NL8303684A

NL8303684A - SILICON CARBIDE BASED PART FOR MANUFACTURING SEMI-CONDUCTORS.

Info

Publication number: NL8303684A
Application number: NL8303684A
Authority: NL
Original assignee: Toshiba Ceramics Co
Priority date: 1982-10-28
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1984-05-16
Also published as: IT1169895B; GB8328426D0; GB2130192A; GB2130192B; FR2535312A1; FR2535312B1; IT8323430A0; DE3338755A1

Description

, >* *s -1- 23519/Vk/mvl,> * * s -1- 23519 / Vk / mvl

Korte aanduiding: Onderdeel op basis van siliciumcarbide voor het vervaardigen van halfgeleiders.Short designation: Silicon carbide based part for semiconductor manufacturing.

De uitvinding heeft betrekking op onderdelen op basis van 5 siliciumcarbide, gevormd voor het vervaardigen van halfgeleiders. Met name heeft de uitvinding betrekking op verschillende soorten gevormde onderdelen op basis van siliciumcarbide zoals een buis voor het uitvoeren van een werkwijze, een bekledingsbuis, een wafelbord en meer in het bijzonder op siliciumcarbide gebaseerde gevormde voorwerpen voor 10 het vervaardigen van halfgeleiders waarbij een halfgeleiderorgaan kan worden vervaardigd zonder dat dit nagenoeg is verontreinigd,door een zuivering gedurende een korte.periode,voor de toepassing.The invention relates to silicon carbide-based parts formed for semiconductor manufacturing. In particular, the invention relates to various types of silicon carbide-based molded parts such as a process tube, a casing tube, a wafer board, and more particularly silicon carbide-based molded articles for semiconductor manufacturing in which a semiconductor device be manufactured without being substantially contaminated, by a purification for a short period, before use.

Het is bekend om SiC-Si-materialen toe te passen voor het vervaardigen van onderdelen voor een halfgeleider zoals een bewerkings-15 buis, een bekledingsbuis, een wafelbord en dergelijke. Conventionele SiC-Si-onderdelen voor dit doel zijn beschreven in het Amerikaanse octrooi 3.951.587 en de Japanse octrooiaanvrage 55-58527. Het onderdeel dat in de 'bekende stand van de techniek is beschreven bevat een silicium-carbidematrix als hoofdbestanddeel, geïmpregneerd met zeer zuiver 20 siliciummetaal, zodat het impermeabel voor gassen wordt. Dit onderdeel wordt gebruikt als een samenstellend onderdeel van een halfgeleider-diffusie-oven. Het onderdeel dat in deze bekende stand van de techniek is beschreven wordt zodanig vervaardigd dat vrij silicium vrij wordt gemaakt uit siliciumnitride en wordt geïmpregneerd in siliciumcarbide.It is known to use SiC-Si materials to manufacture semiconductor components such as a processing tube, clad tube, wafer board and the like. Conventional SiC-Si parts for this purpose are described in U.S. Patent 3,951,587 and Japanese Patent Application 55-58527. The component described in the prior art contains a silicon carbide matrix as the main component impregnated with high purity silicon metal to make it impermeable to gases. This part is used as a constituent part of a semiconductor diffusion oven. The part described in this prior art is manufactured such that free silicon is released from silicon nitride and impregnated into silicon carbide.

25 Tijdens deze impregnering wordt het kopergehalte lager gehouden dan 20 dpm en het gehalte aan alkalimetaal wordt lager dan 100 dpm gehouden.During this impregnation, the copper content is kept below 20 ppm and the alkali metal content is kept below 100 ppm.

Dit SiC-Si-onderdeel wordt gebruikt als een SiC-Si-aanzuigbuis, die impermeabel is voor gassen.This SiC-Si part is used as a SiC-Si suction tube, which is impermeable to gases.

Dergelijke op siliciumcarbide gebaseerde onderdelen, toepas-30 baar bij het vervaardigen van halfgeleiders, hebben voordelen met betrekking tot de geleidbaarheid voor warmte, bestandheid tegen splijten en zijn impermeabel voor gassen. Deze op siliciumcarbide gebaseerde onderdelen worden gevormd en gezuiverd volgens een te voren bepaalde wijze, zodat op siliciumcarbide gebaseerde produkten worden verkregen.Such silicon carbide based parts, useful in semiconductor manufacturing, have advantages in heat conductivity, splitting resistance, and are impermeable to gases. These silicon carbide-based parts are molded and refined in a predetermined manner to obtain silicon carbide-based products.

35 Ter zuivering wordt het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde voorwerp verwarmd bij een temperatuur van ongeveer 1300 °C in een atmosfeer van HCl-gas. Het gezuiverde op siliciumcarbide gebaseerde produkt wordtFor purification, the silicon carbide-based molded article is heated at a temperature of about 1300 ° C in an atmosphere of HCl gas. The purified silicon carbide based product

8 3 i 3 δ 0 V8 3 i 3 δ 0 V

-2- 23519/Vk/mvl verder gezuiverd door het te besproeien of door te spoelen met een HCl-gas of het wordt bedekt met een oxidefilm voordat het wordt toegepast. Het verkregen op siliciumcarbide gebaseerde produkt wordt vervolgens toegepast voor het vervaardigen van halfgeleiders.-2- 23519 / Vk / mvl further purified by spraying or purging it with an HCl gas or it is covered with an oxide film before application. The resulting silicon carbide-based product is then used to make semiconductors.

