DE2349512A1 - Verfahren zum herstellen von halterungen aus silicium oder siliciumcarbid fuer diffusionsprozesse - Google Patents

Verfahren zum herstellen von halterungen aus silicium oder siliciumcarbid fuer diffusionsprozesse

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Description

Verfahren zum Herstellen von Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid für Diffusionsorozesse
Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren EUEi Herstellen von Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid für die Aufnahme von Siliciumkristallscheiben bei Diffusions- und Temperprozessen.
Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid, wie sie für die Diffusion und Teuerung von Siliciumkristallscheiben in der Ealbleiterteehn.Ur benötigt werden, sind entsprechenden Quarzlialterungen in der Temperaturetabilitat überlegen. Sie lassen sich jedoch aus massivem Siliciummaterial nur sehr schwierig und kostspielig herstellen.
Verfahren zum Herstellen von Rohren oder Hohlkörpern aus Halbleitermaterial durch eine Gasphasenabscheidung des Halbleitermaterials sind bekannt. So wird beispielsweise - wie aus der DT-OS 21 25 085.1 (VPA.71/1075) zu entnehmen ist - ein einseitig geschlossenes Rohr aus Silicium durch Gasphasenabscheidung aus einem Wasserstoff-Silico-chloroform-Gemisch bei ca. 1200°ö auf einem Graphitrohr hergestellt und anschließend der Graphit träge rkörper ohne Zerstörung der aus der Gasphase abg'eschiedenen Siliciumschicht entfernt. Solche Röhre werden für Diffusions- und Temperprozesse in der Halbleiter teebiilk "bereits verwendet.
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Die vorliegende Erfindung macht sich die Herstellung solcher Rohre zunutze, um auf billige und einfache Weise durch entsprechende Weiterverarbeitung des Rohres zu einer Siliciumhalterung zu gelangen, welche es ermöglicht, in Einzelaufnahmen eine Vielzahl von Siliciumkristallscheiben in einem einzigen Arbeitsgang zu diffundieren oder einer Temperbehandlung zu unterwerfen.
Es wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zunächst in bekannter Weise ein Silicium- oder Siliciumearbidrohr durch Abscheidung aus der Gasphase von Silicium oder Siliciumcarbid auf einem erhitzten Trägerkörper aus Graphit und Entfernen des Graphitträgerkörpers hergestellt wird, daß dann aus dem Silicium-oder Siliciumearbidrohr die Halterung durch mechanische Bearbeitung in paralleler und senkrechter Richtung zur Rohrachse so herausgearbeitet wird, daß jev/oils zwei zur Rohrachse parallel laufende Wandteile stehenbleiben, in denen in gleichmäßigen Abständen Führungsschlitze für die querzustellenden Diffusionsscheiben vorhanden sind und die Wandteile durch mindestens eine in Verlängerung der Wandteile einen geschlossenen Bogen bildende Strebe miteinander verbunden sind.
Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die mechanische. Bearbeitung mittels Diamantsägen bzw. Diamantschleifscheiben durchzuführen.
Um eine möglichst gleichmäßige Abscheidung an allen Stellen des Graphitträgerkörpers zu erhalten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, bei der Gasphasenabscheidung ein aus Wasserstoff und Silicochloroform bestehendes Gasgemisch zu verwenden^ welches bei ca. 1200 1Z zersetzt wirdj imd das Silicium auf dem Graphit trägerkorpi*xr ^„.ü möglicfest hoher Abscheide-
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geschwindigkeit niederzuschlagen. Dadurch kann erreicht werden, daß eine warzenfreie Abscheidung stattfindet und die Wandstärke des Siliciumrohres überall gleichmäßig ausgebildet ist, was für die nachfolgende mechanische Bearbeitung sehr wichtig ist. Die Wandstärke des Silicium- oder Siliciumcarbidrohres muß auf mindestens 1 mm eingestellt werden.
In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Formen der Säge- und Schleifscheiben zum Anbringen der Führungsschlitze so ausgewählt werden, daß sie in Durchmesser und Dicke den in der Halterung zu diffundierenden Kristallscheiben entsprechen. Dadurch wird ein guter Sitz der Halbleiterkristallscheibe in der Halterung während der Diffusion gewährleistet.
Durch das Verfahren nach der Lehre der Erfindung gelingt es, auf einfache und rationelle Weise eine Halterung aus Silicium oder Siliciumcarbid (bei Verwendung der entsprechenden SiIiciumverbindung, z.B. von Trichlormethylsilan) herzustellen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei nach außen gewölbte, parallellaufende Seitenteile, durch mindestens eine, als Verlängerung der Seitenteile einen geschlossenen Bogen bildende Strebe miteinander verbunden sind und daß in gleichmäßigen Abständen in den Seitenteilen Führungsschlitze für die zur Diffusion vorgesehenen quergestellten Siliciumkristallscheiben angebracht sind.
Gemäß einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung ist die Tiefe der Führungsschlitze in den
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Seitenteilen und die Höhe der Seitenteile so bemessen, daß die Kristallscheiben nur durch die obere Kante der Seitenwände gehalten werden (Zweipunktlagerung).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Siliciumhalterungen sind wegen ihrer günstigen äußeren Form sehr gut geeignet für Diffusionen von Siliciumkristallscheiben in durch Gasphasenabscheidung gefertigten Siliciumrohren, da letztere nur mit einem Graphitträgerkörper mit entsprechend größerem Querschnitt hergestellt werden müssen, um einen guten Sitz der Halterung im Siliciumdiffusionsrohr zu gewährleisten. Die Halterung selbst nimmt sehr wenig Platz in Anspruch. Der Diffusionsgasstrom trifft fast ungehindert alle Randstellen der quergestellten Kristallscheiben, wodurch eine homogene Diffusion gewährleistet ist. Die Kristallscheiben werden durch die günstig gewählte Zweipunktlagerung stabil gehalten und nur im äußersten Randbereich abgedeckt.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 6 näher erläutert.
