DE69302166T2 - Diffusionsrohren aus geschmolzenem Quarzglas für die Herstellung von Halbleitern - Google Patents

Diffusionsrohren aus geschmolzenem Quarzglas für die Herstellung von Halbleitern

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Description

    Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Rohr oder einen Gegenstand aus geschmolzenem Quarzglas mit einer Schicht aus Metallsilicat, die der Natriumdiffusion widersteht. Mehr im besonderen bezieht sich diese Erfindung auf ein Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas, das bei der Halbleiterherstellung brauchbar ist, wobei die Oberfläche des Quaerzrohres einen Überzug oder eine Schicht aufweist, die resistent ist gegenüber Natriumdiffusion, wobei dieser Überzug oder diese Schicht ein glasartiges Material ist, das ein Silicat mindestens eines Metalles umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall und einer Mischung davon.
  • Hintergrund der Offenbarung
  • Silicium-Scheiben bzw.-Wafer von Haibleiterqualität, die zur Herstellung integrierter Schaltungen eingesetzt werden, werden bei hohen Temperaturen in Rohren aus geschmolzenem Quarzglas verarbeitet. Die innerhalb solcher Quarzglasrohre benutzten Verfahren schließen Oxidation, chemisches Bedampfen und verschiedene Diffusionsverfahren ein, bei denen das Silicium-Halbleitermaterial mit einer gasförmigen Atmosphäre in Berührung gebracht wird, die ein oder mehrere Dotierungselemente enthält. Bei solchen Verfahren wird das einkristalline Siliciummaterial oder die entsprechenden Wafer in einem Rohr oder Gefäß aus geschmolzenem Quarzglas erhitzt, das an beiden Enden abgeschlossen ist, und man läßt die gasförmige Atmosphäre in das Gefäß oder Rohr eintreten, um eine Wärmediffusion des Dotierungselementes in das Silicium, eine Oxidation des Siliciums oder ein chemisches Aufdampfen eines geeigneten Materials auf mindestens einen Teil des Siliciums zu erzielen. Bei all diesen Verfahrensstufen ist es wichtig, die Verunreinigung des Siliciums mit Materialien zu vermeiden, die die elektrischen Eigenschalten des Siliciums in einer Weise verändern, die die Leistungsfähigkeit des Halbleiterelementes beeinträchtigt. Es werden Rohre aus hochreinem, geschmolzenem Quarzglas für diese Verfahren benutzt, weil es in der erforderlichen Reinheit erhältlich und den Verfahrenstemperaturen von mehr als 1.200ºC zu widerstehen in der Lage ist. Ein solches geschmolzenes Quarzglas hat jedoch eine relativ offene Atomstruktur, die es Halbleitern schädlichen Elementen, inshesondere Natrium, das einen kleinen Atomdurchmesser hat, gestattet, durch die Wandung des Quarzglasrohres zu diffundieren und die Siliciumgegenstände oder Siliciumscheiben, die innerhalb des Quarzglasrohres verarbeitet werden, zu verunreinigen. Die Quelle potentieller Natriumverunreinigung ist üblicherweise das hochschmelzende Material, das zum Herstellen der Öfen eingesetzt wird, die das Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas während des Dotierens usw. des Siliciums im Inneren des Rohres umgeben.