5 Samen met de hogere pakkingsdichtheid van de halfgeleider- organen en door een vergroting van de diameter van siliciumwafels zal echter, zelfs indien een kleine hoeveelheid van een onzuiverheid aanwezig is, wanneer de siliciumwafel wordt onderworpen aan oxidatie en diffusie, het halfgeleideronderdeel worden verontreinigd waardoor 10 de werking van het halfgeleiderorgaan minder wordt en de opbrengst hiervan wordt verlaagd, Deze nadelen kunnen niet worden ontkend. Ten einde de werking van het halfgeleiderorgaan te verbeteren en de opbrengst te verhogen, wordt een laatste zuivering uitgevoerd van de op siliciumcarbide gebaseerde produkten, die worden toegepast bij het 15 vervaardigen van halfgeleiders en wordt een zuivering uitgevoerd direkt voor het gebruik van de gevormde produkten, welke zuiveringen aan strengere voorwaarden zijn onderworpen dan voorheen. 'Als een zuivering en schoonmaakbewerking echter op conventionele wijze worden uitgevoerd, wordt het op siliciumcarbide gebaseerde produkt geplaatst in een 20 atmosfeer van HCl-gas bij een temperatuur van ongeveer 1300 °C gedurende een lange tijdsduur zodat de onzuiverheden worden verwijderd. De behande-lingstijd wordt verder vergroot, hetgeen een tijdrovende bewerking is. Zodoende worden de kosten voor het vervaardigen van halfgeleiderelementen verhoogd, waardoor de effectiviteit voor het vervaardigen hiervan 25 minder wordt.However, together with the higher packing density of the semiconductor members and by an increase in the diameter of silicon wafers, even if a small amount of an impurity is present, when the silicon wafer is subjected to oxidation and diffusion, the semiconductor member will be contaminated causing the operation of the semiconductor device decreases and its yield is reduced. These drawbacks cannot be denied. In order to improve the operation of the semiconductor device and increase the yield, a final purification of the silicon carbide-based products used in semiconductor manufacturing is carried out and a purification is carried out immediately before using the shaped products, which purifications are subject to stricter conditions than before. However, if a purification and cleaning operation is carried out in a conventional manner, the silicon carbide-based product is placed in an atmosphere of HCl gas at a temperature of about 1300 ° C for a long period of time to remove the impurities. The treatment time is further increased, which is a time consuming operation. Thus, the cost of manufacturing semiconductor devices is increased, reducing the effectiveness of manufacturing them.

Het zuiveren en schoonmaken worden uitgevoerd om alleen het oppervlaktegedeelte van het gezuiverde produkt te reinigen, zodat een onzuiverheidscomponent binnen de produkten niet kan worden verwijderd. Een onzuiverheid die naar het inwendige is gediffundeerd van 30 een SiC-Si gevormd produkt, van het type zoals boven beschreven, wordt verder gediffundeerd naar het oppervlak wanneer het gevormde produkt door gloeien wordt bewerkt. In de praktijk diffundeert de onzuiverheid binnen het gevormde produkt naar het oppervlak en wordt zelfs tijdens het reinigen afgevoerd, hetgeen plaatsheeft in een atmosfeer van HC1-35 gas bij een hoge temperatuur. Daardoor is het reinigen een tijdrovende bewerking. Naast dit nadeel wordt, wanneer het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde produkt wordt toegepast voor het vervaardigen van 8303684 -3- 23519/Vk/mvl halfgeleiders daartoe wordt geplaatst in de halfgeleiderorganen voor praktisch gebruik, het produkt verwarmd, terwijl de siliciumwafel wordt onderworpen aan een verhitting en een diffusie van de onzuiverheid. Tijdens deze bewerkingen migreren de onzuiverheden die naar binnen 5 zijn gediffundeerd van het op siliciuracarbide gebaseerde gevormde produkt, naar het oppervlak. Het periodiek zuiveren van de onderdelen voor het vervaardigen van halfgeleiders wordt verlengd, hetgeen weer tot nadelen leidt. Daarom bestaat er bij deskundigen op dit gebied de vraag naar op siliciumcarbide gebaseerde produkten waarbij een onzuiver-10 heid die naar de binnenzijde van het produkt is gediffundeerd niet wordt afgevoerd aan het oppervlak zelfs wanneer het produkt wordt verwarmd bij een hoge temperatuur, zodat een halfgeleiderorgaan nagenoeg vrij is van verontreinigingen en het reinigen van het produkt effectief binnen een korte tijdsduur kan worden uitgevoerd.The purification and cleaning are performed to clean only the surface portion of the purified product so that an impurity component within the products cannot be removed. An impurity diffused to the interior of a SiC-Si formed product of the type described above is further diffused to the surface when the shaped product is annealed. In practice, the impurity within the molded product diffuses to the surface and is discharged even during cleaning, which takes place in an atmosphere of HCl-35 gas at a high temperature. This makes cleaning a time-consuming operation. In addition to this drawback, when the silicon carbide-based molded product is used to manufacture 8303684 -3- 23519 / Vk / mvl semiconductors for that purpose is placed in the semiconductor devices for practical use, the product is heated while the silicon wafer is subjected to heating and a diffusion of the impurity. During these operations, the impurities diffused inwardly from the silica carbide-based molded product migrate to the surface. Periodic purification of the semiconductor manufacturing components is extended, which in turn leads to disadvantages. Therefore, there is a demand from those skilled in the art for silicon carbide based products in which an impurity diffused to the inside of the product is not discharged to the surface even when the product is heated at a high temperature, so that a semiconductor device practically free from contamination and cleaning of the product can be effectively carried out within a short period of time.

