DE2133877A1 - Anordnung zum eindiffundieren von dotierstoffen in halbleiterscheiben - Google Patents

Anordnung zum eindiffundieren von dotierstoffen in halbleiterscheiben

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    • Y10S269/903—Work holder for electrical circuit assemblages or wiring systems

Description

SIEMENS AKl1IEIiGESELLSCHAFT München 2, "7.JUL1971
Berlin und München Witteisbacherplatz 2
ypA
71/1111
Anordnung zum Eindiffundieren von Dotierstoffen in Halbleiterscheiben - u i ;
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf eine Anordnung zum Eindiffundieren von Dotierstoffen in Halbleiterscheiben, mit einem Rohr und einer im Rohr angeordneten, aus Halbleitermaterial bestehenden Bodenplatte, die an der Oberseite mit Führungsnuten versehen ist, in denen die Halbleiterscheiben stehen..
Eine solche Anordnung ist bereits beschrieben worden. Die Bodenplatte, weist eine Vielzahl von parallelen Führungsnuten auf, in die die zu diffundierenden Halbleiterscheiben hineingesteckt werden. Die Führungsnuten umfassen die Halbleiterscheiben nur in einem Randbereich, so daß der Dotierstoff fast in die ganze Fläche der Halbleiterscheiben eindiffundieren kann. · · .
Die Diffusion von Halbleiterscheiben wird bekanntlich bei hohen Temperaturen durchgeführt. Bei Halbleiterscheiben aus Silicium liegen die Temperaturen etwa zwischen 1100° und 1500 C. In diesem Temperaturbereich sind die Halbleiterscheiben relativ leicht plastisch verformbar. Solche plastischen Verformungen führen zu Störungen im Kristallgitter, die sich auf die elektrischen Eigenschaften eines Halbleiterbauelementes nachteilig auswirken. Sitzen die Halbleiterscheiben wie bei der bekannten Anordnung lediglich in den Rand umfassenden Führungsrillen der Bodenplatte, so kann bereits das Gewicht der Scheiben ein Biegemoment auf diese ausüben, so daß Versetzungen und Störungen im Kristallgitter auftreten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
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• &
eine Anordnung der eingangs erwähnten Gattung so weiterzubilden, daß insbesondere durch ein Biegemoment ausgeübte mechanische Einflüsse während der Diffusion von den Scheiben ferngehalten werden. ·
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundplatte aus Halbleitermaterail bestehende rahmenförmige Halter angeordnet sind, die etwa auf-der Höhe des Schwerpunktes der Halbleiterscheiben oder darüber mit zu den Führungsnuten parallel liegenden Schlitzen versehen sind, in die die Halbleiterscheiben hineingreifen..
Torzugsweise bestehen die Halter aus einem im wesentlichen U-förmigen Teil, wobei die Bodenplatte mit zusätzlichen, zu den Führungsnuten parallelen Nuten versehen ist, in denen die Enden der Schenkel der IT™ form ig en Seile sitzen. Zweckmäßigerweise bestehen die U-förmigeii Teile aus Rohrsegmenten, bei denen über die ganze Länge ein Teil der Eohrwandung entfernt ist. Die Führungsnut en, die zusätzlichen liuten und die Sehlitze können parallel zur Längsachse der Bodenplatte liegen. .
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieies in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 die perspektivische Ansicht der Anordnung gemäß der Erfindung und
Figur 2 die Anordnung nach Figur 1 in einem schematisch dargestellten, aufgeschnitten gezeigten Diffusionsofen.
Die Anordnung nach Figur 1 weist eine Bodenplatte 1 auf, deren Oberseite mit Führungsnuten 2 versehen ist. Auf der Oberseite der Bodenplatte 1 sitzen rahmenförmige Halter 3i
die etwa U-förmig ausgebildet sind, Die rähmenförmigen Halter 3 weisen Schenkel 8 und 9 auf, deren Enden in auf der Oberseite der Bodenplatte i angebrachten zusätzlichen Nuten- 6 und 7 sitzen. Die rähmenförmigen Halter 3 weisen an ihrer Oberseite Schlitze 4 auf, in die Halbleiterscheiben 5 hinein-
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greifen. Die Schlitze 4 verlaufen parallel zu den Führungsnuten 2. Jeder der Schlitze 4 ist zweckmäßigerweise genau senkrecht über der dazugehörigen Führungsnuten angeordnet, so daß die Halbleiterscheiben 5 genau vertikal stehen. Die Länge der Schlitze 4 ist so bemessen, daß die Halbleiterscheiben 5 lediglich am Rand gehalten werden, so daß der Dotierstoff praktisch ungehindert in die ganze Fläche der Halbleiterscheibe eindiffundieren kann.
