DE2948322A1 - Semiconductor wafer thermal gradient zone melting processing - using a wafer with a bevelled edge to minimise thermal gradient edge distortions - Google Patents

Semiconductor wafer thermal gradient zone melting processing - using a wafer with a bevelled edge to minimise thermal gradient edge distortions

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DE2948322A1
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Thomas Richard Anthony
Mike Fushing Chang
Harvey Ellis Cline
David Kast Hartman
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Abstract

In processing a semiconductor wafer by thermal gradient zone melting (TGZM) to form doped regions of recrystallised material in the wafer, a wafer is used whose outer edge is bevelled at predetermined included angle (alpha) with the bottom surface of the wafer. Pref. alpha = 41 degrees plus-or-minus 3 degrees. The bevelled edge minimises thermal gradient edge distortions without the need for additional processing steps or heat shields or guard rings, etc.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zonenschmelzen in Method and device for zone melting in

einem Temperaturgradienten Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Halbleiterschaltungen und insbesondere auf ein Verfahren, das eine mit einer abgeschrägten Kante versehene Scheibe mit oder ohne runden Schutzring verwendet, der eine abgeschrägte Kante aufweist, um die Scheibe zu tragen, um Verzerrungen zu minimieren und um die Bearbeitung von Scheiben aus Halbleitermaterial durch Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten (TGZM) zu verbessern, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. a temperature gradient The invention relates to manufacturing of semiconductor circuits and in particular to a method that has a bevelled edge disc used with or without a round protective ring, which has a beveled edge to support the disc to avoid distortion and to minimize the machining of wafers made of semiconductor material by zone melting to improve in a temperature gradient (TGZM), as well as to a device for Implementation of this procedure.

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zum Bearbeiten von Scheiben aus Halbleitermaterial mittels Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten und insbesondere auf einen Schutzring zum Tragen und zum Minimieren von Verzerrungen des Temperaturgradienten in der Scheibe. The invention relates to improvements in devices for Processing of wafers made of semiconductor material by means of zone melting in a temperature gradient and in particular to a protective ring for wearing and minimizing distortion of the temperature gradient in the disc.

Bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen ist es normalerweise notwendig, den Leitfähigkeitstyp eines oder mehrerer bestimmter Gebiete des Halbleiters durch Dotieren dieser Gebiete mit die Leitfähigkeit ändernden Verunreinigungsatomen zu verändern. Heute wird normalerweise dieses Dotieren kommerziell durch Festkörperdiffusion, Ionenimplantation, epitaktisches Wachsen aus der Flüssigkeit oder epitaktisches Aufdampfen durchgeführt. Gesichtspunkte wie Kosten, Geschwindigkeit, Vbergangscharakteristiken und insbesondere das verwendete Halbleitermaterial bestimmen, welches Verfahren zur Anwendung kommt. In the manufacture of semiconductor circuits it is usually necessary, the conductivity type of one or more specific areas of the semiconductor by doping these areas with impurity atoms which change the conductivity to change. Today this doping is usually commercially made by solid-state diffusion, Ion implantation, epitaxial growth from the liquid, or epitaxial Vapor deposition carried out. Aspects such as costs, speed, transition characteristics and in particular the semiconductor material used determine which method is used.

Eine wenig benützte und weithin unbekannte Technik zum Dotieren von Halbleitermaterial ist das Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten. Diese Technik kann sehr steile uebergänge mit ungewöhnlichen Konfigurationen und hohe Konzentrationen von Dotieratomen in einem Halbleitermaterial in relativ kurzer Zeit erzeugen. A little used and largely unknown technique for doping Semiconductor material is zone melting in a temperature gradient. This technique can be very steep transitions with unusual configurations and high concentrations of doping atoms in a semiconductor material in a relatively short time.

Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten (TGZM) ist ein Verfahren, bei dem eine geringe Menge von Dotierungsatomen auf einer ausgewählten Oberfläche des halbleitenden Materials aufgebracht wird und anschließend das zu verarbeitende Material einem remperaturgradienten bei höheren Temperaturen ausgesetzt wird. Die Gesamttemperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, muß genügend hoch sein, damit eine Schmelze von metallreichem Halbleitermaterial entsteht, die das Dotierunqsmaterial enthält. Bei diesen Bedingungen wandert die Schmelze durch den Halbleiterfestkörper aufwärts entlang des durch den Temperaturgradienten erzeugten Wärmeflusses von niedrigen zu hohen Temperaturen, wobei auf ihrem Weg ein rekristallisiertes Gebiet von Halbleitermaterial zurückbleibt, das entsprechend der Löslichkeitsgrenze des Metalls das Dotierungsmaterial enthält.Zone melting in a temperature gradient (TGZM) is a process in which a small amount of doping atoms on a selected surface of the semiconducting material is applied and then the one to be processed Material is exposed to a temperature gradient at higher temperatures. the The total temperature at which the process is carried out must be sufficiently high so that a melt of metal-rich semiconductor material is created, which is the doping material contains. Under these conditions, the melt migrates through the semiconductor solid upwards along the heat flow generated by the temperature gradient from low too high temperatures, with a recrystallized area of semiconductor material on their way remains, according to the solubility limit of the metal contains the doping material.

Der Temperaturgradient muß gleichmäßig und einachsig sein, wenn das Muster von Dotierungsmaterial, das auf der die Eintrittsfläche bildenden Oberfläche der Scheibe angeordnet ist, exakt in der rekristallisierten dotierten Zone bzw. Gebiet der Halbleiterscheibe wiedergegeben werden soll.The temperature gradient must be uniform and uniaxial if that Pattern of dopant material on the surface forming the entrance surface the disc is arranged exactly in the recrystallized doped zone or Area of the semiconductor wafer is to be reproduced.

Eines der schwierigsten Probleme, das eine allgemeine Anwendung von Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten zu verhindern scheint, war bisher das Unvermögen' einen großen gleichförmigen Temperaturgradienten über die Dicke einer dünnen zerbrechlichen Halbleiterscheibe zu erzeugen, ohne die Scheibe zu zerbrechen oder die Scheibe mit unerwünschten Verunreinigungen zu kontaminieren. One of the most difficult problems that a general application of Seems to prevent zone melting in a temperature gradient, so far it was Inability 'a large uniform temperature gradient across the thickness of a thin fragile semiconductor wafer without breaking the wafer or contaminate the disc with undesirable contaminants.

Einen großen gleichförmigen Temperaturgradienten anzulegen wurde bisher mit verschiedenen Mitteln versucht, z. B. mit einem Plasmabrenner, einem Gasbrenner, einem Solarspiegel, einem Abtastelektronenstrahl, mit einem geheizten Tastbolzen und mit Infrarotstrahlung. Apply a large uniform temperature gradient tried so far by various means, e.g. B. with a plasma torch, a Gas burner, a solar mirror, a scanning electron beam, with a heated one Feeler pin and with infrared radiation.

Die besten Ergebnisse bei den bisher untersuchten Verfahren wurden erzielt, wenn die eine Seite einer Halbleiterscheibe einer großflächigen intensiven Infrarotstrahlungsquelle ausgesetzt wurde und zur selben Zeit die entgegengesetzte Seite der Scheibe einer kalten Schwarzkörper-Wammesenke.The best results with the procedures studied so far were achieved when one side of a semiconductor wafer is a large-area intensive Infrared radiation source and at the same time the opposite Side of the disc of a cold black body dewlap.

Obwohl das Infrarot-Strahlungsverfahren einen gleichförmigen Temperaturgradienten im größten Teil einer Halbleiterscheibe erzeugt, hat man ermittelt, daß rings um die Umfangskante der Scheibe der Temperaturgradient aufgrund der mit der Umfangskante der Scheibe verbundenen Diskontinuität beträchtlich von der im Rest der Scheibe auftretenden einachsigen Richtung abweicht, die senkrecht zu den beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen ist. Bei einer ersten Betrachtung scheint sich diese Verzerrung des Temperaturgradienten nur in der Größenordnung einiger Scheibendicken von der Kante der Scheibe in das Innere zu erstrecken. Although the infrared radiation process has a uniform temperature gradient generated in most of a semiconductor wafer, it has been found that all around the peripheral edge of the disc the temperature gradient due to the with the peripheral edge the discontinuity associated with the disk is considerably different from that in the rest of the disk occurring uniaxial direction deviates, the perpendicular to the two opposite major surfaces. At first glance it seems this distortion of the temperature gradient is only of the order of magnitude Slice thicknesses extend from the edge of the slice into the interior.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe 110 aus Halbleitermaterial, die durch Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten nach dem Stand der Technik bearbeitet wird. Die Scheibe 110 hat einander gegenüberliegende Endflächen 112 und 114. Wird die Endfläche 114 Infrarotstrahlung ausgesetzt, wandern eine oder mehrere Schmelzen von metallreicha Halbleitermaterial von der Endfläche 112 zu der Endfläche 114. Die Infrarotstrahlungsquelle erzeugt Strahlung 116, die auf der Endfläche 114 auftrifft, durch die Halbleiterscheibe 110 wandert und entsprechend den Flußlinien 122 von der Endfläche 112 und der Umfangsfläche 128 der Halbleiterscheibe 110 wieder abgestrahlt wird. Der Wärmeverlust an der Umfangsfläche 128 verzerrt die Wärmeflußlinien 120, so daß sie nicht mehr senkrecht zu den Endflächen 112 und 114 sind, sondern einen Winkel bilden. Die Wärmeflußlinien 120 weichen also von der Flächennormale der Endflächen 112 und 114 ab und sind auch nicht mehr parallel zueinander. Fig. 1 shows a wafer 110 of semiconductor material, which by zone melting is processed in a temperature gradient according to the prior art. The disc 110 has opposite end surfaces 112 and 114. If the end surface 114 When exposed to infrared radiation, one or more melts of metallreicha migrate Semiconductor material from end face 112 to end face 114. The infrared radiation source generates radiation 116 that strikes end face 114 through the semiconductor wafer 110 migrates and according to the lines of flux 122 from the end surface 112 and the peripheral surface 128 of the semiconductor wafer 110 is emitted again. The heat loss on the peripheral surface 128 distorts the heat flow lines 120 so that they are no longer perpendicular to the end faces 112 and 114, but form an angle. The heat flow lines 120 therefore give way from the surface normal of the end surfaces 112 and 114 and are also no longer parallel to each other.