15 Een eerste doelstelling volgens de uitvinding is het ver krijgen van een gevormd onderdeel,op basis van siliciumcarbide voor het vervaardigen van halfgeleiders, dat wordt toegepast voor het vervaardigen van een halfgeleider die nagenoeg vrij is van verontreinigingen. Verder wordt volgens de uitvinding gestreefd naar het verkrijgen van 20 een gevormd onderdeel op basis van siliciumcarbide voor het vervaardigen van halfgeleiders, zonder dat de werking van het halfgeleiderorgaan slechter wordt of de opbrengst hiervan daalt. Ook wordt volgens de uitvinding gestreefd naar het verkrijgen van een gevormd onderdeel op basis van siliciumcarbide voor het vervaardigen van halfgeleiders, waar-25 bij het reinigen wordt uitgevoerd na de vormgeving van het op siliciumcarbide gebaseerde materiaal, welke bewerking economisch binnen een korte tijdsduur kan worden uitgevoerd. Een verdere doelstelling volgens de uitvinding is het verkrijgen van een gevormd onderdeel op basis van siliciumcarbide voor het vervaardigen van halfgeleiders, waarbij een 30 onzuiverheid hieruit niet zal worden uitgevoerd, waarbij in hoofdzaak wordt voorkomen dat het halfgeleiderorgaan wordt verontreinigd wanneer het gevormde onderdeel wordt toegepast.A first object according to the invention is to obtain a molded part, based on silicon carbide for the manufacture of semiconductors, which is used for the manufacture of a semiconductor which is substantially free of impurities. Furthermore, according to the invention the aim is to obtain a molded part based on silicon carbide for manufacturing semiconductors, without deteriorating the operation of the semiconductor device or decreasing its yield. Also, according to the invention, there is sought to obtain a molded silicon carbide-based part for manufacturing semiconductors, the cleaning being performed after shaping the silicon carbide-based material, which operation can be economical within a short period of time executed. A further object according to the invention is to obtain a silicon carbide molded part for semiconductor manufacturing, in which an impurity will not be conducted therefrom, substantially preventing the semiconductor member from being contaminated when the molded part is used.

Ten einde de bovenvermelde doelstelling volgens de uitvinding te realiseren wordt een op siliciumcarbide gebaseerd onderdeel vervaar-35 digd ter verkrijging van halfgeleiders, hierdoor gekenmerkt, dat het toegestane vanadiumgehalte 60 dpm is en/of het toegestane totale gehalte aan zware metalen zoals ijzer, nikkel en chroom 100 dpm is en het totale 8303634 Μ -A- 23519/Vk/ravl toelaatbare gehalte aan alkalimetaaleleraenten 10 dpm of minder is.In order to achieve the above object of the invention, a silicon carbide based part is manufactured to obtain semiconductors, characterized in that the permissible vanadium content is 60 ppm and / or the permissible total heavy metal content such as iron, nickel and chromium is 100 ppm and the total 8303634 A -A- 23519 / Vk / ravl allowable content of alkali metal elaents is 10 ppm or less.

Volgens de uitvinding zal een onzuiverheid nagenoeg niet worden gediffundeerd of afgevoerd uit een gevormd onderdeel op basis van siliciumcarbide, voor het vervaardigen van halfgeleiders, terwijl 5 het gevormde produkt wordt gebruikt, waarbij een halfgeleiderorgaan wordt verkregen met een hoge prestatie, welk onderdeel niet wordt verontreinigd en het gevormde onderdeel kan effectief binnen een korte tijdsduur worden gereinigd.According to the invention, an impurity will practically not be diffused or discharged from a silicon carbide molded part to produce semiconductors while using the molded product to obtain a high performance semiconductor member which is not contaminated and the molded part can be effectively cleaned within a short period of time.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de 10 volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde figuren, waarbij: fig. 1 een grafiek is die het verband aangeeft tussen het totale gehalte (dpm) van zware metalen zoals Fe, Ni en Cr, aanwezig in een zuigleiding van een op siliciumcarbide gebaseerd materiaal dat 15 wordt toegepast bij het vervaardigen van halfgeleiders en de tijdsduur voor de zuivering van de genoemde buizen met verschillende gehalten aan onzuiverheden, in een atmosfeer van HCl-gas, zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter verkrijging van een halfgeleiderelement met een bedrijfsduur (MOS-τ) van 200 psec, (soaking pipe).The invention is further elucidated with reference to the following description, reference being made to the annexed figures, in which: figure 1 is a graph showing the relationship between the total content (ppm) of heavy metals such as Fe, Ni and Cr present in a suction line of a silicon carbide-based material which is used in semiconductor manufacturing and the time for the purification of said tubes with different impurity contents, in an atmosphere of HCl gas, so that the purified lines can serve to obtain a semiconductor element with an operating time (MOS-τ) of 200 psec, (soaking pipe).