  • Die Natriumverunreinigung von Silicium bei solchen Verfahren beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit der Halbleiterelemente besonders, da sie die elektrischen Eigenschaften ändert. Eine der gegenwärtigen Praktiken, die von der Halbleiterindustrie benutzt werden, um die Natriumverunreinigung zu vermeiden, besteht darin, das Quarzglasrohr mit Chlorwasserstoffgas hoher Temperatur periodisch zu spülen. Es wird angenommen, daß dies die Natriumverunreinigung der Siliciumwafer verringert. Die Spülung mit Chlorwasserstoffgas wird manchmal in Verbindung mit dem chemischen Aufdampfen einer Siliciumnitridschicht auf die innere Oberfläche des Quarzglasrohres benutzt, wobei das Siliciumnitrid als eine Sperre zur Verringerung der Menge der Natriumverunreinigung wirkt, die während der verschiedenen Verfahren durch die Wandungen des Quarzglasrohres hindurchdringt und die Halbleiterwafer verunreinigt. Die Anwendung einer Chlorwasserstoff-Spülung hat jedoch eigene Schwierigkeiten, und es ist erwünscht, die Natriumdiffusion durch ein Quarzglasrohr, das bei der Halbleiterherstellung benutzt wird, zu verringern oder zu minimieren, ohne daß man die Chlorwasserstoff-Spülung benutzen oder Siliciumnitrid auf der inneren Wandoberfläche des Rohres abscheiden muß.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Natriumdiffusion durch seine Wand und den Einsatz eines solchen Rohres für die Herstellung von Silicium-Halbleitermaterial, wobei das Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas eine Metallsilicat- Überzugsschicht oder -Zone aufweist, die ein Silicat von mindestens einem Metall umfaßt, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall und einer Mischung davon. Dieser Überzug oder diese Zone ist glasartig, und sie wird erhalten durch Schmelzen des erwünschten Metallsilicats oder -oxids oder einer Vorstufe davon auf und in die Oberfläche des Quarz-Diffusionsrohres. Mindestens ein Teil einiger der vorhandenen Metallionen diffundiert in die Siliciumdioxid- Oberfläche des Diffusionsrohres unter Bildung einer Zone oder Schicht, die die Metallionen im Siliciumdioxid-Gitter in der Nähe der Oberfläche enthält. Das Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas kann auf der äußeren Oberfläche, der inneren Oberfläche oder sowohl auf der inneren als auf der äußeren Oberfläche mit dem glasartigen Überzug oder der glasartigen Schicht gemäß der Erfindung überzogen sein. In vielen Fällen ist es bevorzugt, daß sich der Überzug nur aus der äußeren Oberfläche des Diffusionsrohres befindet, um eine Verunreinigung des Siliciums im Rohr mit Metallionen vom Überzug zu vermeiden.
  • Beim Einsatz eines Diffusionsrohres mit einem gegen Natriumdiffusion beständigen Überzug auf seiner Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung, wird Siliciummaterial von Halbleiterqualität in einem Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas angeordnet, das einen Überzug, eine Schicht oder Zone gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. In das an beiden Enden verschlossene Rohr wird die geeignete Gasatmosphäre eingeführt, wo sie das Siliciummetall bei der erwünschten, erhöhten Temperatur berührt. Das Gas und das siliciumhaltige Rohr werden dann auf die geeignete Temperatur flir das Dotierungs-, Oxidations- oder Abscheideverfahren erhitzt, welches auch immer vom Bedienungspersonal ausgewählt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Figur veranschaulicht eine Endansicht eines Diffusionsrohres aus geschmolzenem Quarzglas, das einen Überzug gemäß der Erfindung sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Oberfläche aufweist, wobei die Abbildung stark vergrößert ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Das in der Figur gezeigte Diffusionsrohr 10 gemäß der Erfindung umfaßt ein Rohr 12 aus geschmolzenem Quarzglas mit einem Überzug 18, der sowohl auf die äußere Oberfläche 16 als auch auf die innere Oberfläche 14 aufgebracht ist, wobei diese Überzüge jeweils ein Überzug gemäß der vorliegenden Erfindung sind. Das Rohr 12 aus geschmolzenem Quarzglas ist hergestellt aus glasartigem Siliciumdioxid mit einenm SiO&sub2;- Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und es wird üblicherweise hergestellt durch Schmelzen natürlich vorkommenden, hochreinen Siliciumdioxid-Sands mit einem SiO&sub2;-Gehalt von mehr als 99% und vorzugsweise mindestens 99,9 Gew.-%. Der Siliciumdioxid-Sand wird chemisch behandelt, um vor seinem Verarbeiten zu einem Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas Verunreinigungen zu entfernen. Es kann jedoch auch unkristallisierter oder kristallisierter, synthetischer Quarz oder solches Siliciumdioxid mit einer Reinheit von mehr als 99 Gew.