Solche nichtparallelen Wärmeflußlinien 120 verzerren die flüssigen Metallfäden, die durch Gebiete gestörten Wärmeflusses in der Halbleiterscheibe 110 wandern, und können diese manchmal auch aufbrechen. Nur das Gebiet bzw. das Volumen in der Mitte der Scheibe, in dem die Wärmeflußlinien 120 im wesentlichen parallel zueinander sind und senkrecht auf den Endflächen 112 und 114 der Halbleiterscheibe stehen, kann für die kommerzielle Halbleiterherstellung verwendet werden. Experimentell wurde ermittelt, daß bei einer Halbleiterscheibe 110 mit einem Radius von 25,4 mm und einer Dicke von 0,25 mm sich die Verzerrungen des Temperaturgradienten, die durch den Wärmeverlust über die Umfangsfläche 128 der Halb- leiterscheibe 110 entstehen'ungefähr 3 mm von der Umfangsfläche 128 zur Mitte der Halbleiterscheibe 110 hin erstrecken. Somit nimmt die Fläche, in der Verzerrungen des Temperaturgradienten auftreten, ungefähr 20 % der Fläche bzw. des Volumens der Halbleiterscheibe 110 ein.Such non-parallel lines of heat flow 120 distort the liquid ones Metal threads, which are disturbed by areas of the heat flow in the semiconductor wafer 110 wander, and can sometimes break them open. Only the area or the volume in the center of the disc in which the lines of heat flow 120 are substantially parallel are mutually and perpendicular to the end faces 112 and 114 of the wafer can be used for commercial semiconductor manufacturing. Experimental it was determined that a semiconductor wafer 110 with a radius of 25.4 mm and a thickness of 0.25 mm, the distortions of the temperature gradient, which due to the heat loss over the circumferential surface 128 of the half conductor disc 110 arise about 3 mm from the circumferential surface 128 to the center of the semiconductor wafer 110 extend out. Thus, the area in which the temperature gradient is distorted increases occur, approximately 20% of the area or the volume of the semiconductor wafer 110 a.

In diesem Gebiet bzw. Volumen gefertigte Halbleiterschaltungen sind in den meisten Fällen Ausschuß, so daß das Herstellungsergebnis verschlechtert und die Kosten erhöht werden. Folglich besteht ein großer kommerzieller Anreiz, brauchbare Mittel zur Beseitigung der Verzerrung des Temperaturgradienten in dem Gebiet zu finden, das sich entlang der Umfangsfläche 128 der Halbleiterscheibe 110 erstreckt.Semiconductor circuits manufactured in this area or volume are in most cases rejects, so that the manufacturing result deteriorates and the cost will be increased. Hence, there is great commercial incentive to be viable Means to eliminate the distortion of the temperature gradient in the area too that extends along the peripheral surface 128 of the semiconductor wafer 110.

Es ist bekannt, daß solche thermischen Verzerrungen entlang der Kante einer Halbleiterscheibe durch eine einen kreisförmigen Schutzring bildende Anordnung einer Schicht aus einem die Absorption vergrößernden Material, das auf den äußeren Umfangsteilen der Halbleiterscheibe, die der Infrarotstrahlungsquelle gegenüberliegen, angebracht ist und durch eine zentral aufgebrachte kreisscheibenähnliche Anordnung einer Schicht aus einem die Emission vergrößernden Material auf der entgegengesetzten, der Wärmesenke gegenüberliegenden Oberfläche der Scheibe verringert werden können. Diese Anordnung ist so berechnet, daß zusätzliche Wärme den sonst verhältnismäßig kühlen äußeren Teilen der Scheibe zugeführt und zusätzliche Wärme von dem sonst verhältnismäßig warmen mittleren Teil der Scheibe abgeführt wird. Die zusätzliche Zu- und Abfuhr von Wärme von diesen kritischen Scheibenflächen verringert die in Fig. 1 gezeigte Tendenz des Wärmeflusses und ermöglicht so, einen größeren Prozentsatz der Scheibenfläche für die Herstellung von Halbleiterschaltungen zu verwenden. Jedoch wird dieses Ergebnis nicht ohne Nachteile erhalten, da weitere Verfahrensschritte, nämlich das Aufbringen und das Ausbilden der die Emission und die Absorption vergrößernden Schichten, zu dem Gesamtverfahren hinzugefügt und somit die Herstellungskosten vergrößert werden. Außerdem ist bei bestimmten Schaltungen das Formieren und Ausbilden dieser optischen Schichten nicht möglich, da die verschiedenen im Verfahren eingeschlossenen thermischen Glühvorgänge, chemischen Atzvorgänge oder Markierungsschritte die möglicherweise aufgetragenen Schichten entweder verringern oder zerstören. It is known that such thermal distortions occur along the edge a semiconductor wafer by an arrangement forming a circular guard ring a layer of an absorption-increasing material that is applied to the outer Peripheral parts of the semiconductor wafer which are opposite the infrared radiation source, is attached and by a centrally applied circular disk-like arrangement a layer of a material increasing the emission on the opposite side, the surface of the disk opposite the heat sink can be reduced. This arrangement is calculated in such a way that additional heat is proportionate to the otherwise cool outer parts of the disc and additional heat from the otherwise relatively warm central part of the disc is dissipated. The additional The supply and removal of heat from these critical pane surfaces reduces the in Fig. 1 shows the tendency of the heat flow and thus enables a larger percentage to use the wafer surface for the production of semiconductor circuits. However this result is not obtained without disadvantages, since further process steps, namely the application and the formation of the emission and absorption enlarging Layers to which Overall process added and thus the manufacturing costs be enlarged. In addition, with certain circuits, the forming and training These optical layers are not possible because the different ones included in the process thermal annealing processes, chemical etching processes or marking steps which may be either reduce or destroy applied layers.

Es ist bekannt, daß die Verzerrungen des Temperaturgradienten entlang der Kante eines dicken Halbleiterblocks auf entgegengesetzte Weise wie bei einer dünnen Halbleiterscheibe verringert werden können. It is known that the distortions along the temperature gradient the edge of a thick semiconductor ingot in an opposite manner to that of a thin semiconductor wafer can be reduced.

Dieses Verfahren verwendet einen Schutzring aus Halbleitermaterial derselben Dicke wie der Halbleiterblock, wobei der Schutzring um die Umfangskante des Halbleiterblocks mit einem bestimmten Abstand von dem Halbleiterblock angeordnet ist. Diese Schutzring-Blockanordnung verschiebt das thermische Verzerrungsproblem radial nach außen in den Schutzring'der immer wieder erneut benützt werden kann, und beseitigt so die Verzerrungen des Temperaturgradienten in dem zu bearbeitenden Halbleiterblock. Ein Erfordernis dieser Methode ist, daß der Raum oder der Spalt zwischen dem Schutzring und dem Halbleiterblock kleiner als ein Zehntel der Dicke des Halbleiterblocks ist. Ansonsten wird der Schutzring weniger wirkungsvoll und das thermische Verzerrungsproblem bleibt im Umfangskantenbereich des Halbleiterblocks bestehen.This method uses a guard ring made of semiconductor material same thickness as the semiconductor ingot, with the protective ring around the peripheral edge of the semiconductor block arranged at a certain distance from the semiconductor block is. This guard ring block arrangement offsets the thermal distortion problem radially outwards into the protective ring which can be used again and again, and thus eliminates the distortions of the temperature gradient in the one to be machined Semiconductor block. A requirement of this method is that the space or gap between the guard ring and the semiconductor block is less than a tenth of the thickness of the semiconductor block is. Otherwise, the guard ring will be less effective and the thermal distortion problem remains in the peripheral edge region of the semiconductor ingot exist.

Für dünne Halbleiterscheiben machen die Bedingungen, nämlich daß der Abstand zwischen dem Schutzring und der Scheibe kleiner als die Scheibendicke ist und daß der Schutzring und die Halbleiterscheibe in derselben Ebene liegen, die kommerzielle Verwendung von Schutzringen aus einer Anzahl von Gründen unmöglich. Zunächst muß die Scheibe im Schutzring positioniert werden, ohne daß sie ihn berührt. Bei kleinen Abständen ist dies für die Massenproduktion zu schwierig und zu zeitaufwendig. Außerdem ist der Durchmesser der Scheiben bei unterschiedlichen Partien zumeist unterschiedlich, so daß für jede Partie eine kostspielige Neuanfertigung von Schutzringen nötig wäre. Weiter ist es bei dünnen Scheiben schwierig, den Schutzring und die Scheibe koplanar einzurichten. Ohne eine solche koplanare Lage wäre das Schutzringverfahren weniger wirksam oder sogar vollständig unwirksam. For thin semiconductor wafers make the conditions, namely that the distance between the protective ring and the washer is less than the thickness of the washer and that the guard ring and the semiconductor wafer lie in the same plane, the commercial use of guard rings is impossible for a number of reasons. First, the disk must be positioned in the protective ring without touching it. With small ones Intervals this is too difficult for mass production and too time consuming. In addition, the diameter of the disks is different Batches mostly different, so that an expensive new production for each batch of protection rings would be necessary. It is also difficult to remove the protective ring with thin disks and make the disc coplanar. That would be without such a coplanar position Guard ring method less effective or even completely ineffective.

Zusammengefaßt ist zu sagen, daß bei den gegenwärtigen Verfahren zum Lonenschmelzen in einem Temperaturgradientenkeim Behandeln vcn dünnen Halbleiterscheiben entweder die Herstellung von bestimmten Schaltungstypen unmöglich ist oder ein Ausschuß von etwa 20 % der hergestellten Halbleiterscheiben aufgrund der Verzerrung des Temperaturgradienten im Bereich der Umfangskanten der Scheibe in Kauf genommen werden muß. Insbesondere wurde festgestellt, daß das möglicherweise anziehende und einfache bekannte Schutzring-Verfahren bei dicken Halbleiterblöcken für die Verwendung bei der Verarbeitung dünner Scheiben aus Halbleitermaterial wirtschaftlich nicht ausführbar ist. In summary, with the current procedures for ion melting in a temperature gradient nucleus in the treatment of thin semiconductor wafers either the production of certain types of circuit is impossible or a scrap of about 20% of the semiconductor wafers produced due to the distortion of the temperature gradient must be accepted in the area of the peripheral edges of the disc. In particular was found to be the possibly attractive and simple known guard ring method for thick semiconductor blocks for use in processing thin wafers from semiconductor material is not economically feasible.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung eines Körpers aus Halbleitermaterial mittels Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten (TGZM) und eine Vorrichtung hierzu vorgeschlagen. Die Erfindung sieht einen Schutzring vor, der die Scheibe aus Halbleitermaterial unterstützt. Der Schutzring hat zwei einander gegenüberliegende und im wesentlichen zueinander parallele Abschlußflächen, nämlich die Deck- und die Grundfläche, und eine äußere Umfangsfläche. Abgeschrägte Wandungen bilden eine axial ausgerichtete Öffnung, die sich durch den ganzen Schutzringkörper erstreckt, so daß eine innere Umfangsfläche gebildet wird. Der größere Durchmesser der Öffnung liegt an der Deckfläche und ist größer als der Durchmesser der Scheibe, die von der abgeschrägten Fläche unterstützt werden soll. Der kleinere Durchmesser der Öffnung liegt an der Grundfläche und ist kleiner als der Scheibendurchmesser. According to the invention, an improved method for processing a Body made of semiconductor material by means of zone melting in a temperature gradient (TGZM) and a device for this purpose are proposed. The invention provides a guard ring that supports the wafer of semiconductor material. The guard ring has two opposing and essentially parallel end surfaces, namely the top and the base, and an outer peripheral surface. Beveled Walls form an axially aligned opening that extends through the entire protective ring body extends so that an inner peripheral surface is formed. The larger diameter the opening is on the top surface and is larger than the diameter of the disc, to be supported by the beveled surface. The smaller diameter the opening lies on the base and is smaller than the disc diameter.