Die rahmenförmigen Halter 3 bestehen " zweckmäßigerweise aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Halbleiterscheiben 5 und die Bodenplatte 1. Die Halter 3 lassen sich besonders leicht aus einem Segment eines Halbleiterrohres herstellen, bei dem ein Seil der Rohrwandung parallel zur Längsachse des Rohres vollständig entfernt wird* Danach wird das Rohrseginent quer zur Längsachse zertrennt und an den Trennstellen we.rden die Schlitze 4 z.B. durch Sägen hergestellte Die zur Herstellung der Halter 3 verwendeten Rohre weisen einen so viel größeren Durchmesser als die Halbleiterscheiben 5 auf, daß die Halbleiterscheiben oberhalb der Höhe ihres Schwerpunktes gehaltert werden können. Liegt die Bodenplatte 1 waagrecht, so sind mechanische Einwirkungen auf die Halbleiterscheiben weitgehend ausgeschlossen.
Verfahren zum Herstellen von Rohren aus Halbleitermaterial sind bekannt.' Ein Rohr, aus Silicium ka,nn z.B. dadurch hergestellt werden, daß ein aus Silicochloroform SiHCl-, und Yfasserstoff Hp bestehendes Gasgemisch über einen auf eine Temperatur von etwa 1150 bis 12000C aufgeheizten Graphitstab geleitet wird. Das Silicochloroform reagiert bei der angegebenen Temperatur mit dem Wasserstoff und scheidet sich Θ-ls kristallines Silicium am Graphitkörper ab. Ist eine genügende Schichtdicke erreicht, so wird der Graphitkörper und die Siliciumschicht abgekühlt, wobei der Graphitkörper wegen seines höhex'en thermischen Ausdehnungskoeffizientens
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stärker schrumpft als die SiIiciumschicht« Damit läßt sich der Graphitkörper aus der SiIiciumschicht herausziehen. Rohre .aus kristallinem Germanium können auf die gleiche Weise z.B. mit Hilfe von Germaniumtetrachlorid GeCl. und
Wasserstoff Hp erzeugt werden» Die Halter können jedoch auch aus anderen Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Siliciumcarbid, Wolframcarbid, AyjjBy-Verbindungen und AjjByj-Verbundungen hergestellt werden. Soll der Halter z.B. aus Siliciumcarbid hergestellt werden, so wird als gasförmige Verbindung zum Herstellen des Rohres CH5 SiCl5 (TrichlormethylsAlan)% in Verbindung mit Wasserstoff verwendet. Sollen die Halter z.B. aus Bornitrid bestehen, wird z.B. Hexachlorborazol B-, U., Cig und Wasserstoff verwendet.
Zweckmäßigerweise bestehen die Bodenplatten, die Halter und die Halbleiterscheiben aus dem gleichen Halbleitermaterial. Me" Verwendung von Halbleitermaterial hat den Vorteil, daß es sehr rein hergestellt- werden kann. Es ist also nicht zu befürchten, daß wie bei den früher zur Diffusion verwendeten Quarzschiffchen unkontrollierbar Verunreinigungen in die Halbleiterscheiben eindiffundieren. Die Halbleiterteile können beliebig oft wieder verwendet werden.
In Figur 2 ist die Anordnung nach Figur 1 in einem schematisch dargestellten, aufgeschnittenen Diffusionsofen gezeigt. Der Diffusionsofen waist ein Rohr 11 auf, das mit Stopfen 12 und 13 verschlossen ist. Das Rohr 11 und die Stopfen 12 und 13 : bestehen dabei zweckmäßigerweise ebenfalls aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die Halbleiterscheiben und die anderen Teile. Der Stopfen 13 ist mit einem Einlaß 15 versehen, durch den der Dotierstoff in Gasform zusammen mit einem Trägergas, z.B. Stickstoff in das Innere des Rohres 11 eingeblasen wird. Der Stopfen 12 ist mit einem Auslaß 14 versehen, durch den das Restgas in Pfeilriclitung entweicht. Das Rohr 11 ist mit einer schematisch angedeuteten Heizwicklung 16 versehen, die das
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Rohr durch Strahlungshitze auf die Diffuionstemperatur aufheizt. Die Wicklung 16 kann jedoch auch mit Hochfrequenz gespeist werden, wenn das Rohr 11 aus Halbleitermaterial besteht. In Figur 2 ist der Einfachheit, halber gezeigt, daß nur zwei Gruppen von Halbleiterscheiben im Ofen untergebracht sind. Zweckmäßigerweise ist die Anordnung so, daß z.B. 5 oder mehr Gruppen von Halbleiterscheiben untergebracht werden können.
Ein Vorteil der Erfindung besteht neben den Vorteilen, die sie gegenüber üblichen Anordnungen mit Quarzschiffchen aufweist, darin, daß alle Einzelteile zusammensteckbar und daher lacht einzeln auszuwechseln sind.
8 Patentansprüche .
2 figuren .
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Claims (8)