20 Fig. 2 een grafiek is die het verband aangeeft tussen het totale gehalte (dpm) van alkalimetalen (Na en K) aanwezig in een zuigleiding van het op siliciumcarbide gebaseerde materiaal zoals aangegeven in fig. 1 en de tijdsduur voor het zuiveren van de zuig- leidingen met verschillende gehaltes aan onzuiverheden in een atmosfeer 25 van HCl-gas zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter vervaar- 11 2 diging van een halfgeleiderelement met een Ν,^-waarde van 1 x 10 /cm , fd fig. 3 een grafiek is die het verband aangeeft tussen het gehalte (dpm) van met V-verontreinigd op siliciumcarbide gebaseerd materiaal voor een zuigleiding, die afwijkend is van de grafieken weer-30 gegeven in de fig. 1 en 2 en de tijd gedurende welke de leidingen met verschillende gehaltes aan onzuiverheden worden gezuiverd in een atmosfeer van HCl-gas, zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter verkrijging van een halfgeleiderelement met een dichtheid aan etsputjes 2 van 60/cm , 35 fig. A een grafiek is die het verband aangeeft tussen het totale gehalte (dpm) van alkalimetalen (Na en K) aanwezig in een zuigleiding van hetzelfde op siliciumcarbide gebaseerde materiaal als aan- 8303684 Η * -5- 23519/Vk/mvl gegeven in fig. 3 en de tijdsduur voor het zuiveren van de zuigleidingen met verschillende gehaltes aan onzuiverheden in een atmosfeer van • HCl-gas, zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter verkrijging 11 2 van een halfgeleiderelement met een Ν„ -waarde van 1 x 10 /cm , rij 5 fig. 5 een grafiek is die het verband aangeeft tussen het totale gehalte (dpm) van V, Fe, Mi en Cr, aanwezig in een zuigleiding van een op siliciumcarbide gebaseerd materiaal dat afwijkend is van die van de fig. 1 tot 4 en de tijdsduur gedurende welke de leidingen met verschillende gehaltes aan onzuiverheden worden gezuiverd in een 10 atmofseer van HCl-gas zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter vervaardiging van een halfgeleiderelement met een bedrijfsduur (MOS-τ) van 200 μsec, en fig. 6 een grafiek is die het verband aangeeft tussen het gehalte (dpm) van alkalimetalen (Na en K) aanwezig in een zuigleiding 15 van hetzelfde op siliciumcarbide gebaseerde materiaal zoals aangegeven in fig. 5 en de tijdsduur gedurende welke de zuigleidingen met verschillende gehaltes aan onzuiverheden worden gezuiverd in een atmosfeer van HCl-gas, zodat de gezuiverde leidingen kunnen dienen ter verkrijging 11 2 van een halfgeleiderelement met een N„ -waarde van 1 x 10 /cm .FIG. 2 is a graph showing the relationship between the total content (ppm) of alkali metals (Na and K) present in a suction line of the silicon carbide based material as shown in FIG. 1 and the time for purifying the suction lines with various levels of impurities in an atmosphere of HCl gas, so that the purified pipes can serve to produce a semiconductor element with a Ν, - value of 1 x 10 / cm, fd Fig. 3 is a graph showing the indicates relationship between the content (ppm) of V-contaminated silicon carbide based material for a suction line which is different from the graphs shown in Figures 1 and 2 and the time during which the lines have different impurity contents are purified in an atmosphere of HCl gas, so that the purified leads can serve to obtain a semiconductor element having a density of etch wells 2 of 60 / cm, Fig. A is a graph showing the erband indicates between the total content (ppm) of alkali metals (Na and K) present in a suction line of the same silicon carbide-based material as given in 8303684 Η * -5-23519 / Vk / mvl given in Figure 3 and the time for purifying the suction pipes with different impurity contents in an atmosphere of • HCl gas, so that the purified pipes can serve to obtain a semiconductor element with a Ν „value of 1 x 10 / cm, row 5 fig. 5 a is a graph showing the relationship between the total content (ppm) of V, Fe, Mi and Cr present in a suction line of a silicon carbide-based material different from that of Figures 1 to 4 and the length of time for which the conduits with different impurity contents are purified in a 10 atm of HCl gas so that the purified conduits can serve to manufacture a semiconductor element with an operating time (MOS-τ) of 200 μsec, and Fig. 6 is a graph di e indicates the relationship between the content (ppm) of alkali metals (Na and K) present in a suction pipe 15 of the same silicon carbide-based material as shown in Fig. 5 and the length of time during which the suction pipes are purified with different impurity contents in a atmosphere of HCl gas, so that the purified pipes can serve to obtain a semiconductor element with an N 1 value of 1 x 10 / cm.

