DE2349512B2

DE2349512B2 - Verfahren zum herstellen von halterungen aus silicium oder siliciumcarbid fuer diffusions- und temperprozesse

Info

Publication number: DE2349512B2
Application number: DE19732349512
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.; Bachmann Gerhard; 8000 München Dietze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-02
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1977-10-13
Also published as: BE816507A; GB1438877A; JPS5428261B2; US4203940A; CA1035209A; JPS5062579A; SE405812B; CH606477A5; DE2349512C3; DE2349512A1; FR2245573B1; SE7412432L; FR2245573A1

Description

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Halterungen au.; Silicium oder Siliciumcarbid für die Aufnahme von Siliciumkristallscheiben bei Diffusions- und Temperprozessen.

Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid, wie sie für die Diffusion und Temperung von Siliciumkristallscheiben in der Halbleitertechnik benötigt werden, sind entsprechender) QuarzhaUerungen in der Temperatur-Stabilität 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. 1200⁰C auf einem Graphitrohr hergestellt und anschließend der Grapihitträgerkörper ohne Zerstörung der aus der Gasphase abgeschiedenen Siliciumschicht entfernt. Solche Rohre werden für Diffusions- und Temperprozesse in der Halbleitertechnik bereits verwendet.

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 Siliciumcarbidrohr durch Abscheidung aus der Gasphase von Silicium oder Siliciumcarbid auf einem erhitzten Trägerkörper aus Graphit und Entfernen des Graphit-

trägerkörpers 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.

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 Silicochioroform bestehendes Gasgemisch zu verwenden, welches bei ca. 1200⁰C zersetzt wird, und das Silicium auf dem Graphätträgerkörper mit möglichst hoher Abscheidegeschwindigkeit niederzuschlagen. Dadurch kann erreicht werden, daß eine warzenfreie Abscheidung stattfindet und die Wandstärke des Silicumrohres 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.

Auch kann vorgesehen werden, daß die Formen der Säge- und Schleifscheiben zum Anbringen der Führungungsschlitze 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 Siliciumverbindung, z. B. von Trichlormeythylsilan) 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 SiliciumkristalJscheiben angebracht sind. Gemäß einem Beispiel ist die Tiefe der Führungschlitze in den 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 gefertigen Siliciumrohren, da letztere nur mit einem Giraphitträgerköirper 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 äußerten Randbereich abgedeckt.
Die Erfindung wird an Hand von AusführungsbeisDie-

len in Verbindung mit den F i g. I bis 6 näher erläutert.

Fig. I, 3 und 5 zeigen besonders günstige Ausführungsformen von aus Siliciumrohren hergestellten Halterungen;

Fig. 2, 4 und 6 zeigen die entsprechende Seitenansichten.

Die Herstellung des für die Halterung zu verwendenden Siliciumrohres kann beispielsweise nach dem in der DT-OS 21 25 085.1 beschriebene.! Verfahren geschehen. Es sind aber auch andere Verfahren zur Herstellung von |₀ Siliciumrohren anwendbar.

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 ,₅ 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 Siliciumkristallscheibe (sirich-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 wie in F i g. 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,

35 welche für die Kristallscheiben eine gute Paßform aufweist.

In Fig. 3 ist im Schnitt eine ähnliche Ausführungsform wie in Fig. 1 abgebildet. Der Unterschied ergibt sich aus F i g. 4, welche die entsprechende Seitenansicht dazu darstellt. Es lassen sich nämiich bei entsprechender Formgebung der Halterung aus einem Siliciumrohr durch Längsteilung zwei Halterungen (16 und 17), welche spiegelbildlich (im Rohr) gelagert sind, herstellen, wodurch die Halterungen billiger gefertigt werden können. Allerdings weisen diese Halterungen nur eine Verstrebung (15) auf. Mit dem Bezugszeichen 10 una 11 sind die Wandteile der Halterung, mit 12 und 13 die Einschnitte für die Kristallscheiben und mit 14 die Kristailscheibe 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 23 die Einschnitte und mit 24 die Kristallscheibe bezeichnet. Die Halterungsstreben haben die Bezugszeichen 25 und 26. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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r ι η

Patentanspruch:

Verfahren zrm Herstellen von Halterungen aus Silicium oder Siliciumcarbid für die Aufnahme von Siliciumkristallscheiben bei Diffusions- und Temperprozessen, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt 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, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Verfahrensschritt aus dem Silicium- oder Siliciumcarbidrohr die Hafterung durch Sägen und Schleifen in paralleler und senkrechter Richtung zur Rohrachse so herausgearbeitet wird, daß jeweils zwei zur Rohrachse parallel laufende Wandteile stehenbleiben, in denen in gleichmäßigen Abständen Führungsschlitze für die herzustellenden Kristallscheiben vorhanden sind und die Wandteile durch mindestens eine in Verlängerung der Wandteile einen geschlossenen Bogen bildende Strebe miteinander verbunden sind, und daß für die Herstellung der Führungsschlitze die Formen der verwendeten Säge- und Schleifscheiben so ausgewählt werden, daß sie in Durchmesser und Dicke den in der Halterung zu diffundierenden Kristallscheiben entsprechen.