-% SiO&sub2; benutzt werden, wie es durch die Pyrolyse einer Siliciumdioxid-Vorstufe (wie einer Mischung von Siliciumtetrachlorid und Wasser) hergestellt wird, wie dem Fachmann bekannt ist. Obwohl das Rohr 12 aus geschmolzenem Quarzglas in der Figur mit einem Überzug 18 gemäß der Erfindung sowohl auf der inneren Oberfläche 14 als auf der äußeren Oberfläche 16 gezeigt ist, braucht ein Überzug gemäß der Erfindung nur auf die innere Oberfläche oder die äußere Oberfläche aufgebracht zu werden. Obwohl der Überzug auf beiden Oberflächen identisch sein kann, kann er auch unterschiedliche Zusammensetzungen auf der äußeren und der inneren Oberfläche aufweisen, solange die Zusammensetzung in den Rahmen der Überzugs-Zusammensetzung der Erfindung fällt, wobei die spezielle Auswahl dem Praktiker überlassen bleibt. Wie oben ausgeführt, wird sich der Überzug in den meisten Fällen nur auf der äußeren Oberfläche des Diffusionsrohres befinden, weil das Metall im Metallsilicat Überzug der Erfindung selbst mit der gasförmigen Atmosphäre im Inneren des Diffusionsrohres reagieren und/oder das Silicium darin verunreinigen kann. Da die Quelle potentieller Natriumverunreinigung außerhalb des Diffusionsrohres liegt, ist die Anwesenheib des Metallsilicat-Überzuges am wirksamsten auf der Außenoberflzche des Rohres. In der Figur ist eine scharfe Grenzlinie zwischen der (den) Oberfläche(n) des Rohres und dem (den) Überzug(zügen) nicht gezeigt, weil die Ionen des Überzuges in die Siliciumdioxid-Matrix des Diffüsionsrohres diffundieren. Ob ein Metallsilicat-Überzug (oder ein Metalloxid-Überzug, der als eine Vorstufe der Diffusion der Metallionen des Überzuges in die Matrix aus geschmolzenem Siliciumdioxid des Diffusionsrohres wirkt) auf der Oberfläche des Diffusionsrohres vorhanden bleibt, hängt von der Dicke des aufgebrachten Überzuges und dem Ausmaß des Erhitzens ab, das zum Schmelzen von Metallionen in die Siliciumdioxid-Matrix angewendet wird.
  • Wie oben ausgeführt, ist der "Metallsilicat-Überzug" der vorliegenden Erfindung ein glasartiger Bereich oder eine glasartige Zone in der äußeren Wandregion, der inneren Wandregion oder sowohl der inneren als auch der äußeren Wandregion des Diffusionsrohres aus geschmolzenem Quarzglas. Die glasartige Region oder Zone umfaßt ein Silicat eines Metalles, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall oder einer Mischung davon, und sie ist vorzugsweise zusammenhängend und dick genug, um das Infiltrieren und Diffundieren von Natrium von der Umgebung außerhalb des Diffusionsrohres in das Innere des Diffusionsrohres zu verringern. Die Dicke der Zone wird im allgemeinen in einem Bereich zwischen etwa 2 und etwa 30 µm liegen, doch können größere Dicken nach Belieben des Praktikers und in Abhängigkeit von den Bedingungen benutzt werden, unter denen das Diffusionsrohr, bei der Herstellung dotierten oder in anderer Weise behandelten Siliciummetalles von Halbleiterqualität, benutzt wird. Der Metallsilicat-Überzug des Erfindung ist somit eine glasartige Region oder Zone, die auch eine Schicht aus Silicat oder Oxid auf der Oberfläche des Diffusionsrohres zusätzlich zu der Zone oder Region innerhalb der Siliciumdioxid-Matrix des Diffusionsrohres (alles "Überzug") einschließen kann und ein Silicat eines Metalles umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall oder einer Mischung davon, und dick genug ist, um die Diffusion von Natrium von der Umgebung in das Innere des Diffusionsrohres aus geschmolzenem Quarz zu verringern oder zu verhindern.
  • Der Metallsilicat-Überzug kann auf eine oder beide Wandoberflächen des Quarzglasrohres als ein Überzug aus Metallsilicat aufgebracht werden, der dann auf die Wand aufgeschmolzen wird. Alternativ kann ein Überzug aus Metalloxid oder ein Überzug aus einem Metalloxid oder einer Metallsilicat-Vorstufe aufgebracht und zersetzt und geschmolzen werden. Es kann irgendeines der verschiedenen, bekannten Verfahren benutzt werden, einschließlich des Überziehens aus einem Metallalkoxysol oder -gel mit thermischer Umwandlung des Oxids oder Silicats, aus einer Suspension fein zerteilten Metallsilicats oder -oxids in einer Trägerflüssigkeit, aus einer Lösung oder Suspension einer Vorstufe, gefolgt von der Umwandlung der Vorstufe in das Silicat oder Oxid, aus einem Pulver, einer Fritte oder Aufschlämmung des Oxids oder Silicats oder durch chemisches Bedampfen (CVD) oder durch chemisches Bedampfen bei geringem Druck (LPCVD) mit einer Vorstufe, wie einem Metallacetylacetonat, unter pyrolytischer Zersetzung der Vorstufe in das Metalloxid. Diese Überzüge werden dann in die erwünschten Wandteile des Siliciumdioxidrohres geschmolzen, wozu, z.B., eine Flamme benutzt wird, um eine im wesentlichen zusammenhängende Zone aus Metailsiheat auf oder innerhalb des Siliciumdioxids der Wandung des Rohres zu bilden.