Γ DΓ D

20 De op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdelen die kunnen worden toegepast bij het vervaardigen van halfgeleiders volgens de uitvinding omvatten alle op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdelen die kunnen worden toegepast voor het vervaardigen van een halfgeleider. Met name te noemen voorbeelden van de onderdelen die zijn 25 vervaardigd uit op siliciumcarbide gebaseerde materialen zijn een be-werkingsbuis, een bekledingsbuis, een wafelbord en een schoep. Een uitgangsmateriaal voor het vervaardigen van op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdelen volgens de uitvinding is het zeer zuivere siliciumcarbidepoeder met een deeltjesgrootte van 40 tot 200 ym. Roet 30 en harsen op basis van fenol worden toegevoegd indien dit nodig is aan het poeder van siliciumcarbide. Het verkregen mengsel wordt vervolgens gekneed ter bereiding van een granulaat. Het granulaat wordt vervolgens gedroogd en gevormd tot een te voren bepaald voorwerp zoals een be-werkingsbuis volgens een bekend procédé. Tijdens de vormgeving kan het 35 onvermijdbaar zijn dat onzuiverheden worden opgenomen. Met andere woorden wordt poedervormig siliciumcarbide,dat gewoonlijk wordt toegepast, bereid, zodat polykristallijn siliciumcarbide (gieteling genoemd) met grote 8303684 -6- 23519/Vk/ravl deeltjes wordt fijngemaakt met behulp van een roestvrij stalen fijnmaak-orgaan of gezeefd ter verkrijging van een gelijkmatige deeltjesgrootte. Wanneer echter siliciumcarbide met een hoge hardheid wordt fijngemaakt zullen onzuiverheden zoals Fe, Cr en dergelijke onoverkomenlijk hierin 5 worden opgenomen in een grote hoeveelheid. Verder worden onzuiverheden ingemengd tijdens het zeven voor het instellen van de juiste deeltjesgrootte. Een grote hoeveelheid V wordt als onzuiverheid in de koolstof opgenomen, als toegepast materiaal of aanwezig als rest van niet gereageerde koolstof bij de bereiding van het siliciumcarbide. Deze 10 onzuiverheden worden voldoende verwijderd door herhaald besproeien. Het besproeien wordt in het algemeen uitgevoerd in een HCl-gasvormige atmosfeer bij een temperatuur.van 1200 tot 1300 °C. In de praktijk is het echter zeer moeilijk om de onzuiverheden volledig te verwijderen tenzij het besproeien gedurende een langere tijdsduur wordt uitgevoerd, 15 zonder dat men rekening houdt met de te maken kosten.The silicon carbide based molded parts that can be used in semiconductor manufacturing according to the invention include all silicon carbide based molded parts that can be used in semiconductor manufacturing. Particular examples to be mentioned of the parts made of silicon carbide-based materials are a machining tube, a casing tube, a wafer board and a blade. A starting material for the manufacture of silicon carbide-based molded parts according to the invention is the high-purity silicon carbide powder with a particle size of 40 to 200 µm. Carbon black and phenol-based resins are added as needed to the silicon carbide powder. The resulting mixture is then kneaded to prepare a granulate. The granulate is then dried and shaped into a predetermined object such as a processing tube by a known method. Impurities may be inevitable during molding. In other words, powdered silicon carbide, which is commonly used, is prepared so that polycrystalline silicon carbide (called casting) with large 8303684 -6- 23519 / Vk / ravl particles is comminuted using a stainless steel comminution or sieved to obtain a uniform particle size. However, when high hardness silicon carbide is comminuted, impurities such as Fe, Cr and the like will be insurmountably incorporated herein in a large amount. In addition, impurities are mixed in during the sieving to set the correct particle size. A large amount of V is incorporated into the carbon as an impurity, as a used material or as a remainder of unreacted carbon in the preparation of the silicon carbide. These 10 impurities are sufficiently removed by repeated spraying. Spraying is generally carried out in an HCl gaseous atmosphere at a temperature of 1200 to 1300 ° C. In practice, however, it is very difficult to completely remove the impurities unless the spraying is carried out for a longer period of time, without taking into account the costs to be incurred.

In het kader van het verrichte onderzoek heeft men onderzocht welke onzuiverheden aanwezig waren bij de elementen voor het vervaardigen van halfgeleiders, waardoor de werking hiervan minder werd en daarbij bleek dat typische onzuiverheden zoals alkalische elementen, 20 Fe, Cr, Ni en V de belangrijkste onzuiverheden waren. Deze onzuiverheden kunnen aanwezig zijn in het uitgangsmateriaal en komen gedeeltelijk voor aan het oppervlak van het gevormde voorwerp verkregen door samenpersen of spuitgieten, maar zijn meestal aanwezig in het binnenste van het gevormde voorwerp door diffusie. Het gevormde voorwerp wordt · 25 verhit in een atmosfeer van HCl-gas in de daarop volgende bewerking en wordt gezuiverd. De primaire gevormde voorwerpen worden onderzocht met betrekking tot een te voren bepaalde mate van zuiverheid, zodat, ze voldoen aan de gestelde eisen met betrekking tot de zuiverheid. Daarna wordt het gezuiverde gevormde voorwerp geïmpregneerd met gesmolten 30 silicium in een oven, zodat de poriën van het gevormde lichaam worden gevuld met het gesmolten silicium. In deze toestand is het zeer moeilijk de onzuiverheden die naar binnen in het gevormde voorwerp zijn gediffundeerd te verwijderen door een daarop volgende reinigingsbewerking, die wordt uitgevoerd om de onzuiverheden af te schrapen van het oppervlak 35 van het gevormde voorwerp.As part of the research carried out, it was examined which impurities were present in the semiconductor manufacturing elements, reducing their performance and found that typical impurities such as alkaline elements, 20 Fe, Cr, Ni and V are the main impurities. goods. These impurities can be present in the starting material and are partly present on the surface of the molded article obtained by compression or injection molding, but are usually present in the interior of the molded article by diffusion. The molded article is heated in an atmosphere of HCl gas in the subsequent operation and purified. The primary shaped articles are examined with respect to a predetermined degree of purity, so that they meet the requirements set with regard to purity. Then, the purified molded article is impregnated with molten silicon in an oven so that the pores of the molded body are filled with the molten silicon. In this state, it is very difficult to remove the impurities diffused inside the molded article by a subsequent cleaning operation performed to scrape the impurities from the surface of the molded article.

Uit het verrichte onderzoek is gebleken dat de op siliciumcarbide gebaseerde voorwerpen met poriën die nog niet zijn gevuld met 8303634 -7- 23519/Vk/mvl gesmolten silicium voldoende kunnen worden gezuiverd, zodat de hoeveelheid aan onzuiverheden wordt geregeld zodat deze minder zijn dan de toegestane limiet.The investigations carried out showed that the silicon carbide-based articles with pores not yet filled with 8303634 -7- 23519 / Vk / mvl molten silicon can be sufficiently purified so that the amount of impurities is controlled to be less than the allowable limit.