Z S JL Jl S, JLiTS H. P. £ Ü £ Jl £
1. Anordnung zum Eindiffundieren von Dotierstoffen in Halbleiterscheiben, mit einem Rohr und einer im Rohr angeordneten, aus Halbleitermaterial bestehenden j Bodenplatte, die an der Oberfläche mit Führungsnuten verseilen ist, in denen die Halbleiterscheiben stehen, dadur ch " g e k e η η ζ e ichn-et , daß auf der Grundplatte (1) aus Halbleitermaterial bestehende rahmenförmige Halter (3) angeordnet sind, die etwa auf der Höhe des Schwerpunktes der Halbleiterscheiben(5) oder darüber mit zu den Führungsnuten (2) parallel liegenden Schlitzen (4) versehen sind, in die der Rand
der Halbleiterscheiben hineinpaßt. '
2. Anordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (3) aus einem im wesentlichen U-förmigen (Teil mit zwei Schenkeln (8,9) bestehen, daß die Bodenplatte (1) mit zusätzlichen, zu den Führungsnuten (2) parallelen Nuten, (6,7) versehen ist, in denen die Enden der Schenkel (8,9) der U-förmigen H?eile sitzen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die U-förmigen Teile aus Rohrstücken bestehen, bei denen über die ganze Länge ein Teil der Rohrwandung entfernt ist. ; . -* v
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, daß die Führungsnuten (2) die zusätzlich Nuten (6,7) und die ''" Schlitze (4) parallel zur Iangsach.se der Bodenplatte (1) liegen.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn ze ichnet , daß die Bodenplatte (1) und
• die Halter (3) aus Silicium bestehen.
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6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet , daß die Bodenplatte und die Halter aus einer AjjjBy-Verbindung bestehen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» d a du r c h gekennzeichnet , daß die Bodenplatte und die Halter aus einer A-j-jB^j-Verbindung bestehen.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4} dadurch gekennzeichnet , daß·die Bodenplatte und die Halter aus Bornitrid oder Siliciumcarbid bestehen.
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Lee rs et f e
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