Arrangement according to claim 7> characterized in that the rod (31) has a circular cross-section Has.

9.) Arrangement according to claim 7, characterized that the rod (32) has the same number of recesses (36) as the pipe wall and. that the recesses in the pipe wall and face each other in the bar.

10.) Arrangement according to claim 9 »d a d u r c h characterized in that the rod is star-shaped Has cross-section.

11.) Arrangement according to one of the preceding claims,

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d a d u r -c h marked, datf the rod (8,10,12,14,32) with end discs (.18,19,20) is provided, between which the semiconductor wafers (3) are arranged, and that the Thickness of the end wafers is a multiple, at least twice the thickness of the semiconductor wafers is, and that the cover plates are made of a material that is at the DiffusLon temperature not reatt with the semiconductor wafers.

12.) Arrangement according to claim 11, characterized that the rod (8,10,12, 14,32) and / or the end disks (18,19) the same semiconductor material as the half -.- · conductor washers (3) exist.

13.) Arrangement according to claim 11, characterized that the rod and / or the end disks are made of a sintered material, for example SiG.

14.) Arrangement according to claim 11, 12 or 13 »thereby characterized in that the area of at least one of the lens covers is smaller than that Inner surface of the tube is.

15.) Arrangement according to claim 14, characterized in that one of the cover plate (19) is provided with openings whose area is between 0.5 and 20 $ of the area the end disks is.

16.) Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the tube is vertical and the semiconductor wafers are horizontal.

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17 ·) Arrangement according to claim 11, d a d u r c h ^ r characterizes η ti t that at least ems ei.no ο ei End discs (20) for sealing the pipe serves.

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