De hoeveelheid aan onzuiverheden aanwezig in het op 5 siliciumcarbide gebaseerde gevormde voorwerp worden bij voorkeur geminimaliseerd. Het verwijderen echter van alle onzuiverheden is niet economisch.The amount of impurities present in the silicon carbide-based molded article are preferably minimized. However, removing all impurities is not economical.

Er is uitvoerig onderzoek verricht aan werkwijzen voor het uitvoeren van het op economische wijze zuiveren van een op silicium-TO carbide gebaseerd gevormd voorwerp binnen een korte tijdsduur, zodat het halfgeleiderorgaan nagenoeg niet is verontreinigd met onzuiverheden uit het gevormde voorwerp.Extensive research has been conducted on methods of economically purifying a silicon-TO carbide-based molded article within a short period of time so that the semiconductor member is substantially free of impurities from the molded article.

Daarbij is gebleken dat van de onzuiverheden aanwezig in een op siliciumcarbide gebaseerd gevormd voorwerp, dat wordt toegepast voor 15 het vervaardigen van halfgeleiders, het toegestane gehalte aan vanadium ten hoogste 60 dpm is en/of het totale toegestane * gehalte aan zware metalen (Fe, Ni en Cr) ten hoogste 100 dpm is en in beide gevallen het totale gehalte aan alkalimetaalelementen 10 dpm of minder moet zijn.It has been found that, of the impurities present in a silicon carbide-based molded article used for semiconductor manufacturing, the permissible vanadium content is at most 60 ppm and / or the total permissible * heavy metal content (Fe, Ni and Cr) is at most 100 ppm and in both cases the total content of alkali metal elements must be 10 ppm or less.

20 Met name het toelaatbare gehalte aan vanadium is meer in het bijzonder 30 dpm, terwijl het totale toegestane gehalte aan Fe,In particular, the permissible content of vanadium is more particularly 30 ppm, while the total permissible content of Fe,

Ni en Cr bij voorkeur 30 dpm is en de bovengrens van het gehalte aan alkalimetalen is bij voorkeur 7 dpm. Verder zal volgens een bijzondere voorkeursuitvoering het toegestane gehalte aan vanadium 5 dpm zijn, 25 het totale toegestane gehalte aan Fe, Ni en Cr 20 dpm zijn en het alkalimetaalgehalte 5 dpm bedragen. Wanneer het gehalte aan onzuiverheden van het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde voorwerp lager is dan de bovenvermelde waarde, kan een uiterst kleine hoeveelheid van de rond de siliciumcarbide aangebrachte elementen of aanwezig in 30 de roosters van de kristaldeeltjes slechts worden gediffundeerd naar het oppervlak van het gevormde voorwerp. Daarom kan een economische zuivering binnen een korte tijdsduur worden uitgevoerd. Het toegestane gehalte van elke onzuiverheid volgens de uitvinding komt overeen met een toegestane -limiet van de onzuiverheid aanwezig in het eindprodukt 35 als een op siliciumcarbide gebaseerd gevormd voorwerp dat reeds is gezuiverd.Ni and Cr is preferably 30 ppm and the upper limit of the alkali metal content is preferably 7 ppm. Furthermore, according to a particularly preferred embodiment, the permitted content of vanadium will be 5 ppm, the total permitted content of Fe, Ni and Cr will be 20 ppm and the alkali metal content will be 5 ppm. When the impurity content of the silicon carbide-based molded article is less than the above-mentioned value, a very small amount of the elements applied around the silicon carbide or contained in the grids of the crystal particles can be diffused only to the surface of the molded article . Therefore, an economic purification can be performed within a short period of time. The permissible content of any impurity according to the invention corresponds to a permissible limit of the impurity present in the final product as a silicon carbide based molded article that has already been purified.

Ten einde een op zeer zuiver siliciumcarbide gebaseerd 8303634 -8- 23519/Vk/mvl gevormd produkt te vervaardigen door onzuiverheden hieruit te verwijderen, moet poedervormig siliciumcarbide als hoofdbestanddeel en koolstofpoeder voldoende zijn gezuiverd voordat deze worden toegepast. Deze zuivering wordt volgens een bekende wijze uitgevoerd, zodat onzuiverheden meerdere 5 keren worden verwijderd door sproeien of worden verwijderd als laag kokende verbindingen door het produkt te verwarmen in een atmosfeer van gasvormige chloorwaterstof, freon· of siliciumtetrachloride. Fenolhars wordt toegevoegd aan het zeer gezuiverde uitgangsmateriaal en een verkregen mengsel wordt gevormd en gehard. Het gevormde voorwerp heeft 10 een schijnbare porositeit van 20%. Deze toestand is zeer effectief voor het op voldoende wijze uitvoeren van een daarop volgende zuivering, omdat de onzuiverheden die naar binnen zijn gediffundeerd in het gevormde voorwerp makkelijk kunnen worden verwijderd door de aanwezigheid van een aantal poriën gevormd in het op siliciumcarbide gebaseerde voorwerp.In order to produce a product formed on a high purity silicon carbide based on 8303634 -8-23519 / Vk / mvl by removing impurities therefrom, powdered silicon carbide as the main ingredient and carbon powder must be sufficiently purified before use. This purification is performed in a known manner such that impurities are removed several times by spraying or removed as low boiling compounds by heating the product in an atmosphere of hydrogen gaseous hydrogen chloride, freon or silicon tetrachloride. Phenolic resin is added to the highly purified starting material and a resulting mixture is molded and cured. The molded article has an apparent porosity of 20%. This state is very effective for performing a subsequent purification sufficiently, because the impurities diffused inward into the molded article can be easily removed by the presence of a number of pores formed in the silicon carbide-based article.