Die innere Umfangsfläche bildet mit der Grundfläche einen Winkel, der größer als 450 und kleiner als 800 ist. The inner circumferential surface forms an angle with the base surface, that is greater than 450 and less than 800.

Vorzugsweise wird Silicium für den Schutzring verwendet. Jedoch sollte, wenn immer möglich, das Material des Schutzrings dasselbe wie das der Scheibe sein, die vom Schutzring unterstützt werden soll. Preferably silicon is used for the guard ring. However, should Whenever possible, the material of the protective ring should be the same as that of the disc, which should be supported by the protective ring.

Das verbesserte Verfahren beinhaltet die Verwendung eines Schutzrings aus Halbleitermaterial mit einer größeren Dicke als der Scheibendicke - vorzugsweise ist die Dicke des Schutzrings ungefähr zweimal so groß wie die Dicke der Halbleiterscheibe - und mit einem so abgeschrägten inneren Durchmesser , daß der größte Innendurchmesser des im Inneren abgeschrägten Rings an der Deckfläche des Schutzrings größer als der Durchmesser der Halbleiterscheibe ist und der kleinste innere Durchmesser des im Inneren abgeschrägten Rings an der Grundfläche des Schutzrings kleiner als der Durchmesser der Halbleiterscheibe ist. Eine Halbleiterscheibe wird zentral in den abgeschrägten Ring so eingesetzt, daß die untere äußere Umfangskante der Halbleiterscheibe Kontakt mit der abgeschrägten inneren Oberfläche des Schutzrings hat. The improved method involves the use of a guard ring made of semiconductor material with a thickness greater than the thickness of the slice - preferably the thickness of the guard ring is approximately twice the thickness of the semiconductor wafer - and with a beveled inner diameter so that the largest inner diameter of the inside beveled ring on the top surface of the protective ring larger than is the diameter of the semiconductor wafer and the smallest inner diameter of the inside beveled ring on the base of the guard ring is smaller than the diameter of the semiconductor wafer. A semiconductor wafer is made inserted centrally in the beveled ring so that the lower outer peripheral edge the wafer makes contact with the beveled inner surface of the guard ring Has.

Der kleinste Innendurchmesser des abgeschrägten Schutzrings wird so gewählt, daß er kleiner ist als ein Durchmesser, der um die vierfache Standardabweichung kleiner als der mittlere Durchmesser der Halbleiterscheiben ist.The smallest inner diameter of the beveled guard ring will be like this chosen to be smaller than a diameter that is four times the standard deviation is smaller than the mean diameter of the semiconductor wafers.

Genauso wird der maximale Innendurchmesser des abgeschrägten Schutzrings so gewählt, daß er größer als ein Durchmesser ist, der um die vierfache Standardabweichung größer als der mittlere Halbleiterscheibendurchmesser ist, so daß die Ausstoßrate an Halbleiterscheiben, die nicht in den Schutzring passen, sehr gering ist.The same is true of the maximum inner diameter of the beveled guard ring chosen so that it is larger than a diameter that is four times the standard deviation is larger than the mean wafer diameter, so that the ejection rate on semiconductor wafers that do not fit into the protective ring is very small.

In der obigen Beschreibung der Erfindung kommt eine Halbleiterscheibe mit geraden rechtwinkligen Seiten in Verbindung mit einem inneren abgeschrägten Schutzring zur Anwendung, um die Verzerrung des Temperaturgradienten beim Zonenschmelzverfahren im Bereich der Kanten zu verringern. Zusätzliche und alternative Besonderheiten, die in Verbindung mit einem innen abgeschrägten Schutzring ausgenutzt werden können, hat eine Halbleiterscheibe, deren äußere Umfangskante aufden Ergänzungswinkel zu dem Winkel des Schutzrings abgeschrägt ist. In the above description of the invention comes a semiconductor wafer with straight right angled sides in conjunction with an inner beveled Guard ring used to avoid the distortion of the temperature gradient in the zone melting process to decrease in the area of the edges. Additional and alternative features which can be used in connection with an internally bevelled protective ring, has a semiconductor wafer, the outer peripheral edge of which is towards the complementary angle beveled at the angle of the guard ring.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht ausdrücklich erwähnten Einzelheiten verwiesen wird. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der Wärmeflußlinien in einem im Querschnitt dargestellten Körper aus Halbleitermaterial bei einer Bearbeitung nach dem Stand der Technik; Fig. 2 im Querschnitt eine Seitenansicht einer Halbleiterscheibe, deren äußere Umfangsfläche einen rechten Winkel zu den Hauptflächen bildet und die zentral in einem innen abgeschrägten Schutzring angeordnet ist; Fig. 3 im Querschnitt eine Seitenansicht einer Halbleiterscheibe mit einer abgeschrägten äußeren Umfangsfläche, die zentral in einem innen abgeschrägten Schutzring angeordnet ist; Fig. 4 eine Seitenansicht der Wärmeflußlinien in einem im Querschnitt dargestellten Körper aus Halbleitermaterial entsprechend dieser Erfindung; Fig. 5 ein schematisches Diagramm des Strahlungswärme-Gleichgewichtes für einen Halbleiter, der mittels Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten bearbeitet wird; Fig. 6 im Querschnitt eine Seitenansicht der äußeren Kante einer Halbleiterscheibe, die unterhalb einer begrenzten Wärmestrahlungsquelle angeordnet ist; Fig. 7 im Querschnitt eine Seitenansicht einer äußeren Kante einer Halbleiterscheibe, die unterhalb einer unbegrenzten ebenen Wärmestrahlungsquelle angeordnet ist, wobei sich eine Schutzplatte aus Quarz zwischen der Wärmequelle und der Scheibe befindet; und Fig. 8 im Querschnitt eine Seitenansicht einer Halbleiterscheibe mit einer äußeren abgeschrägten Umfangskante, die unterhalb einer begrenzten Wärmestrahlungsquelle angeordnet ist. Further details, advantages and features of the invention result can be derived from the following description of the drawing to which reference is made to the disclosure all details not expressly mentioned in the text are referred to. It shows: Fig. Figure 1 is a side view of the lines of heat flow in a body shown in cross section made of semiconductor material in a processing according to the prior art; Fig. 2 in cross section a side view of a semiconductor wafer, the outer peripheral surface of which forms a right angle to the main surfaces and the central one in an internally beveled one Guard ring is arranged; 3 shows a cross-sectional side view of a semiconductor wafer with a beveled outer peripheral surface, which is centrally bevelled in an inner Guard ring is arranged; Figure 4 is a side view of the heat flow lines in one cross-sectional bodies of semiconductor material in accordance with this invention; Fig. 5 is a schematic diagram of the radiant heat equilibrium for a Semiconductor that processes by means of zone melting in a temperature gradient will; 6 shows, in cross section, a side view of the outer edge of a semiconductor wafer, which is located below a confined source of radiant heat; Fig. 7 shows, in cross section, a side view of an outer edge of a semiconductor wafer; which is arranged below an unlimited planar heat radiation source, wherein a quartz protective plate is located between the heat source and the pane; and FIG. 8 is a cross-sectional side view of a semiconductor wafer with an outer one beveled peripheral edge that is below a limited source of thermal radiation is arranged.

Fig. 2 zeigt eine Halbleiterscheibe oder Körper 10 miteinander gegenüberliegenden Endflächen 12 und 14, die ihre Deck- bzw. Grundfläche sind, sowie mit einer äußeren Umfangsfläche 16. Das Halbleitermaterial kann Silicium, Germanium, Siliciumcarbid, Galliumarsenid, eine Verbindung aus Elementen der Gruppe II und der Gruppe VI oder eine Verbindung aus Elementen der Gruppen III und V sein. Fig. 2 shows a semiconductor wafer or body 10 opposite one another End surfaces 12 and 14, which are their top and base surfaces, respectively, and with an outer one Peripheral area 16. The semiconductor material can be silicon, germanium, silicon carbide, Gallium arsenide, a compound of Group II and Group VI elements, or be a compound of elements of groups III and V.

Der Halbleiterkörper 10 sitzt in einer vertikalen axial fluchtenden Öffnung eines im Inneren abgeschrägten Schutzrings 20mit einander gegenüberliegenden und im wesentlichen zueinander parallelen Endflächen 22 und 24 , die seine Deck- bzw. Grundfläche sind, sowie mit einander gegenüberliegenden Seitenflächen 26 und 28 als innere bzw. äußere Umfangsfläche. The semiconductor body 10 is seated in a vertical, axially aligned manner Opening of an internally beveled protective ring 20 with opposite one another and substantially parallel end surfaces 22 and 24, which have its cover or base area, as well as with mutually opposite side surfaces 26 and 28 as the inner or outer circumferential surface.

Die innere Umfangsfläche 26 der vertikalen axial fluchtenden Öffnung des Schutzrings 20 ist so abgeschrägt, daß der kleinste Innendurchmesser d1 der Schräge kleiner als der Durchmesser dw der Halbleiterscheibe 10 und der größte Innendurchmesser d2 der Schräge größer als der Durchmesser dw der Halbleiterscheibe 10 ist.The inner peripheral surface 26 of the vertical axially aligned opening the guard ring 20 is beveled so that the smallest inner diameter d1 of Incline smaller than the diameter dw of the semiconductor wafer 10 and the largest inside diameter d2 of the bevel is greater than the diameter dw of the semiconductor wafer 10.

Die Schutzringdicke TR des Schutzrings 20 ist größer als die Scheibendicke Tw der Halbleiterscheibe 10. Vorzugsweise ist die Schutzringdicke T R ungefähr doppelt so groß wie die Scheibendicke Tw.The guard ring thickness TR of the guard ring 20 is greater than the pane thickness Tw of the semiconductor wafer 10. The guard ring thickness T R is preferably approximately twice as large as the slice thickness Tw.

Der Schutzring 20 ist aus einem Material hergestellt, das dieselbe oder im wesentlichen dieselbe thermische Leitfähigkeit hat wie das Material, aus dem die Halbleiterscheibe 10 besteht. Silicium ist eine hervorragende Wahl für den Schutzring, da die meisten Scheiben heute aus Silicium hergestellt werden und Silicium leicht erhältlich ist. Silicium kann auch für Schutzringe 20 verwendet werden, in denen Scheiben aus einem anderen halbleitenden Material wie z. B. Germanium, Siliciumcarbid, Galliumarsenid oder etwas ähnlichem verarbeitet werden. Es ist jedoch vorzuziehen, daß, wenn immer es möglich und kaufmännisch vertretbar ist, der Schutzring 20 aus demselben Material wie die Halbleiterscheibe 10 besteht. Der Winkel « R der inneren Schräge des Schutzrings 20 ist größer als 450 und kleiner als 800. Bei einem Winkel ~ Rder kleiner als 450 ist, beginnt die am Rande auftretende thermische Verzerrungen sich in große Teile des Halbleiterkörpers 10 zu erstrekken. Bei Winkeln « Rw die größer als 800 sind, wird das Einsetzen und das Herausnehmen der Halbleiterscheibe 10 im bzw. aus dem abgeschrägten Schutzring bei einer Serienherstellung schwierig und zeitaufwendig; außerdem wird bei einer konstanten Schutzringdicke TR die Durchmesserschwankung der Halbleiterscheibe 10 eingeschränkt, die vom Schutzring 20 ausgeglichen werden kann. The guard ring 20 is made of a material that the same or has substantially the same thermal conductivity as the material from which the semiconductor wafer 10 consists. Silicon is an excellent choice for that Guard ring, as most disks today are made of silicon and silicon is readily available. Silicon can also be used for guard rings 20, in which discs made of another semiconducting material such. B. germanium, silicon carbide, Gallium arsenide or something similar can be processed. However, it is preferable that whenever it is possible and commercially feasible, the protective ring 20 is made the same material as the semiconductor wafer 10 is made. The angle «R of the inner The slope of the guard ring 20 is greater than 450 and less than 800. At an angle ~ Rder is less than 450, the thermal distortion occurring at the edge begins to extend into large parts of the semiconductor body 10. At angles «Rw die are larger than 800, the insertion and removal of the semiconductor wafer 10 in or out of the beveled guard ring difficult in series production and time consuming; furthermore, with a constant guard ring thickness TR, the diameter fluctuation becomes of the semiconductor wafer 10, which are compensated for by the guard ring 20 can.

