JPS6128427B2 - - Google Patents
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- JPS6128427B2 JPS6128427B2 JP53155893A JP15589378A JPS6128427B2 JP S6128427 B2 JPS6128427 B2 JP S6128427B2 JP 53155893 A JP53155893 A JP 53155893A JP 15589378 A JP15589378 A JP 15589378A JP S6128427 B2 JPS6128427 B2 JP S6128427B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/08—Reaction chambers; Selection of materials therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
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- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/10—Reaction chambers; Selection of materials therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高純度のケイ素成形部品の気密接合方
法に関する。半導体工業に用いる高温プロセス、
特に拡散−、酸化−およびエピタキシ−プロセス
においては、ケイ素製反応室が石英製反応室に比
べて高純度で、機械的安定性が高くかつ通気性が
小さいので、後者の代りに前者を用いることが望
ましい。
法に関する。半導体工業に用いる高温プロセス、
特に拡散−、酸化−およびエピタキシ−プロセス
においては、ケイ素製反応室が石英製反応室に比
べて高純度で、機械的安定性が高くかつ通気性が
小さいので、後者の代りに前者を用いることが望
ましい。
この場合に用いられるケイ素管に補充するもの
としては、石英部品はケイ素と熱膨張係数が異な
りケイ素管に接合した場合に温度変化が激しいと
破壊する恐れがあるので、ケイ素切片およびケイ
素キヤツプが用いられる。半導体工業において必
要とされる純度規格が高いために、他の例えば強
化ガラス（Duranglass）製のような接合部品を
用いることは不可能である。
としては、石英部品はケイ素と熱膨張係数が異な
りケイ素管に接合した場合に温度変化が激しいと
破壊する恐れがあるので、ケイ素切片およびケイ
素キヤツプが用いられる。半導体工業において必
要とされる純度規格が高いために、他の例えば強
化ガラス（Duranglass）製のような接合部品を
用いることは不可能である。
一端を封鎖したケイ素管を例えばドイツ特許公
報第1805970号によるようにガス相からの析出に
よつて製造することは、技術的に複雑で費用のか
かることであり、またこの場合に担体上に析出し
たケイ素部分を析出が生じた担体から破損しない
ように分離することは、殆んど不可能である。更
にこのようなケイ素成形体を半導体工業に利用す
る場合に、通常の接着剤を用いてケイ素部品を接
合することは、接着剤に含まれる特に重金属また
は他の不純物のような夾雑物のために不可能であ
る。
報第1805970号によるようにガス相からの析出に
よつて製造することは、技術的に複雑で費用のか
かることであり、またこの場合に担体上に析出し
たケイ素部分を析出が生じた担体から破損しない
ように分離することは、殆んど不可能である。更
にこのようなケイ素成形体を半導体工業に利用す
る場合に、通常の接着剤を用いてケイ素部品を接
合することは、接着剤に含まれる特に重金属また
は他の不純物のような夾雑物のために不可能であ
る。
半導体材料製の中空体を真空下または不活性ガ
ス下で相互に溶接することは、ドイツ特許公報第
1917016号から公知である。ケイ素の溶接は当然
ケイ素の融点以上の温度で行なわなければならな
いが、この溶接は特にケイ素に固有のぜい性のた
めに異常なひずみを生ずることになるので、この
ような処理をしたケイ素成形体はしばしば破壊さ
れやすい。またこのようなケイ素成形体の溶接は
上記特許公報によると通常は高周波によつて行な
われるが、それ故にこの方法は溶接すべきケイ素
中空体の形状および直径に依存する誘導加熱コイ
ルを多く用意することを必要とするので、過度に
費用を要することになり、従つて不経済である。
ス下で相互に溶接することは、ドイツ特許公報第
1917016号から公知である。ケイ素の溶接は当然