15 Volgens een andere werkwijze voor het bereiden van poreus silicium carbide en het hierop gebaseerde gevormde voorwerp met een laag gehalte aan onzuiverheden is het ook effectief om zeer zuiver, op siliciumcarbide gebaseerd poeder te gebruiken als uitgangsmateriaal volgens een werkwijze beschreven in de Japanse octrooiaanvrage 51-35472. Volgens deze werkwijze 20 wordt een zeer zuiver poeder van siliciumoxide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 5 mm of minder en zeer zuiver poedervormige koolstof met een deeltjesgrootte als het siliciumoxidepoeder gemengd in een houder van grafiet en de houder van grafiet wordt bewogen langs een buisvormige oven bij een temperatuur van 1800 tot 2200 °C ten einde 25 daarbij een zeer zuiver poedervormig siliciumcarbide te bereiden. Het poedervormige silicium hoeft niet te worden fijngemaakt, geroerd of gezeefd en wordt als zodanig als uitgangsmateriaal toegepast. Zodoende heeft het verkregen gevormde voorwerp op basis van siliciumcarbide een laag gehalte aan onzuiverheden. Door het gebruik van dit uitgangs-30 materiaal wordt een poreus gevormd voorwerp verkregen,dat daarna wordt gezuiverd totdat de bovenste grens voor het gehalte aan onzuiverheden in het ontstane gevormde voorwerp is bereikt.According to another method for preparing porous silicon carbide and the low impurity molded article based thereon, it is also effective to use high purity silicon carbide based powder as the starting material according to a method described in Japanese patent application 51- 35472. According to this method, a high purity silica powder having an average particle size of 5 mm or less and high purity powdered carbon having a particle size as the silica powder is mixed in a graphite container and the graphite container is moved through a tubular furnace at a temperature of 1800 to 2200 ° C in order to prepare a very pure powdered silicon carbide. The powdered silicon does not need to be crushed, stirred or sieved and as such is used as the starting material. Thus, the resulting molded silicon carbide article has a low impurity content. By using this starting material, a porous molded article is obtained, which is then purified until the upper limit for the impurity content in the resulting molded article is reached.

Volgens een andere werkwijze ter bereiding van een gevormd voorwerp met een laag gehalte aan onzuiverheden wordt een werkwijze 35 toegepast zoals beschreven in de .Japanse octrooiaanvrage 54-67069·According to another method of preparing a molded article with a low impurity content, a method as described in Japanese Patent Application 54-67069 is used.

Volgens deze werkwijze wordt de sintering na vormgeving van een op siliciumcarbide gevormd voorwerp verdeeld in een eerste sinterbewerking 83 0 3 6 S 4 -9- 23519/Vk/mvl en een tweede sinterbewerking. Ma de eerste sinterbewerking wordt een halogeengas of een sterk zuur gebruikt om het verkregen gevormde voorwerp met een hoge porositeit te zuiveren. Het halogeengas dringt in het gevormde voorwerp evenals in de oppervlaktelaag hiervan, waarbij het 5 gevormde voorwerp voldoende wordt gezuiverd en zodoende wordt een zeer zuiver gevormd voorwerp van siliciumcarbide verkregen.According to this method, the sintering after shaping a silicon carbide molded article is divided into a first sintering operation 83 0 3 6 S 4-9-23519 / Vk / mvl and a second sintering operation. During the first sintering operation, a halogen gas or a strong acid is used to purify the resulting molded article with a high porosity. The halogen gas penetrates into the molded article as well as its surface layer, whereby the molded article is sufficiently purified and thus a very pure shaped silicon carbide article is obtained.

Het verkregen gevormde voorwerp met een laag gehalte aan onzuiverheden, nabij de toelaatbare grens volgens de uitvinding wordt vervolgens geïmpregneerd met zeer zuiver silicium, waarbij een impermea-tO billtext ten opzichte van gassen wordt verkregen. Hiertoe wordt silicium verwarmd en gesmolten bij ongeveer 1600 °C, waarna het gesmolten silicium wordt geabsorbeerd aan het totale oppervlak van het gevormde voorwerp door capillaire werking.The resultant molded article having a low impurity content, near the permissible limit of the invention, is then impregnated with high purity silicon to obtain an impermeable billtext with respect to gases. For this, silicon is heated and melted at about 1600 ° C, after which the molten silicon is absorbed on the total surface of the molded article by capillary action.

Wanneer het op zeer zuiver siliciumcarbide gebaseerde gevormde 15 voorwerp dat impermeabel is ten opzichte van gassen wordt verkregen, wordt het daarna onderworpen aan een laatste zuivering ter vervaardiging van een eindprodukt. Deze zuivering wordt uitgevoerd zodat het gesmolten voorwerp wordt verwarmd in een bekende atmosfeer van HCl-gas bij een hoge temperatuur. Zoals eerder is beschreven, geldt omdat de zuivering 20 voldoende kan worden uitgevoerd omdat het gevormde voorwerp een hoge porositeit heeft, de eind-zuivering kan worden beëindigd binnen een korte tijdsduur. Het gevormde voorwerp wordt verhit en de resterende onzuiverheden worden gediffundeerd bij de laatste zuiveringsbewerking. Zelfs indien enkele resterende onzuiverheden worden afgevoerd naar het 25 oppervlak van het gevormde voorwerp, omdat het totale gehalte aan resterende onzuiverheden,aanwezig in het gevormde voorwerp,erg laag is, is het gehalte aan onzuiverheden, die zijn gediffundeerd en af gevoerd naar het oppervlak hiervan, zeer klein. Als resultaat hiervan kunnen de onzuiverheden die de hoofdzakelijke verontreiniging vormen van het 30 halfgeleiderorgaan binnen een korte tijdsduur worden verwijderd.When the high purity silicon carbide based molded article that is impermeable to gases is obtained, it is then subjected to a final purification to produce a final product. This purification is performed so that the molten object is heated in a known atmosphere of HCl gas at a high temperature. As previously described, since the purification 20 can be sufficiently performed because the molded article has a high porosity, the final purification can be ended within a short period of time. The molded article is heated and the remaining impurities are diffused in the final purification operation. Even if some residual impurities are discharged to the surface of the molded article, because the total content of residual impurities contained in the molded article is very low, the content of impurities diffused and discharged to its surface , very small. As a result, the impurities which are the main impurity of the semiconductor device can be removed within a short period of time.