Da bei der kommerziellen Herstellung der Durchmesser der Halbleiterscheiben von einer zur nächsten Partie statistisch schwankt, ist es vorteilhaft, wenn der Schutzring diese statistischen Durchmesserschwankungen ausgleichen kann.As in the case of commercial manufacture, the diameter of the semiconductor wafers statistically fluctuates from one game to the next, it is advantageous if the Guard ring can compensate for these statistical fluctuations in diameter.

Ein ringförmiger Schutzring 20 wirkt thermisch ähnlich wie eine Vergrößerung der Halbleiterscheibe 10. An annular protective ring 20 has a thermal effect similar to an enlargement of the semiconductor wafer 10.

Folglich werden die Verzerrungen in dem Temperaturgradienten, die bei Abwesenheit eines ringförmigen Schutzrings 20 im äußeren Umfang der Halbleiterscheibe 10 auftreten, in dem Schutzring 20 verschoben, so daß die Halbleiterscheibe 10 im wesentlichen frei von Verzerrungen in dem Temperaturgradienten bleibt.Consequently, the distortions in the temperature gradient that in the absence of an annular protective ring 20 in the outer circumference of the semiconductor wafer 10 occur, shifted in the protective ring 20, so that the semiconductor wafer 10 in remains substantially free of distortions in the temperature gradient.

Die abgeschrägte innere Umfangsfläche 26 des kreisförmigen Schutzrings 20 erlaubt schnell und genau eine mittige Positionierung der Halbleiterscheibe 10 durch eine Bedienungsperson bei der Massenproduktion. The beveled inner peripheral surface 26 of the circular guard ring 20 allows the semiconductor wafer 10 to be positioned in the center quickly and precisely by an operator in mass production.

Außerdem ermöglicht bei dünnen Scheiben die abgeschrägte innere Umfangsfläche 26 der Bedienungsperson,die Halbleiterscheibe schnell innerhalb des kreisförmigen Schutzringes so zu kippen, daß die Endflächen des Schutzrings 20 und der Halbleiterscheibe 10 schnell, genau und reproduzierbar auch bei der Serienherstellung koplanar eingerichtet werden können.In addition, the beveled inner circumferential surface enables thin disks 26 of the operator, the semiconductor wafer quickly within the circular Tilt the protective ring so that the end faces of the protective ring 20 and the semiconductor wafer 10 set up coplanar quickly, precisely and reproducibly even during series production can be.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung. Eine Halbleiterscheibe oder -körper 10 mit einander gegenüberliegenden Endflächen 12 und 14, der Deckfläche bzw. der Grundfläche,und mit einer abgeschrägten äußeren Umfangsfläche 16 ist in einem kreisförmigen Schutzring 20 zentral eingesetzt gezeigt. Fig. 3 shows another embodiment of this invention. One Semiconductor wafer or body 10 with mutually opposite end faces 12 and 14, the top surface or the base surface, and with a chamfered outer Circumferential surface 16 is shown inserted centrally in a circular protective ring 20.

Der kreisförmige Schutzring 20 hat einander gegenüberliegende ebene Endflächen 22 und 24, die Deck- bzw.The circular guard ring 20 has opposite planes End surfaces 22 and 24, the top or

Grundfläche, und einander gegenüberliegende Seitenflächen 26 und 28, die seine innere bzw. seine äußere Umfangsfläche sind. Die innere Umfangsfläche 26 des kreisförmigen Schutzrings 20 ist so abgeschrägt, daß der kleinste Innendurchmesser der Schräge kleiner als der kleinste Außendurchmesser der abgeschrägten Halbleiterscheibe 10 ist, und daß der größte Innendurchmesser der Schräge des Schutzrings 20 größer als der größte Außendurchmesser der abgeschrägten Halbleiterscheibe 10 ist.Base, and opposite side surfaces 26 and 28, which are its inner and outer circumferential surface, respectively. The inner peripheral surface 26 of the circular guard ring 20 is beveled so that the smallest inner diameter the bevel is smaller than the smallest outer diameter of the beveled semiconductor wafer 10 is, and that the largest inside diameter of the slope of the guard ring 20 larger than the largest outer diameter of the beveled semiconductor wafer 10 is.

Der Winkel M Rder Schräge des kreisförmigen Schutzrings 20 und der Winkel « wder Halbleiterscheibe 10 sind so gewählt, daß sie Ergänzungswinkel sind, d. h.The angle M Rder the slope of the circular guard ring 20 and the The angles "w of the semiconductor wafer 10 are chosen so that they are complementary angles, d. H.

MR + > w = 1800. MR +> w = 1800.

Zwar entstehen zusätzliche Kosten durch das Abschrägen der Halbleiterscheibe 10. Dieser kaufmännische Nachteil wird aber durch den guten thermischen Kontakt zwischen den Umfangsflächen 16 und 26 und durch die Tatsache beseitigt, daß durch die abgeschrägte Ausbildung sowohl des kreisförmigen Schutzrings 20 als auch der Halbleiterscheibe 10 eine parallele Ausrichtung der Ebenen der Scheibe 10 und des Schutzringes 20 durch einfaches Hineinfallenlassen der abgeschrägten Scheibe in den abgeschrägten Schutzring gewährleistet ist. Ohne eine solche im wesentlichen parallele Ausrichtung arbeitet die Schutzringmethode nicht wirkungsvoll. It is true that additional costs arise from chamfering the semiconductor wafer 10. This commercial disadvantage is due to the good thermal contact between the peripheral surfaces 16 and 26 and eliminated by the fact that by the tapered design of both the circular guard ring 20 and the Semiconductor wafer 10 a parallel alignment of the planes of the wafer 10 and the Protective ring 20 by simply dropping the beveled disc into the beveled protective ring is guaranteed. Without such in essence parallel alignment, the guard ring method does not work effectively.

Fig. 4 zeigt die Verteilung des Wärmeflusses durch den Halbleiterkörper 10 beim Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten. Strahlung 30 von einer Strahlungsquelle fällt auf die Deckfläche 12 des Halbleiterkörpers 10 bzw. auf die Deckfläche 22 des kreisförmigen Schutzrings 20. Aufgrund des guten thermischen Kontakts zwischen den parallelen Umfangsflächen 16 und 26 sind die Wärmeflußlinien 32 durch den Halbleiterkörper 10 im wesentlichen senkrecht zu den Endflächen 12 und 14 des Körpers 10. Jede wesentliche Verzerrung der Wärmeflußlinien 32 ist nach außen in den kreisförmigen Schutzring 20 gedrängt. 4 shows the distribution of the heat flow through the semiconductor body 10 during zone melting in a temperature gradient. Radiation 30 from a radiation source falls onto the top surface 12 of the semiconductor body 10 or onto the top surface 22 of the circular guard ring 20. Due to the good thermal contact between the parallel circumferential surfaces 16 and 26 are the lines of heat flow 32 through the semiconductor body 10 substantially perpendicular to end surfaces 12 and 14 of body 10. Each substantial Distortion of the heat flow lines 32 is outward in the circular guard ring 20 pushed.

Der erfindungsgemäße Schutzring 20 steigert die Ausbeute auf den hergestellten Scheiben noch in einer anderen Weise. Vorrichtungen nach dem Stand der Technik verwenden drei Stützen'normalerweise aus Quarzmaterial, um die Scheibe während der Wanderung des Dotierungsmaterials zu unterstützen. Auch durch diese Stützen werden Temperaturgradienten erzeugt, so daß schlechte Schaltungen in der Nähe der Stützen entstehen können. Dagegen wird hier der Schutzring 20 von den drei Stützen und die Halbleiterscheibe 10 vom Schutzring 20 getragen, so daß das zusätzliche Temperaturgradientenproblem beseitigt wird. The protective ring 20 according to the invention increases the yield on the produced discs in a different way. Devices according to the state The technique use three supports' usually made of quartz material to support the disc to assist during the migration of the dopant material. Also through this Supports are created temperature gradients, so that bad circuits in the Near the supports. In contrast, the protective ring 20 is here of the three Supports and the semiconductor wafer 10 carried by the protective ring 20, so that the additional Temperature gradient problem is eliminated.

Der Grundgedanke der Schutzringmethode ist im wesentlichen die Beseitigung der Verzerrungen des Temperaturgradienten in der Halbleiterscheibe durch Verschieben dieses Problems aus der Halbleiterscheibe in den Schutzring. Eine andere Möglichkeit zur Beseitigung der Verzerrungen des Temperaturgradienten im Außengebiet der Halbleiterscheibe ist die Beseitigung des Ursprungs dieses Problems, nämlich des Wärmeverlusts durch Strahlung von den Kanten der Scheibe. The basic idea behind the guard ring method is essentially the elimination the distortion of the temperature gradient in the semiconductor wafer due to displacement this problem from the semiconductor wafer into the guard ring. Another possibility to eliminate the distortions of the temperature gradient in the outer area of the semiconductor wafer is to eliminate the origin of this problem, namely heat loss through Radiation from the edges of the disc.

Die Verbesserung besteht in der Verwendung eines Körpers aus Halbleitermaterial, dessen äußere Umfangsfläche so abgeschrägt ist, daß sie einen Winkel OC mit der Grundfläche des Körpers bildet, so daß kein Wärmeverlust aus der äußeren Umfangsfläche des Körpers auftritt. Die äußere Umfangsfläche des Körpers ist so abgeschrägt, daß ihre Normale mit der Normalen der Deckfläche der Halbleiterscheibe einen Winkel von weniger als 900 bildet, so daß auch die Umfangsfläche der von der Wärmequelle einfallenden Infrarotstrahlung ausgesetzt ist. Der genaue Winkel der Schräge wird entweder durch die Winkelausdehnung der von der Scheibe aus gesehenen Wärmequelle oder durch den Typ des trans- parenten Materials, normalerweise Quarz, bestimmt, das zwischen der Halbleiterscheibe und der Wärmequelle angebracht ist, damit die Halbleiterscheibe nicht mit Verunreinigungen kontaminiert wird. The improvement consists in the use of a body of semiconductor material, the outer peripheral surface of which is bevelled so that it forms an angle OC with the Forms the base of the body so that no heat loss from the outer peripheral surface of the body occurs. The outer peripheral surface of the body is tapered so that its normal forms an angle with the normal of the top surface of the semiconductor wafer of less than 900 forms, so that the circumferential surface of that of the heat source is exposed to incident infrared radiation. The exact angle of the slope will be either by the angular expansion of the heat source seen from the pane or by the type of trans- parent material, usually Quartz, intended to be placed between the semiconductor wafer and the heat source is so that the semiconductor wafer is not contaminated with impurities.

