DE2355413A1

DE2355413A1 - Hollow semiconductor parts prodn. - by deposition from gas phase, providing getter coating and heating, preventing contamination

Info

Publication number: DE2355413A1
Application number: DE19732355413
Authority: DE
Inventors: Margit Beuerle; Ernst Haas; Joachim Martin
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1973-11-06
Publication date: 1975-05-22
Also published as: JPS5234905B2; JPS5127066A

Abstract

In the prodn. of hollow semiconductor parts, esp. Si tubes, as used for diffusion and tempering processes, by deposition of semiconductor material (I) from the gas phase on the surface of a heated substrate and then removing the substrate, the part is provided with a coating of a gettering cpd. (II), on the inside and/or the outside, and then heated to a temp. at which there is no alloy formation of (I) with (II) but the gettering action occurs. (II) pref. consists of oxides of tri-, tetra- or penta-valent elements, esp. P2O5, B2O3 or V2O5. The (II) coating can be produced by deposition of the appropriate cpd. from the vapour phase or by brushing with a suspension of (II) in a solvent. The coating pref. is not >5 mu thick, whilst the coated part is heated to ca.1000 degrees C. and kept at this temp. for not 30 min. The (II) coating prevents contamination of (I) by th e material of heating coils and other foreign matter. Gas tight Si tubes with long life can be made.

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ■ 8 München 2 "& NOV 1973 SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ■ 8 Munich 2 "& NOV 1973

Berlin und München WitteisbacherplatzBerlin and Munich Witteisbacherplatz

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Verfahren zum Herstellen von aus Halbleitermaterial bestehenden Hohlkörpern ' - - Process for the production of hollow bodies made of semiconductor material '- -

Die vorliegende Patentanmeldung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von aus Halbleitermaterial bestehenden Hohlkörpern, insbesondere von aus Silicium bestehenden Rohren, wie sie für Diffusions- und Temperprozesse.in der Halbleitertechnik Verwendung finden, durch Abscheiden von Halbleitermaterial aus der Gasphase auf der Oberfläche eines erhitzten Trägerkörpers und anschließendes Entfernen des Trägerkörpers.The present patent application "relates to a method for the production of hollow bodies made of semiconductor material, in particular tubes made of silicon, such as they are used for diffusion and tempering processes in semiconductor technology by depositing semiconductor material from the gas phase on the surface of a heated carrier body and subsequent removal of the carrier body.

Zum Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in Ealbleiterkristalle werden Quarzrohre oder Quarzampullen verwendet, welche in einem Rohrofen auf die Diffusionstemperatur erhitzt werden. Bei der Verwendung von Quarzrohren oder -ampullen ergibt sich - ebenso wie bei der Verwendung eines Graphitrohres für Diffusionsprozesse - das Problem, daß die Halbleiterkristallscheiben nicht mit dem Quarz in Berührung kommen dürfen. Außerdem haben Quarzrohre den Nachteil, daß die Diffusionstemperatur auf etwa 1200° C beschränkt ist, denn bei dieser Temperatur wird Quarz bereits weich. Desweiteren erfordert die Verwendung von Quarzrohren für Diffusionszwecke besondere Diffusionsofen, da Quarz weder durch eine direkte Beheizung noch durch Induktion aufgeheizt werden kann.For the diffusion of dopants into semiconductor crystals quartz tubes or quartz ampoules are used, which are heated to the diffusion temperature in a tube furnace. When using quartz tubes or ampoules - just like when using a graphite tube for Diffusion processes - the problem that the semiconductor crystal wafers must not come into contact with the quartz. aside from that Quartz tubes have the disadvantage that the diffusion temperature is limited to about 1200 ° C, because at this temperature quartz is already soft. Furthermore, the use of quartz tubes for diffusion purposes requires special diffusion furnaces, since quartz can neither be heated by direct heating nor by induction.

Aus der DT-PS 1 805 970 ist bekannt, statt eines Quarz- oder Graphitrohres ein heizbares Rohr aus Halbleitermaterial für die Diffusion zu verwenden. Bei der Herstellung dieses RohresFrom DT-PS 1 805 970 it is known, instead of a quartz or graphite tube, a heatable tube made of semiconductor material for to use diffusion. When making this pipe