  • So kann, z.B., eine Vorstufe, wie Scandium- oder Yttriumacetylacetonat, durch chemisches Bedampfen, bei atmosphärischem oder geringem Druck, aufgebracht und pyrolytisch bei einer Temperatur von etwa 300ºC zersetzt werden, um einen Überzug aus Scandium- oder Yttriumoxid, Sc&sub2;O&sub3; oder Y&sub2;O&sub3;, zu bilden, der dann bei einer Temperatur von etwa 1.800ºC in das Siliciumdioxid geschmolzen wird, um eine Zone aus glasartigem Yttrium- oder Scandiumsilicat zu bilden. Alternativ kann Yttrium- oder Scandium- oder Seltenerdmetalloxid oder eine Mischung davon aus einer Suspension aufgebracht, getrocknet und in das Siliciumdioxid bei einer Temperatur von etwa 1.400- 1.800ºC geschmolzen werden. Der Überzug kann auch als ein Metallsilicat-Pulver oder eine Metallsilicat-Fritte aufgebracht werden, das bzw. die dann auf und in die erwünschte Wand oder Wandungen des Rohres aus geschmolzenem Siliciumdioxid geschmolzen wird.
  • Wenn ein Metallsilicat auf der inneren, äußeren oder beiden, der inneren und äußeren Wandoberfläche des Rohres aus geschmolzenem Siliciumdioxid vorhanden ist, sei es aus einer geeigneten Silicat-Vorstufe gebildet oder als ein Metallsilicat aufgebracht, wird es erhitzt, um es zu einem kohärenten, zusammenhängenden Überzug zu schmelzen, der auch in die Wand hineinschmilzt. Eine scharfe, definierbare Grenze zwischen dem Überzug und der Wand existiert somit nicht, und ein fortgesetztes Erhitzen wird mindestens einen Teil als eine Zone aus Metallsilicat in die Wand hineintreiben. Der Begriff "Überzug", wie er hier benutzt wird, schließt einen Überzug als solchen, eine Zone und eine Kombination davon ein. Wenn ein Metalloxid eines Metalles, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall und einer Mischung davon, als ein Oxid aufgebracht wird, dann wird es auf eine Temperatur von etwa 1.800ºC erhitzt, um es in die Oberfläche des Siliciumdioxidrohres zu schmelzen, was es in ein Silicat umwandelt. Der Begriff "Silicat", wie er hier hinsichtlich des Überzuges benutzt wird, schließt eine Lösung von Metalloxid in der Siliciumdioxid-Matrix der Diffussionsrohrwand aus geschmolzenem Siliciumdioxid- oder Quarzglas nahe der Oberflächenregion ein. Das Erhitzen und Schmelzen wird leicht durch Anwenden eines Wasserstoff/Sauerstoff-Brenners auf die äußere Oberfläche des Rohres erzielt, während man das Rohr dreht.
  • Der "Metallsilicat-Überzug", Region oder Zone der Erfindung, wurde durch Röntgenstrahlen analysiert, die nur eine amorphe Struktur zeigten, was anzeigt, daß wenig oder keine kristalline Überzugsphase vorhanden war. Wäre die "eingeschmolzene" Struktur kristallin, dann würde man bestimmte Röntgenbeugungsmuster erwarten. Die Gesamtmenge des Metallsilicates, z.B. Scandiumsilicates, in der glasartigen Region der Rohrwand oder den Rohrwandungen, kann durch Auflösen des Glases und Messen der Konzentrationen durch Techniken, wie induktiv gekoppelte Plasma-Spektroskopie, bestimmt werden. Die Anwesenheit des Metallsilicates kann auch mit einem Raster-Elektronenmikroskop nachgewiesen werden, das mit einem System zur energiedispersiven Röntgen-Spektroskopie (EDX) ausgerüstet ist, um eine EDX-Punktmappe des in die geschmolzene Siliciumdioxidwand geschmolzenen Metallsilicates zu erzeugen. Die Dicke der Region kann aus den Kantenbruchoberflächen der Region unter Anwendung einer EDX-Punktmappentechnik oder irgendeiner anderen, geeigneten Technik bestimmt werden. Typische Dicken für die Region wurden im Bereich von 2 bis 30µm gefunden.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele besser verstanden werden.