Die thermische Wanderung von Metallfäden wird vorzugsweise bei bestimmten Kristallorientierungen, thermischen Wanderungsrichtungen, stabilen Fadenrichtungen und stabilen Fadengrößen entsprechend der folgenden Tabelle durchgeführt. The thermal migration of metal threads is preferred at certain Crystal orientations, thermal migration directions, stable thread directions and stable thread sizes according to the following table.

Kristall- Wanuerungs- Stabile Faden- Stabile orientierunq richtuna richtung Fadengröße (100) <100> <011>* <100#m <01T>* <100 #m (100) <110> <110>* <150 ßm (1ll) <111> a)<Oll> <101> <500 wm <110> b)<112>* <211>* <500 ßm <l21>* c) irgendeine * andere Richtung 500 #m in einer (111)-Ebene * * Die Stabilität der wandernden Fäden ist empfindlich auf die Ausrichtung des Temperaturgradienten entlang einer (100)-, (110)- und (111)-Achse.Crystal- Wanuer- Stable thread- Stable orientierunq richtuna Direction of thread size (100) <100> <011> * <100 # m <01T> * <100 #m (100) <110> <110> * <150 ßm (1ll) <111> a) <Oll> <101> <500 wm <110> b) <112> * <211> * <500 ßm <l21> * c) any * other direction 500 #m in a (111) plane * * The stability the wandering filaments is sensitive to the orientation of the temperature gradient along a (100), (110) and (111) axis.

* * Die Gruppe a ist stabiler als die Gruppe bdie wiederum stabiler als die Gruppe c ist.* * Group a is more stable than group b, which in turn is more stable than group c is.

Bei der Wanderung von Tröpfchen in einer bestimmten Richtung wird die Form des Tropfens durch die Orientierung der Kristallebene und die Wanderungsrichtung bestimmt. Ist die thermische Wanderungsrichtung eine (111)-Kristallachse, so wandert das Tröpfchen als ein dreieckiges Blättchen, das in einer (111)-Ebene liegt. Entlang einer <100>-Kristallachse wandert ein Tröpfchen als eine reguläre Pyramide, die von vier (111)-Ebenen und einer (100)-Ebene als Grundfläche gebildet wird. Entlang einer <110>-Kristallachse wandert ein Tröpfchen als eine irreguläre Pyramide, die entsprechend der Basis des Diamantgitters geformt ist. Die Wanderungsrichtung kann übereinstimmend - d. h. parallel -mit der senkrechten Achse des Halbleiterkörpers ausgerichtet sein oder sie kann zwischen 20 und 150 von der Kristallachse abweichen. When the droplets migrate in a certain direction it becomes the shape of the drop due to the orientation of the crystal plane and the direction of migration certainly. If the thermal migration direction is a (111) crystal axis, then it migrates the droplet as a triangular leaf lying in a (111) plane. Along a <100> crystal axis moves a droplet as a regular pyramid, which is formed by four (111) planes and one (100) plane as the base area. Along a <110> crystal axis moves a droplet as an irregular pyramid, which is shaped to match the base of the diamond lattice. The direction of migration can coincidentally - d. H. parallel - with the vertical axis of the semiconductor body be aligned or it can deviate between 20 and 150 from the crystal axis.

Die Oberfläche des Halbleiterkörpers wird wie in der Halbleitertechnik allgemein üblich für die Ablagerung von Metall präpariert, das durch den Festkörper wandern soll. Das Metall kann auf jede brauchbare Weise auf der Oberfläche abgeschieden werden, auf der die Wanderung der Schmelze beginnen soll. Besteht beispielsweise der Halbleiterkörper aus N-leitendem Silicium und die Schmelze, die wandern soll, zumindestens zum Teil aus Aluminium, so liat man herausgefunden, daß beim Aufdampfen einer Schicht aus Aluminium der Druck ungefähr 1 x 10 Torr, aber nicht größer als 5 x 10 Torr sein sollte. Ist dagegen der Druck größer als 5 x 10 Torr, so wurde im Fall von aufgedampftem Aluminium gefunden, daß das Aluminium nicht leicht in das Silicium eindringt und durch den Halbleiterkörper hindurchwandert. The surface of the semiconductor body is like in semiconductor technology common practice for the deposition of metal prepared by the solid should hike. The metal can be deposited on the surface in any useful manner on which the migration of the melt is to begin. For example, there is the semiconductor body made of N-conductive silicon and the melt that is supposed to migrate, at least partly made of aluminum, it has been found that with vapor deposition a layer of aluminum the pressure is approximately 1 x 10 Torr, but not greater than Should be 5 x 10 Torr. On the other hand, if the pressure is greater than 5 x 10 Torr, so In the case of evaporated aluminum, it was found that the aluminum is not light penetrates into the silicon and migrates through the semiconductor body.

Man nimmt an, daß die Aluminiumschicht mit Sauerstoff abgesättigt ist, der die Reduktion des Aluminiums durch die sehr dünne Siliciumoxidschicht zwischen dem abgeschiedenen Aluminium und dem Silicium verhindert. Somit tritt das ursprüngliche Schmelzen von Aluminium und Silicium, das für die Wanderung erforderlich ist, nicht auf, da die Aluminiumschicht das Silicium nicht benetzt und auch keine Legierung mit dem darunterliegenden Silicium bilden kann. In ähnlicher Weise ist es beim Aufstäuben (Sputtern) von Aluminium nicht wünschenswert, daß das aufgestäubte Aluminium mit Sauerstoff vom Zerstäubungsprozeß gesättigt ist, da so die Reduktion des dazwischenliegenden Siliciumoxids verhindert wird.It is assumed that the aluminum layer is saturated with oxygen that the reduction of aluminum through the very thin silicon oxide layer between the deposited aluminum and silicon prevented. Thus occurs the original Not melting aluminum and silicon required for migration because the aluminum layer does not wet the silicon and neither does an alloy can form with the underlying silicon. It is similar with dusting (Sputtering) of aluminum is not desirable for the sputtered aluminum with Oxygen from the atomization process is saturated, since so the reduction of the intervening Silica is prevented.

Vorzugsweise wird Aluminium auf Silicium mittels der Elektronenstrahlmethode oder einem ähnlichen Verfahren abgeschieden, da der dann enthaltene wenige Sauerstoff, wenn überhaupt einer auftritt, in dem Aluminium gefangen wird.Preferably, aluminum is applied to silicon using the electron beam method or a similar process, as the little oxygen it then contains, if any occurs in which aluminum becomes trapped.

Die Umfangsfläche 16 einer Halbleiterscheibe 10, die dem Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten unterzogen wird, stellt eine thermische Diskontinuität in dem sonst ebenen Halbleiterkörper 10 dar. Wird über die Umfangsfläche 16 der Halbleiterscheibe 10 weder Wärme zu- noch abgeführt, so erstrecken sich nach dem Prinzip von St. Venant die thermischen Verzerrungen wie sie in Fig. 1 gezeigt werden, nur über eine Distanz h entsprechend der Scheibendicke von der Umfangsseite 16 in die Halbleiterscheibe 10 hinein. The peripheral surface 16 of a semiconductor wafer 10, the zone melting being subjected to a temperature gradient represents a thermal discontinuity in the otherwise planar semiconductor body 10. If over the circumferential surface 16 of the Semiconductor wafer 10 neither supplied nor dissipated heat, so extend to the Principle of St. Venant the thermal distortions as shown in Fig. 1, only over a distance h corresponding to the disk thickness from the circumferential side 16 in the semiconductor wafer 10 into it.

in allgemeinen entsteht an der Umfangsfläche 16 der Halbleiterscheibe 10 ein Wärmeverlust qE, der eine beträchtliche Abkühlung der Umfangsfläche 16 bewirkt. Der durch den Wärmeverlust aus der Umfangsfläche 16 entstehende radiale Temperaturgradient in der Halbleiterscheibe 10 bewirkt eine Verzerrung in dem Temperaturgradienten, die sich mehr als eine Scheibendicke Tw von der Umfangsfläche 16 in die Halbleiterscheibe 10 hinein erstreckt. Dieser radiale Temperaturgradient kann Ungleichförmigkeiten und Verzerrungen in den nach dem Zonenschmelzen im Temperaturgradient rekristallisierten Gebieten erzeugen. generally arises on the peripheral surface 16 of the semiconductor wafer 10 a heat loss qE, which causes a considerable cooling of the peripheral surface 16. The radial temperature gradient resulting from the loss of heat from the circumferential surface 16 in the semiconductor wafer 10 causes a distortion in the temperature gradient, which extends more than one wafer thickness Tw from the circumferential surface 16 into the semiconductor wafer 10 extends into it. This radial temperature gradient can cause irregularities and distortions in the recrystallized in the temperature gradient after zone melting Generate areas.

Fig. 5 zeigt eine Halbleiterscheibe 10 in einem Zonenschmelzverfahren in einem Temperaturgradienten mit Strahlenheizung . Der Durchmesser dw der Halbleiterscheibe 10 ist sehr viel größer als die Scheibendicke Tw. Die Halbleiterscheibe 10 absorbiert an ihrer Deckfläche 12 die Strahlungsmenge qE pro Einheitsfläche. 5 shows a semiconductor wafer 10 in a zone melting process in a temperature gradient with radiant heating. The diameter dw of the semiconductor wafer 10 is very much greater than the wafer thickness Tw. The semiconductor wafer 10 absorbs on its top surface 12 the amount of radiation qE per unit area.