VPA 9/110/3044
Edt/PUr VPA 9/110/3044
Edt / PUr

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wird das Abscheideverfahren verwendet, wobei Halbleitermaterial aus einer gasförmigen Halbleiterverbindung auf der Außenfläche eines !Prägerkörpers, z.B. aus Graphit, niedergeschlagen- und der Trägerkörper ohne Zerstörung der Halbleitermaterialschicht entfernt wird. Ein solches Rohr hat die Eigenschaft, daß es höhere Temperaturen verträgt als etwa ein Rohr aus Quarz oder Graphit, wodurch sich der Diffusionsvorgang "beschleunigen läßt. Außerdem darf das zu dotierende Material mit der Rohrwandung in Berührung kommen, ohne daß sich nachteilige Folgen daraus ergeben. Das aus Halbleitermaterial bestehende Rohr wird als Diffusionsofen in der Weise verwendet, daß es an seinen beiden Enden mit Stopfen aus Halbleitermaterial verschlossen wird, in welche Gasdurchlässe eingebracht sind, durch die der gasförmige Dotierstoff mit einem Trägergas gemischt in das Innere des Rohres und auf die dort befindlichen Halbleiterkristallscheiben geblasen wird.the deposition process is used, with semiconductor material from a gaseous semiconductor compound on the outer surface of a! and the carrier body is removed without destroying the semiconductor material layer. Such a pipe has the property that it can withstand higher temperatures than a tube made of quartz or graphite, which accelerates the diffusion process leaves. In addition, the material to be doped may come into contact with the pipe wall without being disadvantageous Consequences arise from this. The tube made of semiconductor material is used as a diffusion furnace in such a way that it is connected to its two ends are closed with plugs made of semiconductor material, in which gas passages are introduced which the gaseous dopant mixed with a carrier gas into the interior of the tube and onto the semiconductor crystal disks located there is blown.

Das Halbleiterrohr ist mit einer Heizwicklung versehen, welche das Rohr durch Strahlungshitze auf die Diffusionstemperatur aufheizt. Die Wicklung kann jedoch auch mit Hochfrequenzenergie gespeist werden. Diese Heizwicklungen können im Betrieb Verunreinigungen in Form von Schwermetallen abgeben, welche die Eigenschaften der für die Diffusion vorgesehenen Halbleiterkristallscheiben erheblich verschlechtern.The semiconductor tube is provided with a heating coil which raises the tube to the diffusion temperature by radiant heat heats up. However, the winding can also be fed with high-frequency energy. These heating coils can become contaminated during operation in the form of heavy metals, which give off the properties of the semiconductor crystal wafers intended for diffusion worsen significantly.

Die Erfindung dient zur Lösung der Aufgabe auf einfache und schnelle Weise den Einfluß dieser und sonstiger im Diffusionsraum vorhandener Verunreinigungen während der Diffusions- und Hochtemperaturprozesse auszuschalten. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der durch die Abscheidung aus der Gasphase fertiggestellte Hohlkörper aus Halbleitermaterial in einem weiteren Verfahrensschritt mit einem Belag einer getternden Verbindung versehen wird und anschließend der Hohlkörper auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der noch keineThe invention is used to solve the problem in a simple and quick manner, the influence of this and other impurities present in the diffusion space during the diffusion and Switch off high temperature processes. The object of the invention is achieved in that the deposition from the gas phase finished hollow body made of semiconductor material in a further process step with a coating of a gettering connection is provided and then the hollow body is heated to a temperature at which none

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Legierungsbildung des Halbleitermaterials mit dem Getterbelag stattfindet, jedoch, die getternde Wirkung des Belags auf das Halbleitermaterial bereits eintritt.Alloy formation of the semiconductor material with the getter coating takes place, however, the gettering effect of the topping already occurs on the semiconductor material.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, -den Getterbelag auf der Außenseite und/oder auf der Innenseite des Hohlkörpers aufzubringen.In a further development of the inventive concept, it is provided that the getter coating is on the outside and / or on the inside to apply the hollow body.

Auf diese Weise werden die Fremdstoffe aus dem Volumen der Hohlkörper herausgegettert; der Getterbelag dient außerdem als Sperre für Premdstoffe aus den umgebenden heißen Ofenteilen.In this way, the foreign matter is removed from the volume of the Hollow body wettered out; the getter covering also serves as a barrier for prematerials from the surrounding hot furnace parts.

Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, als Getterbelag die Oxide der drei-, vier- oder fünfwertlgen·. Elemente des Periodischen Systems, insbesondere Phosphorpentoxid, Bortrioxid oder Yanadinpentoxid, zu verwenden.It is within the scope of the present invention as a getter coating the oxides of the three-, four- or five-valued lengths ·. elements of the periodic system, especially phosphorus pentoxide, boron trioxide or yanadine pentoxide.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Lehre der Erfindung wird der Getterbelag durch Aufdampfen der entsprechenden Verbindung -aufgebracht. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß der Getterbelag durch Aufpinseln einer die Getterverbindung enthaltenden Aufschlämmung in einem Lösungsmittel aufgebracht wird. In jedem Fall soll die. den Getterbelag bildende Schicht auf eine Schichtstärke von maximal 5/um eingestellt werden.According to an embodiment according to the teaching of the invention the getter coating is applied by vapor deposition of the corresponding compound. Another possibility is given by that the getter coating is applied by brushing on a slurry containing the getter compound in a solvent will. In any case, the. forming the getter coating Layer set to a layer thickness of a maximum of 5 μm will.