ケイ素の融点以上の温度で行なわなければならな
いが、この溶接は特にケイ素に固有のぜい性のた
めに異常なひずみを生ずることになるので、この
ような処理をしたケイ素成形体はしばしば破壊さ
れやすい。またこのようなケイ素成形体の溶接は
上記特許公報によると通常は高周波によつて行な
われるが、それ故にこの方法は溶接すべきケイ素
中空体の形状および直径に依存する誘導加熱コイ
ルを多く用意することを必要とするので、過度に
費用を要することになり、従つて不経済である。
そのため本発明は、簡単に実施でき費用のあま
りかからない高純度ケイ素成形部品の気密接合方
法であつて、生成するケイ素成形体に不純物とし
て作用する異種原子が夾雑しないような方法を発
見すると云う課題に基づいている。
りかからない高純度ケイ素成形部品の気密接合方
法であつて、生成するケイ素成形体に不純物とし
て作用する異種原子が夾雑しないような方法を発
見すると云う課題に基づいている。
この課題は、接合すべきケイ素成形部品の間に
ゲルマニウムを挿入して、この接合個所を937〜
1400℃の間の温度で加熱することによつて解決さ
れる。
ゲルマニウムを挿入して、この接合個所を937〜
1400℃の間の温度で加熱することによつて解決さ
れる。
本発明の方法は、原則として２つの態様として
実施することができるが、その第１の態様による
と、相互に接合すべき２つのケイ素部品、例えば
２つの面削りをして重ね合わせたケイ素管を溶接
用変圧器の１つの極に連結し、対向極としてタン
グステン電極を用いてアークが形成されるように
する。このアークによつて、被溶接ケイ素の純度
に相応する純度を有するゲルマニウム棒が溶融さ
れて、溶融状態のゲルマニウムが接合されるべき
ケイ素成形部品の間に流入する。更に、このアセ
ンブリ全体を例えば抵抗炉のような炉の中でケイ
素が固有伝導する温度、すなわち例えば300〜600
℃の温度にまで加熱して、次にこの２つの接合す
べき成形部品を上述のような方法で、例えばアル
ゴンのような不活性ガス下で相互に接合する。接
合個所で直径の小さいケイ素成形部品がより大き
いケイ素面に嵌合されるような場合に特に適用さ
れる第２の態様は、この大きい方のケイ素面に接
合すべきケイ素成形部品の接合個所のサイズに相
応する切欠きまたは溝を好ましくは約0.5〜３mm
の深さに彫りつけ、この溝の中に高純度のゲルマ
ニウム粉末を充填し、接合すべきケイ素成形部品
をこの溝に嵌合した後に、このアセンブリ全体を
例えば抵抗炉の中で例えばアルゴンのような不活
性ガス下で937℃〜1400℃の温度に加熱すること
から成るものである。相互に接合すべきケイ素成
形部品を上記範囲の温度に加熱している時間は、
数分間から２、３時間までとり得るが、この場合
に互いに接合すべきケイ素部品を後の実際の用途
に対して高い機械的強度を示し得るような温度で
硬化させることが合目的である。ケイ素とゲルマ
ニウムは制限されない割合で混合されるので、形
成されるSi−Ge相は各場合の温度に依存して多
かれ少なかれSiを含有し、このSi含量に応じて上
昇する融点を有している。
実施することができるが、その第１の態様による
と、相互に接合すべき２つのケイ素部品、例えば
２つの面削りをして重ね合わせたケイ素管を溶接
用変圧器の１つの極に連結し、対向極としてタン
グステン電極を用いてアークが形成されるように
する。このアークによつて、被溶接ケイ素の純度
に相応する純度を有するゲルマニウム棒が溶融さ
れて、溶融状態のゲルマニウムが接合されるべき
ケイ素成形部品の間に流入する。更に、このアセ
ンブリ全体を例えば抵抗炉のような炉の中でケイ
素が固有伝導する温度、すなわち例えば300〜600
℃の温度にまで加熱して、次にこの２つの接合す
べき成形部品を上述のような方法で、例えばアル
ゴンのような不活性ガス下で相互に接合する。接
合個所で直径の小さいケイ素成形部品がより大き
いケイ素面に嵌合されるような場合に特に適用さ
れる第２の態様は、この大きい方のケイ素面に接
合すべきケイ素成形部品の接合個所のサイズに相
応する切欠きまたは溝を好ましくは約0.5〜３mm
の深さに彫りつけ、この溝の中に高純度のゲルマ
ニウム粉末を充填し、接合すべきケイ素成形部品
をこの溝に嵌合した後に、このアセンブリ全体を
例えば抵抗炉の中で例えばアルゴンのような不活
性ガス下で937℃〜1400℃の温度に加熱すること
から成るものである。相互に接合すべきケイ素成
形部品を上記範囲の温度に加熱している時間は、
数分間から２、３時間までとり得るが、この場合
に互いに接合すべきケイ素部品を後の実際の用途
に対して高い機械的強度を示し得るような温度で
硬化させることが合目的である。ケイ素とゲルマ