Die heiße Halbleiterscheibe 10 strahlt von ihrer Deckfläche 12 die Strahlungsmenge qT pro Einheitsfläche, von ihrer Grundfläche 14 die Strahlungsmenge qB pro Einheitsfläche sowie von ihrer Umfangsfläche 16 die Strahlungsmenge qE pro Einheitsfläche ab. Ist der Scheiben durchmesser dw sehr viel größer als die Scheibendicke Twokönnen die von der Umfangsfläche herrührenden Effekte vernachlässigt werden und die Energieerhaltung ergibt q1 qT = qB + dw »Tw (1) Da jedoch gilt: qT TT4i T TB4 B 9E OL TE (TTl TB, TE sind die Temperaturen der Deckfläche 12, der Grundfläche 14 und der Umfangsfläche 16 der Halbleiterscheibe 10) und da in etwa gilt,TT Y TB TE ergibt sich (2) wobei wiederum mit q die Strahlung pro Einheitsfläche gemeint ist. Die maximale Temperaturdifferenz in einer Halbleiterscheibe 10 mit einer Dicke von etwa 0,1 cm während eines thermischen Wanderungsprozesses ist nämlich nur ungefähr 1/20, da die typischen Temperatungradienten 50 0C pro cm sind.The hot semiconductor wafer 10 radiates from its top surface 12 Radiation amount qT per unit area, from its base area 14 the amount of radiation qB per unit area and, from its circumferential area 16, the amount of radiation qE pro Unit area. If the pulley diameter dw is much larger than the pulley thickness The effects resulting from the circumferential surface can be neglected and the conservation of energy results in q1 qT = qB + dw »Tw (1) Since, however, the following applies: qT TT4i T TB4 B 9E OL TE (TTl TB, TE are the temperatures of the top surface 12, the base area 14 and the peripheral surface 16 of the semiconductor wafer 10) and there in For example, TT Y TB TE results in (2) where again with q the radiation per unit area is meant. The maximum temperature difference in a semiconductor wafer 10 with namely, a thickness of about 0.1 cm during a thermal migration process only about 1/20, as the typical temperature gradients are 50 ° C per cm.

Die Kombination von Gleichung (1) und (2) führt zu der Beziehung CIE = 1/2q1 (3) Diese Beziehung wird später noch nützlich sein. The combination of equations (1) and (2) leads to the relationship CIE = 1 / 2q1 (3) This relationship will be useful later.

Fig. 6 zeigt eine Umfangsfläche 16 einer Halbleiterscheibe 10, die mit einem bestimmten Abstand d zentral unterhalb einer begrenzten Strahlungswärmequelle 40 mit einer Länge L angebracht ist, die typischerweise aus einer Anordnung von Hochtemperatur-Wolframquarzlampen besteht. Wärmestrahlen 166 von der Strahlungswärmequelle 40 treffen in dem bezeichneten Winkelbereich auf und werden absorbiert.Fig. 6 shows a peripheral surface 16 of a semiconductor wafer 10, the with a certain distance d centrally below a limited radiant heat source 40 is attached with a length L, which typically consists of an array of High temperature tungsten quartz lamps. Heat rays 166 from the radiant heat source 40 impinge in the specified angular range and are absorbed.

An der Umfangsfläche 16 der Halbleiterscheibe 10 tritt sowohl Emission als auch Absorption auf. Um den Nettowärmeverlust aus der Umfangsfläche 16 der Halbleiterscheibe 10 zu finden, müssen die Raumwinkel für die Absorption Q ABS von der Strahlungswärmequelle 40 und für die Emission # EM sowie die Gewichts- faktoren cosi entsprechend dem Lambert'schen Gesetz für diffuse Strahlung betrachtet werden. Vernachlässigt man die Winkelabhängigkeit der Emission und der Absorption, so ergibt sich Strahlung qABsRdie pro Einheitsfläche der Umfangsfläche 16 absorbiert wird als Hierbei ist B der Grenzwinkel, der sich aufgrund der endlichen Größe der Strahlungswärmequelle ergibt.Both emission and absorption occur on the circumferential surface 16 of the semiconductor wafer 10. In order to find the net heat loss from the circumferential surface 16 of the semiconductor wafer 10, the solid angles for the absorption Q ABS from the radiant heat source 40 and for the emission # EM as well as the weight factors cosi must be considered in accordance with Lambert's law for diffuse radiation. If the angle dependency of the emission and the absorption is neglected, the result is radiation qABsR which is absorbed per unit area of the circumferential surface 16 as Here, B is the critical angle that results from the finite size of the radiant heat source.

Ähnlich erhält man als pro Einheitsfläche der Umfangsfläche 16 emittierte Strahlung qEM = qE (5) Einsetzen von Gleichung (3) in (4) und Subtraktion von Gleichung (4) von Gleichung (5) führt zu dem Ergebnis für den Nettowärmeverlust A Q aus der Umfangsfläche 16 QQ =qE cosß (6) Dieser Nettowärmeverlust a Q unterhalb einer Strahlungswärmequelle 40 mit begrenzten Ausmaßen bewirkt eine Verzerrung im Temperaturgradienten, die sich viele Scheibendicken h in den Halbleiterkörper 10 hinein erstreckt. Bei einer Strahlungswärmequelle 40 mit unbegrenzten Ausmaßen wäre der Winkel B 900 und der aus Gleichung (4) bestimmte Nettowärmeverlust #Q Null, so daß entsprechend dem Prinzip von St. Venant der Tempe- raturgradient nur innerhalb eines Bereiches verzerrt wäre, der sich eine Scheibendicke Tw von der Umfangskante 16 in den Halbleiterkörper 10 hinein erstreckt. Similarly, 16 is obtained as emitted per unit area of the peripheral surface Radiation qEM = qE (5) Insertion of equation (3) into (4) and subtraction from equation (4) of equation (5) leads to the result for the net heat loss A Q from the Circumferential area 16 QQ = qE cosß (6) This net heat loss a Q below a radiant heat source 40 with limited dimensions causes a distortion in the temperature gradient, the many slice thicknesses h extend into the semiconductor body 10. At a Radiant heat source 40 of unlimited dimensions would be the angle B 900 and the net heat loss #Q zero determined from equation (4), so that according to the principle of St. Venant the Tempe- temperature gradient only within a range would be distorted by a wafer thickness Tw from the peripheral edge 16 into the semiconductor body 10 extends into it.

Da Halbleiterscheiben typischerweise zwischen 0,15 und 0,45 mm dick sind, wären nur zwischen 0,15 und 0,45 mm von der Umfangsfläche 16 in die Halbleiterscheibe 10 aufgrund Verzerrungen im Temperaturgradient während des Zonenschmelzens in dem Temperaturgradienten verloren. Da dieses Gebiet bei der kommerziellen Herstellung aufgrund von Kantenausbrüchen und Problemen bei der Photolithographie in der Nähe der Umfangsfläche sowieso nicht benutzt wird,entsteht keintatsächlicher Verlust an Halbleitermaterial. Folglich würde die Verwendung einer unbegrenzten Strahlungswärmequelle 40 oder einer Strahlungswärmequelle 40, die solche Abmessungen in bezug auf den Halbleiterscheibendurchmesser dw erreicht, die Verzerrung im Temperaturgradienten in der Halbleiterscheibe 10 beseitigen.Since semiconductor wafers are typically between 0.15 and 0.45 mm thick would only be between 0.15 and 0.45 mm from the circumferential surface 16 into the semiconductor wafer 10 due to distortions in the temperature gradient during zone melting in the Temperature gradient lost. As this area in commercial manufacture due to edge chipping and nearby photolithography problems the circumferential surface is not used anyway, there is no actual loss of semiconductor material. Consequently, the use of an unlimited radiant heat source would be 40 or a radiant heat source 40 having such dimensions with respect to the Semiconductor wafer diameter dw reached, the distortion in the temperature gradient eliminate in the semiconductor wafer 10.

Bei den meisten z. Z. benutzten Vorrichtungen zum Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten wird eine Quarzplatte zwischen der Strahlungswärmequelle 40 und dem Halbleiterkörper 10 angebracht, um einer Kontaminierung des Halbleiterkörpers 10 vorzubeugen. With most z. Z. used devices for zone melting in a temperature gradient a quartz plate is placed between the radiant heat source 40 and the semiconductor body 10 attached to prevent contamination of the semiconductor body 10 to prevent.

Fig. 7 zeigt eine zwischen dem Halbleiterkörper 10 und der Strahlungswärmequelle 40 angebrachte Quarzplatte 301. Durch diese Quarzplatte 301 wird effektiv sogar eine Strahlungswärmequelle 40 mit unbegrenzten Ausmaßen in eine Strahlungswärmequelle mit begrenzten Ausmaßen verwandelt, da die mit einem größeren Winkel als dem Grenzwinkel B der Totalreflexion einfallenden Wärmestrahlen total reflektiert werden. Für Quarzmaterial, aus dem aie transparente Platte 301 besteht, ist der Grenzwinkel für Totalreflexion 410. Wärmestrahlen 166, die auf die transparente Quarzplatte 301 unter einem kleineren Winkel als dem kritischen Winkel B auftreffen, gehen durch die Quarzplatte 301 durch. Fig. 7 shows a between the semiconductor body 10 and the radiant heat source 40 attached quartz plate 301. This quartz plate 301 becomes effective even a radiant heat source 40 of unlimited dimensions into a radiant heat source transformed with limited dimensions, since those with a larger angle than the critical angle B of the total reflection, incident heat rays are totally reflected. For quartz material, the transparent plate 301 consists of the critical angle for total reflection 410. Heat rays 166 directed onto the transparent quartz plate 301 under hit an angle smaller than the critical angle B, go through the quartz plate 301 through.

Im Gegensatz hierzu werden Wärmestrahlen 18, die auf die transparente Quarzplatte 301 unter einem größeren Winkel als dem kritischen Winkel B auftreffen, total reflektiert.In contrast to this, heat rays 18, which are incident on the transparent Strike quartz plate 301 at an angle greater than the critical angle B, totally reflected.

Folglich sieht die Halbleiterscheibe 10 eine Strahlungswärmequelle 40 mit begrenzten Ausmaßen, was zu einer Verzerrung im Temperaturgradienten führt, die sich viele Scheibendicken in die Halbleiterscheibe von der Umfangsfläche 16 hinein erstreckt. Der Grund hierfür ist der durch Gleichung (6) gegebene Nettowärmeverlust aus der Fläche 16. Hierbei ist 8 der Grenzwinkel für die Totalreflexion.Consequently, the semiconductor wafer 10 sees a source of radiant heat 40 with limited dimensions, which leads to a distortion in the temperature gradient, the many wafer thicknesses in the semiconductor wafer from the circumferential surface 16 extends into it. The reason for this is the net heat loss given by equation (6) from area 16. Here, 8 is the critical angle for total reflection.

Fig. 8 zeigt eine einfache Maßnahme durch Abschrägen einer äußeren Umfangsfläche 228 der Halbleiterscheibe 10 einen Nettowärmeverlust oder -gewinn aus der Umfangsfläche zu verhindern. Der Winkel OC wird aus der Strahlungsintensität qI, die von der Strahlungswärmequelle 40 auf die Deckfläche 12 des Halbleiterkörpers 10 einfällt, der Strahlungsintensität qE, die von der Umfangsfläche der Halbleiterscheibe emittiert wird, und den Grenzstrahlungswinkel B berechnet, der sich aus der begrenzten Abmessung der Strahlungswärmequelle ergibt oder der Totalreflexionswinkel ß in einem dazwischengeschobenen transparenten Schild ist. Fig. 8 shows a simple measure by chamfering an outer one Peripheral surface 228 of the semiconductor wafer 10 has a net heat loss or gain to prevent from the peripheral surface. The angle OC is derived from the radiation intensity qI generated by the radiant heat source 40 on the top surface 12 of the semiconductor body 10 is incident, the radiation intensity qE from the peripheral surface of the semiconductor wafer is emitted, and the limit radiation angle B is calculated, which results from the limited Dimension of the radiant heat source or the total reflection angle ß in one interposed transparent shield is.