Die Figuren 1, 3 und 5 zeigen besonders günstige Ausführungs-Formen von aus Siliciumrohren hergestellten Halterungen;
die Figuren 2, 4 und 6 zeigen die entsprechenden Seitenansichten.
Die Herstellung des für die Halterung zu verwendenden Siliciumrohres kann beispielsweise nach dem in der DT-OS 21 25 085.1 beschriebenen Verfahren geschehen. Es sind aber auch andere Verfahren zur Herstellung von Siliciumrohren anwendbar.
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Aus einem solchen Siliciumrohr, welches aber auch aus Siliciumcarbid bestehen kann, wird dann die in Fig. 1 im Schnitt (und in Fig. 2 in Seitenansicht) dargestellte Halterung durch parallel und senkrecht zur Rohrachse mit der Diamantsäge und mit Diamantschleifblättern ausgeführte Schnitte herausgearbeitet. Mit. dem Bezugszeichen 1 und 2 sind die stehengebliebenen Wandteile bezeichnet; der Bereich 3 zeigt den aus dem ursprünglichen Siliciumrohr stehengebliebenen Teil für die Halterungsstrebe. Mit dem Bezugszeichen 4 ist die für die Diffusion vorgesehene Silieiumkristallscheibe (strich-punktiert dargestellt) bezeichnet. Die. Bezugszeichen 5 und 6 markieren die in beide Wandteile 1 und 2 eingebrachten Führungsschlitze.
Aus der in Fig. 2 abgebildeten Seitenansicht zu Fig. 1, in welcher die gleichen Bezugszeichen gelten wis in Fig. 1, ist ersichtlich, daß die Halterung an beiden ;Enden mit einer Strebe 3 und 7 versehen ist. Diese Streben entstehen durch Verlängerung der Wandteile 1 und 2, d.h., in diesem Bereich bleibt das ursprüngliche Siliciumrohr bis auf einen Bodenteil erhalten. Durch Verwendung von Sägeblättern mit dem gleichen Durchmesser und der gleichen Dicke wie die später zu diffundierende Kristallscheibe beim Einbringen der Führungsschlitze 5 und 6 erhält man eine Halterung, welche für die Kristallscheiben eine gute Paßform aufweist..
In Fig. 3 ist im Schnitt eine ähnliche Ausführusgsform wie in Fig. 1 abgebildet. Der Unterschied ergibt sich aus Fig. 4, welche die entsprechende Seitenansicht dazu darstellt.. Es lassen sich nämlich bei entsprechender Formgebung der Halterung aus einem Siliciumrohr durch Längsteiluag zwei Halterungen (16 und 17)ι welche spiegelbildlich (im Rohr) gelagert sindf
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herstellen, wodurch die Halterungen billiger gefertigt werden können. Allerdings weisen diese Halterungen nur eine Verstrebung {15) auf. Mit dem Bezugszeichen 10 und 11 sind die Wandteile der Halterung, mit 12 und 13 die Einschnitte für die Kristallscheiben und mit 14 die Kristallscheibe selbst bezeichnet. Die Halterungsstrebe hat das Bezugszeichen 15. Der mit durchgehenden Linien gezeichnete Bereich 16 in der Fig. 4 gibt die Lage der 1.Halterung, der gestrichelt dargestellte Bereich 17 die Lage der 2.Halterung im ursprünglichen Siliciumrohr wieder.
In Fig. 5 und 6 wird eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der aus einem Siliciumrohr ebenfalls zwei Halterungen (27 und 28) gefertigt werden können. Es wird sowohl die obere (27) als auch die untere (28) Hälfte eines Siliciumrohres zu einer Halterung verarbeitet. Die Verstrebungen (25 und 26) decken dann allerdings die Siliciumkristalle an den entsprechenden Stellen mehr ab als bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Mit dem Bezugszeichen 20 und 21 sind die Wandteile der Halterung, mit 22 und die Einschnitte und mit 24 die Kristallscheibe bezeichnet. Die Halterungsstreben haben die Bezugszeichen 25 und Der mit durchgehenden Linien gezeichnete Bereich 27 in der Fig. 6 zeigt die Lage der 1.Halterung, der gestrichelt dargestellte Bereich 28 die der 2.Halterung im ursprünglichen Siliciumrohr.
6 .Figuren
7 Patentansprüche
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Claims (2)

Patentansprüche
1.) Verfahren zum Herstellen von Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid für die Aufnahme von Siliciumkristallscheiben bei Diffusions- und Temperprozessen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in bekannter Weise ein Silicium- oder Siliciumcarbidrohr durch Abscheidung aus der Gasphase von Silicium oder Siliciumcarbid auf einem erhitzten Trägerkörper aus Graphit und Entfernen des Graphitträgerkörpers hergestellt wird, daß dann aus dem Silicium- oder Siliciumcarbidrohr die Halterung durch mechanische Bearbeitung in paralleler und senkrechter Richtung zur Rohrachse so herausgearbeitet wird, daß jeweils zwei zur Rohrachse parallellaufende Wandteile stehenbleiben, in denen in gleichmäßigen.Abständen Führungsschlitze 'für die querzustellenden Diffusionsscheiben vorhanden sind und die Wandteile durch mindestens eine in Verlängerung der Wandteile einen geschlossenen Bogen bildende Strebe miteinander verbunden sind.
2.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Bearbeitung durch Sägen und Schleifen mittels Diamantsägen bzw. -schleifscheiben durchgeführt wird.
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VPA 9/110/3084 Edt/Nem
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