ニウムは制限されない割合で混合されるので、形
成されるSi−Ge相は各場合の温度に依存して多
かれ少なかれSiを含有し、このSi含量に応じて上
昇する融点を有している。
本発明による方法では、ゲルマニウムに融剤を
加える必要はなく、ケイ素が加わることは無害で
ある。更に、ケイ素の融点に至るまで接合個所が
安定であることが望ましいならば、炭素を加える
ことが有利である。炭素の添加によつて転移点に
非常に融点の高い炭化ケイ素中間層が形成され
る。
加える必要はなく、ケイ素が加わることは無害で
ある。更に、ケイ素の融点に至るまで接合個所が
安定であることが望ましいならば、炭素を加える
ことが有利である。炭素の添加によつて転移点に
非常に融点の高い炭化ケイ素中間層が形成され
る。
本発明による方法は個々の管の端と端を接合す
ることによつて、実際に任意の長さのケイ素管を
製造することを可能にする。ガス相からの析出に
よつて製造されるケイ素管の長さは周知のよう
に、使用する析出装置のサイズによつて限定され
るが、本発明の方法によると管の長さによつて管
径の異なるケイ素管を製造することができる。拡
散−、酸化−およびエピタキシ−プロセスで半導
体盤を受容するために必要なケイ素製ボートも、
個々の部品を相互に接合することによつて任意の
形状で形成されることができる。更にケイ素製ボ
ートをケイ素管に接合することも可能であるの
で、通常は石英または強化ガラスから製造する実
験器具も高純度で、熱安定性の大きい気密なケイ
素から製造することが可能になる。
ることによつて、実際に任意の長さのケイ素管を
製造することを可能にする。ガス相からの析出に
よつて製造されるケイ素管の長さは周知のよう
に、使用する析出装置のサイズによつて限定され
るが、本発明の方法によると管の長さによつて管
径の異なるケイ素管を製造することができる。拡
散−、酸化−およびエピタキシ−プロセスで半導
体盤を受容するために必要なケイ素製ボートも、
個々の部品を相互に接合することによつて任意の
形状で形成されることができる。更にケイ素製ボ
ートをケイ素管に接合することも可能であるの
で、通常は石英または強化ガラスから製造する実
験器具も高純度で、熱安定性の大きい気密なケイ
素から製造することが可能になる。
次に本発明の方法を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、この実施例は単に説明のためにの
み挙げたものであり、本発明を限定するものでは
ないことを理解すべきである。
に説明するが、この実施例は単に説明のためにの
み挙げたものであり、本発明を限定するものでは
ないことを理解すべきである。
実施例
両面を面削りした厚さ15mm、直径150mmの多結
晶系ケイ素盤（比抵抗20Ωcm）は中心に直径20mm
のせん孔を有する。このせん孔と同心で３mm離れ
たところに、深さ約２mm、幅1.5mmの溝を彫りつ
ける。このケイ素盤を内径135mm、外径150mmで長
さが200mmである同じ純度の多結晶系ケイ素製の
管上に置く。このケイ素盤は予め面削りした管の
上端に嵌合して置かれている。次にこのケイ素管
を溶接用変圧器の１極に連結する。対向電極とし
てはタングステン電極を用い、接合材としては直
径４mm、長さ300mmの高純度ケイ素棒（比抵抗50
Ωcm）を用いる。
晶系ケイ素盤（比抵抗20Ωcm）は中心に直径20mm
のせん孔を有する。このせん孔と同心で３mm離れ
たところに、深さ約２mm、幅1.5mmの溝を彫りつ
ける。このケイ素盤を内径135mm、外径150mmで長
さが200mmである同じ純度の多結晶系ケイ素製の
管上に置く。このケイ素盤は予め面削りした管の
上端に嵌合して置かれている。次にこのケイ素管
を溶接用変圧器の１極に連結する。対向電極とし
てはタングステン電極を用い、接合材としては直
径４mm、長さ300mmの高純度ケイ素棒（比抵抗50
Ωcm）を用いる。
次にこのアセンブリ全体を、ケイ素が約500℃
の温度に熱されるのに十分な熱効率を有する炉の
中に装入する。使用する抵抗炉は不活性ガスとし
て用いるアルゴン用のガス流入口および管とケイ
素盤との間の接合個所と同じ高さの所に30×30mm
の他の開口を有する。この開口は一方ではタング
ステン電極の導入に、他方では不活性ガスの排出
に役立つ。被接合材は接合材接続が全範囲にわた
つて行なわれるように、炉中に外部から回転可能
に置かれている。ケイ素盤を管に溶接した後で、
予め彫つてある溝の中にゲルマニウム粉末を充填
する。次に、内径20mm、外径32mm、長さ200mmの
ケイ素管をケイ素盤のせん孔に嵌合させる。次に
このアセンブリ全体を炉に装入し、この炉に再び
不活性ガスとしてアルゴンを送入する。この炉を