Zur Berechnung des Schrägungswinkels ~ , der zu einem Nettowärmegewinn oder -verlust"O" an der Umfangsfläche 228 der Halbleiterscheibe 10 führt, muß die von der Umfangsfläche 228 der Halbleiterscheibe absorbierte Wärme H. gleich der von der Umfangsfläche in 228 der Halbleiterscheibe emittierten Wärme Hout gesetzt werden. To calculate the helix angle ~, which results in a net heat gain or loss "O" leads to the peripheral surface 228 of the semiconductor wafer 10, the heat absorbed by the peripheral surface 228 of the wafer H. equal to that heat Hout emitted from the peripheral surface in 228 of the semiconductor wafer will.

Die von der Scheibe absorbierte Wärme Hin ist in gegeben durch: Hin = qI [1-sin(α-ß)] Die von der Umfangsfläche 228 emittierte Wärme Hout ist gegeben durch: Hout = Setzt man HoUt = Hin t so gilt: 2qE = q1 [1-sin(α-ß)] (9) Kombiniert man die Gleichungen (3), (9) und (10) so erhält man als Ergebnis, daß der Winkel X gleich dem Winkel ß sein muß M =ß (11) Für eine Strahlungswärmequelle 40 mit begrenzten Ausmaßen wird der Winkel ß durch die in Fig. 6 und Fig. 8 gezeigte Geometrie bestimmt. FUr kommerzielle Anwendung kann man den Winkel ß ungefähr gleich setzen. Befindet sich zwischen der Strahlungswärmequelle 40 und der Halbleiterscheibe 10 eine durchsichtige Platte 301, so ist der Winkel ß gleich dem Winkel der Totalreflexion in dem für die Platte 301 verwendeten Material.The heat Hin absorbed by the disc is given by: Hin = qI [1-sin (α-ß)] The heat Hout emitted by the peripheral surface 228 is given by: Hout = If one sets HoUt = Hin t then the following applies: 2qE = q1 [1-sin (α-ß)] (9) Combining equations (3), (9) and (10), the result is that the angle X must be equal to the angle ß M = ß (11) For a radiant heat source 40 of limited dimensions, the angle ß is given by the geometry shown in Fig. 6 and Fig. 8 is determined. For commercial use, the angle ß can be roughly the same set. If there is a transparent plate 301 between the radiant heat source 40 and the semiconductor wafer 10, the angle β is equal to the angle of total reflection in the material used for the plate 301.

Besteht die Platte 301 aus Quarz1 so ist der Winkel ß gleich 410. Bei einer kommerziellen Herstellung liegt die Ebenheit der Quarzplatte aufgrund von Herstellungsungenauigkeiten und elastischer Durchbiegung zwischen den Unterstützungen gewöhnlich nur im Bereich von + 30.If the plate 301 consists of quartz1, the angle β is equal to 410. In a commercial manufacture, the flatness of the quartz plate is due of manufacturing inaccuracies and elastic deflection between the supports usually only in the range of +30.

Folglich muß der Abschrägungswinkel R der Halbleiterscheibe nicht exakt gleich dem theoretischen Winkel 410 sein, sondern muß nur in einem Bereich von + 30 um diesen Winkel liegen. Genauso ist es auch schwierig, Halbleiterscheiben bei Serienherstellung genauer als auf +20 abzuschrägen. Die abgeschrägte Umfangsfläche 228 sollte in der Größenordnung der Wellenlänge der auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe 10 einfallenden Strahlung glatt sein.Consequently, the bevel angle θ of the semiconductor wafer need not be must be exactly the same as the theoretical angle 410, but only has to be in one area of + 30 are around this angle. It is also difficult to manufacture semiconductor wafers for series production more precisely than to beveled to +20. The beveled peripheral surface 228 should be on the order of the wavelength of the surface of the semiconductor wafer 10 incident radiation will be smooth.

Das Abschrägen der seitlichen Umfangsfläche der Scheiben hat bei der kommerziellen Herstellung von Lei-Etungsschaltungen die folgenden Vorteile: Es erfordert keine apparativen Änderungen; es erlaubt die Verwendung von Scheibenstandarddurchmessern; es können Scheiben mit unterschiedlichen Durchmessern verwandt werden; Abschrägen kann leicht mit kommerziellen Standardausrüstungen durchgeführt werden, die zur Zeit zum Abschrägen von bestimmten Typen von Leistungsschaltungen zur Erhöhungen deren Blockingspannung verwandt werden. The chamfering of the lateral peripheral surface of the disks has at commercial production of line circuits has the following advantages: It does not require any changes to the apparatus; it allows the use of standard disk diameters; disks with different diameters can be used; Beveling can easily be done with standard commercial equipment designed for Time to chamfer certain types of power circuits for bumps whose blocking voltage are used.

Erfindungsgemäß wird bei Bearbeitung durch Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten zum Verringern von Verzerrungen des Temperaturgradienten im Bereich der Umfangskante der Halbleiterscheibe die Halbleiterscheibe von einer abgeschrägten inneren Oberfläche getragen, die eine Öffnung in einem Schutzring bildet. According to the invention, when processing by zone melting in one Temperature gradients to reduce distortions in the temperature gradient in the Area of the peripheral edge of the semiconductor wafer from a beveled semiconductor wafer inner surface that forms an opening in a guard ring.

Die Dicke des Schutzrings ist ungefähr doppelt so groß wie die Dicke der Halbleiterscheibe.The thickness of the guard ring is approximately twice the thickness the semiconductor wafer.

Ferner wird erfindungsgemäß die äußere Umfangsfläche eines Halbleiterkörpers in einem Winkel A zur Grundfläche abgeschrägt, wenn der Halbleiterkörper durch Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten ohne Schutzring bearbeitet werden soll. Der Winkel Ct wird so gewählt, daß die auf die abgeschrägte Umfangsfläche einfallende Strahlungswärme gleich der von der abgeschrägten Umfangsfläche emittierten Strahlung ist. Furthermore, according to the invention, the outer peripheral surface of a semiconductor body beveled at an angle A to the base when the semiconductor body is melted by zone is to be processed in a temperature gradient without a guard ring. The angle Ct is chosen so that the radiant heat incident on the beveled peripheral surface is equal to the radiation emitted from the beveled peripheral surface.

Claims (17)