In einer Weiterführung des Erfindüngsgedankens ist weiter vorgesehen, daß der mit dem Getterbelag versehene Hohlkörper auf ca. 1000° C aufgeheizt und zur Erzielung der Getterwirkung mindestens 30 Minuten auf dieser Temperatur belassen wird. Die so gebildete Getterschicht ist auch wirksam für weitere hinzukommende Verunreinigungen bei nachfolgenden Diffusions- und Temperprozessen, welche mit diesen Hohlkörpern durchgeführt werden. "■"".·..In a continuation of the inventive concept, it is also provided that that the hollow body provided with the getter coating is heated to approx. 1000 ° C. and to achieve the getter effect is left at this temperature for at least 30 minutes. The getter layer formed in this way is also effective for additional ones Impurities in the subsequent diffusion and tempering processes that are carried out with these hollow bodies will. "■" ". · ..

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Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist auch anwendbar für bereits bei Diffusionen eingesetzte SiIiciumröhre.The method according to the teaching of the invention can also be used for silicon tubes already used in diffusions.

Die nach dem erf i'ndungsgemäßen Verfahren hergestellten Siliciumrohre zeichnen sich neben einer hohen Gasdichtigkeit durch eine längere Einsatzdauer aus. Die in solchen Siliciumrohren diffundierten Halbleiterkristallscheiben weisen eine höhere Reinheit auf, als dies bislang üblich war.The silicon tubes produced by the method according to the invention are characterized not only by a high level of gas tightness but also by a longer service life. The ones in such silicon tubes diffused semiconductor crystal wafers have a higher purity than was usual up to now.

Die in der Zeichnung .dargestellte Figur zeigt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Diffusionsrohr 1, welches aus einem beidseitig offenen Siliciumrohr 2 von 1 mm Y/andstärke besteht, das auf seiner Außenseite mit einem Getterbelag 3 aus Phosphorpentoxid in einer Schichtstärke von 1 /um versehen ist. Der Getterbelag ist beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht worden.The figure shown in the drawing shows a according to the invention Process produced diffusion tube 1, which consists of a silicon tube 2 open on both sides of 1 mm Y / and thickness consists, which is provided on its outside with a getter coating 3 made of phosphorus pentoxide in a layer thickness of 1 / um is. The getter coating has been applied, for example, by vapor deposition in a vacuum.

11 Patentansprüche
1 Figur11 claims
1 figure

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VPA 9/110/3044 ε-VPA 9/110/3044 ε-

— ο - ο

Claims

P at e η tans check

1) Method of manufacturing made of semiconductor material Hollow bodies, in particular tubes made of silicon, such as those used for diffusion and tempering processes in semiconductor technology, by depositing semiconductor material from the gas phase on the surface of a heated carrier body and an-r subsequent removal of the carrier body, thereby gekennz e i.chne t that by the deposition Hollow bodies made of semiconductor material produced from the gas phase in a further process step with a coating a gettering connection is provided and then the hollow body is heated to a temperature at which the semiconductor material does not yet form an alloy takes place with the getter coating, but the gettering effect of the coating on the semiconductor material already occurs.

2) Method according to claim 1, characterized in that that the getter coating is applied to the outside and / or inside of the hollow body.

3) Method according to claim 1 and 2, characterized e i chne t that a getter coating from the oxides of the trivalent, tetravalent or pentavalent elements of the periodic System is used.

4) Method according to claim 1 to 3, characterized in that a getter coating made of phosphorus pentoxide (P ₂ O ₅ ), boron trioxide ^ (BpO,) or vanadium pentoxide (VpOp.) Is used.

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5) Method according to claim 1 to 4, characterized in that the getter coating by vapor deposition the corresponding compound is applied.

6) Method according to claim 1 to 4, characterized in that the getter coating is applied by brushing a slurry containing the getter compound is applied in a solvent.

7) Method according to claim 1 to 6, characterized in that that the layer forming the getter coating is set to a layer thickness of at most 5 μm will.

8) Method according to claim 1 to I _1, characterized in that the hollow body provided with the getter coating is heated to about 1000 C and left at this temperature for at least 30 minutes to achieve the getter effect.

9) Hollow body made of semiconductor material with a getter coating on its outside, produced according to a Method according to at least one of Claims 1 "to 8.

10) Hollow body made of semiconductor material with a getter coating on its inside and outside, produced according to a Method according to at least one of Claims 1 to 8.

11) Silicon tube for diffusion and tempering processes with its outside and / or inside located getter coating made of phosphorus pentoxide, boron trioxide or vanadium pentoxide according to a method according to at least one of claims 1 to 8

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VPA 9/11 / 3044-