約1200℃に加熱し、この温度に約15分間保持し、
次に１時間の時間をかけて室温に冷却してから接
合した完成品を取出すことができる。接合個所に
不均一性が決して見られないようにするために、
不均一性が存在する場合には再度研磨することに
よつて均一にする。この接合個所は高い機械的強
度と絶対的な気密性を有する。
の温度に熱されるのに十分な熱効率を有する炉の
中に装入する。使用する抵抗炉は不活性ガスとし
て用いるアルゴン用のガス流入口および管とケイ
素盤との間の接合個所と同じ高さの所に30×30mm
の他の開口を有する。この開口は一方ではタング
ステン電極の導入に、他方では不活性ガスの排出
に役立つ。被接合材は接合材接続が全範囲にわた
つて行なわれるように、炉中に外部から回転可能
に置かれている。ケイ素盤を管に溶接した後で、
予め彫つてある溝の中にゲルマニウム粉末を充填
する。次に、内径20mm、外径32mm、長さ200mmの
ケイ素管をケイ素盤のせん孔に嵌合させる。次に
このアセンブリ全体を炉に装入し、この炉に再び
不活性ガスとしてアルゴンを送入する。この炉を
約1200℃に加熱し、この温度に約15分間保持し、
次に１時間の時間をかけて室温に冷却してから接
合した完成品を取出すことができる。接合個所に
不均一性が決して見られないようにするために、
不均一性が存在する場合には再度研磨することに
よつて均一にする。この接合個所は高い機械的強
度と絶対的な気密性を有する。
Claims (1)
- １ 接合すべきケイ素成形部品の間にゲルマニウ
ムを挿入し、接合個所を937〜1400℃の範囲の温
度で時効硬化させることを特徴とする、高純度ケ
イ素成形部品の気密接合方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782800507 DE2800507A1 (de) | 1978-01-05 | 1978-01-05 | Verfahren zum gasdichten verbinden hochreiner siliciumformteile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5495182A JPS5495182A (en) | 1979-07-27 |
| JPS6128427B2 true JPS6128427B2 (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=6029060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15589378A Granted JPS5495182A (en) | 1978-01-05 | 1978-12-19 | Method of airtightly joining high purity silicon part |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5495182A (ja) |
| BE (1) | BE873323A (ja) |
| DE (1) | DE2800507A1 (ja) |
| DK (1) | DK4079A (ja) |
| FR (1) | FR2413934A1 (ja) |
| GB (1) | GB2014891B (ja) |
| IT (1) | IT1114308B (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1917016B2 (de) * | 1969-04-02 | 1972-01-05 | Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München | Verfahren zur herstellung von hohlkoerpern aus halbleiter material |
-
1978
- 1978-01-05 DE DE19782800507 patent/DE2800507A1/de not_active Withdrawn
- 1978-12-19 JP JP15589378A patent/JPS5495182A/ja active Granted
-
1979
- 1979-01-03 IT IT47518/79A patent/IT1114308B/it active
- 1979-01-04 DK DK4079A patent/DK4079A/da not_active Application Discontinuation
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