Patentansprüche Verfahren zur Bewegung einer Schmelze aus metallreichem Halbleitermaterial durch eine feste Scheibe aus Halbleitermaterial mittels des Temperaturgradienten-Schmelzvorgangs mit den Schritten (a) Auswahl einer Einkristallscheibe aus Halbleitermaterial derart, daß die Scheibe eine Leitfähigkeit ersten Typs, einen ausgewählten Widerstand und zwei einander gegenüberliegende Endflächen, nämlich eine Deckfläche und eine Grundfläche hat, wobei zumindestens die Deckflächevon einer (100)-, (110)-oder (1 11)-Kristallebene gebildet wird, die vertikale Achse der Scheibe im wesentlichen parallel zu einer ausgezeichneten Kristallrichtung und die Deckfläche für das Auftragen einer oder von mehreren Metallschichten eingerichtet ist, (b) Niederschlagen einer Schicht von Metall auf der ausgewählten Endfläche der Halbleiterscheibe, (c) Erhitzen der Halbleiterscheibe und des Metallniederschlags auf eine Temperatur, die ausreichend zur Bildung einer Schmelze von metalireichem Material auf der Endfläche der Scheibe ist, (d) Aufbau eines einachsigen Temperaturgradienten, der im wesentlichen parallel zu der vertikalen Achse der Halbleiterscheibe und der ausgezeichneten Kristallrichtung ist, (e) Wandern der metallreichen Schmelze durch die feste Halbleiterscheibe entlang dem einachsigen Temperaturgradienten,um die Scheibe in eine Vielzahl von Gebieten mit einer Leitfähigkeit des ersten Typs zu unterteilen und zumindestens eine Anordnung von Gebieten aus rekristallisiertem Halbleitermaterial zu bilden, in denen das aufgedampfte Metall bis zur Löslichkeitsgrenze der festen Phase angereichert ist, wobei das Metall zumindestens ein dotierendes Verunreinigungsmaterial enthält, um Leitfähigkeit eines zweiten Typs und einen bestimmten Widerstand zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor die Halbleiterscheibe (10) zum Wandern der Schmelze erhitzt wird, zum Bearbeiten der Scheibe (10) ein Schutzring angebracht wird, der aus Halbleitermaterial besteht, dessen Dicke (TR) größer als die Scheibendicke (Tw) ist, dessen zwei einander gegenüberliegende Endflächen, nämlich die Deckfläche (22) und die Grundfläche (24) im wesentlichen parallel sind und der eine äußere Umfangsfläche (28) und eine innere Umfangsfläche (26) hat, die eine axial ausgerichtete Aussparung bildet, die sich durch den ganzen Schutzring erstreckt und bei den beiden Endflächen endet, daß die innere Umfangsfläche (26) so abgeschrägt ist, daß der größere Durchmesser der Öffnung, der größer als der Durchmesser der Halbleiterscheibe (10) ist, in der Deckfläche (22) und der kleinere Durchmesser der Öffnung, der kleiner als der Durchmesser der Halb- leiterscheibe (10) in der Grundfläche (24) liegt, und daß der Schutzring so ausgerichtet wird, daß die Deckfläche (22) der Energiequelle ausgesetzt ist, die zum Bearbeiten der Halbleiterscheibe durch Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten dient,und die vorbereitete Halbleiterscheibe in die Öffnung im Schutzring gesetzt und so orientiert wird, daß die Oberseite der Scheibe in Richtung auf die Grundfläche des Schutzrings zeigt, daß die äußere Umfangskante der Deckfläche in körperlichen Kontakt mit den Wänden der Öffnung ist und daß die Endflächen der Halbleiterscheibe und des Schutzrings im wesentlichen zueinander parallel sind. A method for moving a molten metal-rich melt Semiconductor material through a solid disc of semiconductor material by means of the temperature gradient melting process with the steps (a) selecting a single crystal wafer made of semiconductor material such that that the disc has a conductivity of the first type, a selected resistance and two opposite end surfaces, namely a top surface and a base surface at least the top surface of a (100), (110) or (1111) crystal plane is formed, the vertical axis of the disc is substantially parallel to a excellent crystal direction and the top surface for applying an or composed of several layers of metal, (b) depositing a layer of metal on the selected end face of the semiconductor wafer, (c) heating the Semiconductor wafer and the metal deposit to a temperature that is sufficient to form a melt of metal rich material on the end face of the disc is, (d) Establishing a uniaxial temperature gradient that essentially parallel to the vertical axis of the wafer and the excellent crystal direction (e) migration of the metal-rich melt through the solid semiconductor wafer the uniaxial temperature gradient to move the disk into a variety of areas with a conductivity of the first type to subdivide and at least one arrangement to form areas of recrystallized semiconductor material in which the evaporated Metal is enriched up to the solubility limit of the solid phase, the metal contains at least one doping impurity material to increase conductivity of a of the second type and to generate a certain resistance, characterized in that that before the semiconductor wafer (10) is heated to migrate the melt, for Machining the disc (10) a protective ring is attached, which is made of semiconductor material consists, the thickness (TR) of which is greater than the slice thickness (Tw), the two of which are mutually exclusive opposite end surfaces, namely the top surface (22) and the base surface (24) are substantially parallel and one outer peripheral surface (28) and one inner Has circumferential surface (26) which forms an axially aligned recess that extends extends through the entire protective ring and ends at the two end faces that the inner peripheral surface (26) is beveled so that the larger diameter of the opening, which is larger than the diameter of the semiconductor wafer (10) in the top surface (22) and the smaller diameter of the opening, which is smaller than the diameter of the Half- conductor disk (10) lies in the base (24), and that the guard ring is aligned so that the top surface (22) is exposed to the energy source is used for processing the semiconductor wafer by zone melting in a temperature gradient is used, and the prepared semiconductor wafer is placed in the opening in the protective ring and is oriented so that the top of the disc is towards the base of the guard ring shows that the outer peripheral edge of the top surface in physical Is in contact with the walls of the opening and that the end faces of the semiconductor wafer and the guard ring are substantially parallel to each other. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abschrägen der inneren Umfangsfläche (26) der Öffnung ein spitzer Winkel mit der Grundfläche gebildet wird, der größer als 45o und kleiner als 800 ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that by the Chamfering the inner peripheral surface (26) of the opening at an acute angle with the Base area is formed that is greater than 45o and less than 800. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial des Schutzrings Silicium ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor material of the guard ring is silicon. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche der Halbleiterscheibe, die bearbeitet werden soll, während sie vom Schutzring getragen wird, abgeschrägt ist, und daß der eingeschlossene stumpfe Winkel zwischen der äußeren Umfangsfläche der Halbleiterscheibe und der Endfläche der Halbleiterscheibe, auf der das Metall,das durchwandern soll, niedergeschlagen ist, der Ergänzungswinkel zu dem Winkel ist, der von der abgeschrägten inneren Umfangsfläche des Schutzrings und der Grundfläche des Schutzrings eingeschlossen wird. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the outer peripheral surface of the wafer to be machined while it is carried by the guard ring, is beveled, and that the enclosed blunt Angle between the outer peripheral surface of the semiconductor wafer and the end surface the semiconductor wafer on which the metal that is supposed to migrate is deposited is the complementary angle to the angle made by the tapered inner peripheral surface of the guard ring and the base of the guard ring is included. 5. Verfahren zum Bearbeiten von Halbleiterscheiben mittels Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten mit den Schritten (a) Anbringen einer Wärmestrahlungsquelle (40) mit den Längsabmessungen L (b) Auswahl einer Einkristallscheibe (10> aus Halbleitermaterial derart, daß die Scheibe eine Leitfähigkeit ersten Typs, einen ausgewählten Widerstand, eine äußere Umfangsfläche (16, 228) und zwei einander gegenüberliegende parallele Endflächen, nämlich ihre Deckfläche (12) und ihre Grundfläche (14), hat, wobei zumindestens eine Endfläche von einer (100)-, (110)-oder (111)-Kristallebene gebildet wird, und die vertikale Achse der Scheibe im wesentlichen unter einem vorbestimmten Winkel mit einer ersten Achse der Kristallstruktur ausgerichtet ist, (c) Einrichten der Oberfläche, die von einer bevorzugten Kristallebene gebildet wird, zum Niederschlagen einer oder mehrerer Schichten von Metall, (d) Niederschlagen einer Schicht von Metall auf der ausgewählten Endfläche der Halbleiterscheibe, (e) Anbringen des Halbleiterkörpers in einem bestimmten Abstand d von der Wärmestrahlungsquelle, (f) Erhitzen der Halbleiterscheibe und des Metallniederschlags auf eine Temperatur, die ausreichend zur Bildung einer Schmelze von metallreichem Material auf der Endfläche der Scheibe ist, (g) Aufbau eines Temperaturgradienten im wesentlichen entlang der vertikalen Achse des Körpers und der ersten Achse der Kristallstruktur und (h) Wandern der metallreichen Schmelze durch die feste Halbleiterscheibe entlang der ersten Achse der Kristallstruktur, um die Scheibe in eine Vielzahl von Gebieten mit Leitfähigkeit des ersten Typs zu teilen und zumindestens eine Anordnung von Gebieten aus rekristallisiertem Halbleitermaterial zu bilden, in denen das aufgedampfte Material bis zur Löslichkeitsgrenze der festen Phase anzugereichert ist, wobei das Metall zumindestens ein dotierendes Verunreinigungsmaterial enthält, um in den gebieten aus rekristallisiertem Halbleitermaterial Leitfähigkeit eines zweiten und entgegengesetzten Typs und einen bestimmten Widerstand zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägte äußere Umfangsfläche der Halbleiterscheibe mit der Grundfläche der Halbleiterscheibe einen Winkel CN einschließt, um zu erreichen, daß die Strahlungswärme, die auf der abgeschrägten Umfangsfläche auftritt, gleich der Strahlungswärme ist, die von der abgeschrägten Umfangsfläche emittiert wird. 5. Method for processing semiconductor wafers by means of zone melting in a temperature gradient with the steps (a) attaching a heat radiation source (40) with the longitudinal dimensions L (b) Selection of a single crystal disk (10> from Semiconductor material such that the wafer has a conductivity of the first type, a selected resistor, an outer peripheral surface (16, 228) and two opposite one another has parallel end surfaces, namely its top surface (12) and its base surface (14), wherein at least one end face of a (100), (110) or (111) crystal plane is formed, and the vertical axis of the disc is substantially below a predetermined Angle aligned with a first axis of the crystal structure, (c) Establishing the surface, which is formed by a preferred crystal plane, for precipitation one or more layers of metal, (d) depositing a layer of metal on the selected end face of the semiconductor wafer, (e) attaching the semiconductor body at a certain distance d from the heat radiation source, (f) heating the semiconductor wafer and the metal deposit to a temperature sufficient to form a There is melt of metal-rich material on the end face of the disc, (G) Establishment of a temperature gradient essentially along the vertical axis of the Body and the first axis of the crystal structure and (h) migration of the metal-rich Melt through the solid semiconductor wafer along the first axis of the crystal structure, around the disk in a variety of areas with conductivity of the first type share and at least one arrangement of areas of recrystallized semiconductor material to form in which the evaporated material is up to the solubility limit of the solid Phase is enriched, wherein the metal is at least one doping impurity material Contains conductivity in the areas of recrystallized semiconductor material of a second and opposite type and to generate a certain resistance, characterized in that the beveled outer peripheral surface of the semiconductor wafer forms an angle CN with the base surface of the semiconductor wafer in order to achieve that the radiant heat that occurs on the tapered peripheral surface is the same is the radiant heat emitted from the tapered peripheral surface. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessung L der Wärmestrahlungsquelle weniger als 20 mal so groß wie der Durchmesser der Halbleiterscheibe und/oder wie der vorbestimmte Abstand d. zwischen der Wärmestrahlungsquelle und dem Halbleiterkörper ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the longitudinal dimension L of the heat radiation source is less than 20 times as large as the diameter of the semiconductor wafer and / or how the predetermined distance d. between the heat radiation source and is the semiconductor body. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel durch folgende Gleichung ausgedrückt wird 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the angle is expressed by the following equation 8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Wärmestrahlungsquelle und dem Halbleiterkörper ein transparenter Schild aus hochschmelzendem Material (301) befindet.8. The method according to claim 5, 6 or 7, characterized in that between the heat radiation source and the semiconductor body from a transparent shield refractory material (301) is located. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschrägungswinkel CX gleich dem kritischen Winkel für Totalreflexion in dem Material ist, aus dem der transparente Schild besteht. 9. The method according to claim 8, characterized in that the bevel angle CX is equal to the critical angle for total internal reflection in the material from which the transparent shield is made. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Schild aus Quarz besteht. 10. The method according to claim 9, characterized in that the transparent Shield is made of quartz. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschrägungswinkel C5 41° + 30 ist. 11. The method according to claim 10, characterized in that the bevel angle C5 is 41 ° + 30. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhheit der abgeschrägten Oberfläche der Halbleiterscheibe kleiner als die Wellenlänge der auf sie auftreffenden Strahlung ist. 12. The method according to claim 11, characterized in that the roughness the beveled surface of the semiconductor wafer is smaller than the wavelength of the radiation hitting them. 13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den Halbleiterkörper bzw. die Halbleiterscheibe Silicium ist. 13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the material for the semiconductor body or the semiconductor wafer is silicon. 14. Schutzring zum Unterstützen der Scheibe aus Halbleitermaterial während des Bearbeitens mittels Zonenschmelzen in einem Temperaturgradienten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring (20) aus Halbleitermaterial zwei einander gegenüberliegende Endflächen (22, 24), die im wesentlichen parallel zueinander sind, und eine äußere Umfangsfläche (28) hat, daß das halbleitende Material für den Schutzring im wesentlichen dieselbe thermische Leitfähigkeit wie das Material der Halbleiterscheibe hat, daß eine sich durch den ganzen Schutzring erstreckende innere Umfangsfläche eine axial ausgerichtete Aussparung in dem Schutzring bildet, daß diese innere Umfangsfläche so abgeschrägt ist, daß der größere Durchmesser (d2) der Öffnung in der Endfläche größer ist als der Durchmesser (dw) der Halbleiterscheibe und daß der kleinere Durchmesser (d1) der Öffnung in der anderen Endfläche kleiner als der Durchmesser der Halbleiterscheibe ist, und daß die Dicke (TR) des Stützrings größer als die Dicke (Tw) der Halbleiterscheibe ist. 14. Guard ring to support the disc made of semiconductor material during processing by means of zone melting in a temperature gradient, thereby characterized in that the protective ring (20) made of semiconductor material has two mutually opposite End faces (22, 24) which are substantially parallel to each other and an outer one Circumferential surface (28) has that the semiconducting material for the guard ring is essentially has the same thermal conductivity as the material of the semiconductor wafer, that an inner circumferential surface extending through the entire protective ring, one axially aligned recess in the protective ring that forms this inner peripheral surface is tapered so that the larger diameter (d2) of the opening in the end face is greater than the diameter (dw) of the semiconductor wafer and that the smaller diameter (d1) the opening in the other end face is smaller than the diameter of the semiconductor wafer and that the thickness (TR) of the support ring is greater than the thickness (Tw) of the semiconductor wafer is. 15. Schutzring nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägte innere Umfangsfläche mit der einen Endfläche einen spitzen Winkel bildet, der größer als 45o und kleiner als 800 ist. 15. Protection ring according to claim 14, characterized in that the beveled inner circumferential surface forms an acute angle with one end surface, that is greater than 45o and less than 800. 16. Schutzring nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial des Schutzrings Silicium ist. 16. Protective ring according to claim 15 or 16, characterized in that that the semiconductor material of the guard ring is silicon. 17. Schutzring nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (TR) des Schutzrings ungefähr doppelt so groß wie die Dicke (Tw) der zu unterstützenden Halbleiterscheibe ist. 17. Protection ring according to claim 16, characterized in that the Thickness (TR) of the guard ring approximately twice the thickness (Tw) of the one to be supported Semiconductor wafer is.
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