  • BEISPIELE Beispiel 1
  • Scandiumoxid, Sc&sub2;O&sub3;, wurde auf eine Oberfläche eines Rohres aus geschmolzenem Quarzglas durch chemisches Bedampfen bei Atmosphärendruck und pyrolytische Zersetzung einer Vorstufe, nämlich Scandiumacetylacetonat, aufgebracht. Die so hergestellten Scandiumoxid-Überzüge wurden dann in das Siliciumdioxid eingeschmolzen, um einen "Metallsilicat-Überzug" gemaß der Erfindung zu schaffen, indem man die so überzogenen Rohre bis zur Weißglut bei etwa 1.800ºC erhitzte. Diese Rohre zusammen mit nicht überzogenen Rohren aus geschmolzenem Quarzglas als Vergleichsproben wurden dann zu Metallhalogenid-Bogenentladungskammern derart verarbeitet, wie sie in Lampen benutzt werden, die in der US-PS 4,918,352 offenbart sind. Die Füllungen enthielten eine beträchtliche Menge von Natriumiodid zusammen mit Quecksilber, Argon sowie Scandium- und Thoriumiodiden. Die überzogenen Rohre ergaben eine beträchtlich verbesserte Leistungsfähigkeit, die in Beziehung stand mit einem beträchtlich verringerten Natriumverlust oder einer beträchtlich verringerten Natriumdiffusion durch das überzogene Rohr. Dies wurde bestimmt durch Betreiben der Lampe für 10.000 Stunden und Messen des freien Halogens, des Spannungsanstiegs und der Beibehaltung der Lichtabgabe, die in Beziehung stehen zum Natriumverlust der Füllung, als ein Ergebnis der Natrium-Reaktion mit der Siliciumdioxidwand des Bogenrohres und der Diffusion des Natriums durch die Wand.
  • Freies Halogen wurde durch UV-Absorptions-Spektroskopie bestimmt, die im Stande der Technik gut bekannt ist. Lampen, bei denen die Bogenrohre aus geschmolzenem Siliciumdioxid mit dem Scandiumsilicat-Überzug gemaß der Erfindung an der Oberfläche überzogen waren, hatten ein Niveau freien Halogens, das zwei- bis viermal geringer war, als das von Lampen, die nicht überzogene Bogenkammern aufwiesen. Die glasartigen Metallsilicat-Überzüge der Erfindung sind somit wirksam zur Verringerung der Natriumreaktion mit dem Siliciumdioxid und der Diffusion durch das Siliciumdioxid bei erhöhter Temperatur. Bei Untersuchung durch Röntgenbeugung wurde kein kristallines Muster von Sc&sub2;O&sub3; beobachtet, so daß die Scandiumsilicat-Überzüge amorph waren.
  • Beispiel 2
  • Eine Aufschlämmung von Yttriumsilicat-Pulver (Y&sub2;O&sub3;:SiO&sub2; in einem molaren Verhältnis von 28/72), hergestellt durch gleichmäßiges Vermischen des Pulvers in einer Mischung von Amylacetat und Ethylcellulose, wurde auf den äquatorialen Bereich der inneren Oberfläche einer Kammer aus geschmolzenem Quarzglas, gebildet aus einem Rohr, das für eine elektrodenlose Lampe benutzt wurde, aufgebracht. Der Überzug wurde gleichmäßig auf die innere, äquatoriale Oberfläche als ein 4 mm breites Band durch Rotierenlassen des Rohres oder der Kammer aufgebracht, während die Aufschlämmung an der äquatorialen Region injiziert wurde. Nach dem Trocknen wurden dann die überzogenen Kammern gedreht, während sie durch einen Wasserstoff/Sauerstoff-Brenner erhitzt wurden, der auf die nicht überzogene, äußere Oberfläche angewendet wurde, bis der Überzug transparent wurde. Danach wurden die überzogenen Bogenrohre im Vakuum bei 1.100ºC 12 Stunden lang geglüht, sowohl überzogene als auch nicht überzogene Bogenrohre wurden mit einer Mischung aus Inertgas und Natrium- und Ceriodiden gefüllt. Die Kammern wurden dann abgedichtet, und es wurde Radiofrequenz-Energie angewendet, um eine Bogenentladung in Form eines Ringes nahe der äquatorialen Region innerhalb der Kammern zu bilden. Der kälteste Teil der Kammer während des Betriebes der Bogen-Plasmaentladung war etwa 900-950ºC heiß. Nach fast 1.600 Betriebsstunden der Plasma-Bogenentladung wurden die Kammern mit dem Yttriumsilicat-Überzug analysiert, und es wurde festgestellt, daß wenig Natriumdiffusion in oder durch die Kammer stattgefunden hatte, gemessen durch die Menge des freigesetzten Iods. Im deutlichen Gegensatz hatten nach nur 750 Betriebsstunden ähnliche, aber nicht überzogene Kammern mit der gleichen Füllung und der gleichen, ringförmigen Plasma-Bogenentladung aufgrund von Radiofrequenz-Energie mehr als das Doppelte der Menge Iod als die überzogenen Rohre der Erfindung, was ein Anzeichen für eine mehr als zweifache Menge des Natriumverlustes bei den nicht überzogenen Kammern in weniger als der Hälfte der Zeit ist.

Claims (8)

1. Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas, das bei der Herstellung von Haibleiterbauelementen brauchbar ist, eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei mindestens eine der genannten Oberflächen mit einem Metallsilicat-Überzug eines Metalles überzogen ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall und einer Mischung davon.
2. Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas nach Anspruch 1, worin der Überzug auf der äußeren Oberfläche des Rohres vorhanden ist.
3. Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas nach Anspruch 2, wobei der Überzug nur auf der äußeren Oberfläche des Rohres vorhanden ist.
4. Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas nach Anspruch 2, worin der Überzug ein Silicat eines Metalles, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium und einer Mischung davon, ist.
5. Verfahren zum Behandeln von Silicium von Halbleiterqualität in einem Diffusionsrohr aus geschmolzenem Quarzglas, umfassend das Anordnen des Siliciums in dem Rohr, das Abdichten beider Enden des Rohres, das Einführen einer gasförmigen Atmosphäre in das Rohr zur Behandlung des Siliciums und das Erhitzen des Silicium und Atmosphäre enthaltenden Diffusionsrohres auf eine genügende Temperatur, um das erwünschte Verfahren an dem Silicium auszuführen, wobei das Diffusionsrohr auf mindestens seiner inneren oder äußeren Oberfläche oder sowohl auf der inneren und äußeren Oberfläche einen Metallsilicat-Überzug eines Metalles aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium, Beryllium, Seltenerdmetall und einer Mischung davon.
6. Verfahren nach Anspruchs, wobei der Überzug auf der äußeren Oberfläche des Rohres vorhanden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Überzug nur auf der äußeren Oberfläche des Rohres vorhanden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, worin der Überzug ein Silicat eines Metalles ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Scandium, Yttrium und einer Mischung davon.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7329467B2 (en) 2003-08-22 2008-02-12 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Ceramic article having corrosion-resistant layer, semiconductor processing apparatus incorporating same, and method for forming same
KR100953707B1 (ko) 2004-08-24 2010-04-19 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 반도체 프로세싱 부품 및 이를 사용하는 반도체 제조방법
US20070026205A1 (en) 2005-08-01 2007-02-01 Vapor Technologies Inc. Article having patterned decorative coating

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1293554A (fr) * 1961-03-29 1962-05-18 Thomson Houston Comp Francaise Procédé de fabrication de produits semi-conducteurs bruts ou finis
FR1431666A (fr) * 1963-03-29 1966-03-18 Siemens Ag Procédé pour le traitement thermique de corps semiconducteurs monocristallins
US4102666A (en) * 1968-02-22 1978-07-25 Heraeus-Schott Quarzschmelze Gmbh Method of surface crystallizing quartz
DE3544812A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-25 Heraeus Schott Quarzschmelze Doppelwand-quarzglasrohr fuer die durchfuehrung halbleitertechnologischer prozesse

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Publication number Publication date
EP0604096B1 (de) 1996-04-10
EP0604096A1 (de) 1994-06-29
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CA2110009A1 (en) 1994-06-22
TW224537B (en) 1994-06-01
KR940016469A (ko) 1994-07-23
DE69302166D1 (de) 1996-05-15

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