De werking van een halfgeleiderorgaan, vervaardigd onder toepassing van een op siliciumcarbide gebaseerd gevormd voorwerp, toegepast bij het vervaardigen van halfgeleiders, bijvoorbeeld een oven met aanzuiging, kan worden gemeten als de Npg-waarde (mobiele 35 iondosering in een SiO^film) en de bedrijfsduur (MOS-τ).The operation of a semiconductor device manufactured using a silicon carbide-based molded article used in the manufacture of semiconductors, for example a suction furnace, can be measured as the Npg (mobile ion dosage in a SiO 2 film) and the operating time (MOS-τ).

Bij het gedane onderzoek zijn aanzuigleidingen vervaardigd met verschillende gehaltes aan onzuiverheden onder toepassing van 8303684 *· I * -10- 23519/Vk/mvl met silicium geïmpregneerde gevormde voorwerpen, die op een hierna beschreven wijze zijn vervaardigd, en deze leidingen werden onderzocht. Zeer zuiver poedervormig siliciumcarbide met een zuiverheid van 99»8% en een deeltjesgrootte van 200 tot 40 pm werd gemengd met roet in een ver-5 houding van *100:5 (gewichtsverhouding) en een hoeveelheid van 20 gew.% fenolhars werd hieraan toegevoegd. Het mengsel werd daarna goed gekneed. Het geknede materiaal werd gegranuleerd met behulp van een oscillator ter verkrijging van een deeltjesgrootte van 500 -pm en de korrels werden gedroogd. De gedroogde korrels werden samengeperst met behulp van een iso-10 statische pers ter vorming van een leiding met een buitendiameter van 120 mm, een binnendiameter van 105 mm en een lengte van 1500 mm. De leiding werd vervolgens verwarmd bij een temperatuur van 200 °C om de fenolhars te harden.In the investigation conducted, suction lines were made with different impurity contents using 8303684 * I * -10-23519 / Vk / mvl silicon-impregnated molded articles prepared in a manner described below, and these lines were tested. High purity powdered silicon carbide with a purity of 99.8% and a particle size of 200 to 40 µm was mixed with carbon black in a ratio of * 100: 5 (weight ratio) and an amount of 20% by weight of phenolic resin was added thereto . The mixture was then kneaded well. The kneaded material was granulated by means of an oscillator to obtain a particle size of 500 µm and the granules were dried. The dried granules were compressed using an iso-10 static press to form a pipe with an outer diameter of 120 mm, an inner diameter of 105 mm and a length of 1500 mm. The line was then heated at a temperature of 200 ° C to cure the phenolic resin.

De verkregen leiding werd geplaatst in een gezuiverde oven, 15 om de gehaltes aan onzuiverheden van de leiding te onderzoeken. Het gehalte van de onzuiverheden werd onderzocht in drie verschillende combinaties, (te weten zware metaalelementen Ni, Fe en Cr en alkalimetaalelementen; V en alkalimetaalelementen; en zware metaalelementen V, Ni, Fe, Cr en alkalimetaalelementen). Het gehalte aan onzuiverheden werd gemeten, 20 door op tien verschillende plaatsen van de leiding monsters te nemen, welke plaatsen op gelijke afstand van elkaar waren gelegen,volgens een atomaire spektrumanalyse en zuurextractie. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in de tabellen A, B en C.The resulting conduit was placed in a purified oven to examine the impurity levels of the conduit. The impurity content was tested in three different combinations (i.e. heavy metal elements Ni, Fe and Cr and alkali metal elements; V and alkali metal elements; and heavy metal elements V, Ni, Fe, Cr and alkali metal elements). The impurity content was measured by sampling samples at ten different locations on the line, which were equidistant from each other, according to an atomic spectral analysis and acid extraction. The results obtained are shown in Tables A, B and C.

TABEL ATABLE A

25 I totaal aan I [totaal aan25 I total of I [total of

Ni Fe Cr Ni, Fe en Na K Na en K ____Cr (dpm)____(dpm)_ ongezuiverd 19 185 31 235 113 43 156 1 15 139 29 183 6 2 8 30 2 22 98 25 145 13 4 17 * 3 6 67 12 85 18 7 25 4 3 41 5 49 7 3 10 5 2 18 4 24 6 3 9 35 6 1 15 3 19 4 2 6 7 121 4.11 2 8303684 -11- 23519/Vk/mvlNi Fe Cr Ni, Fe and Na K Na and K ____Cr (ppm) ____ (ppm) _ crude 19 185 31 235 113 43 156 1 15 139 29 183 6 2 8 30 2 22 98 25 145 13 4 17 * 3 6 67 12 85 18 7 25 4 3 41 5 49 7 3 10 5 2 18 4 24 6 3 9 35 6 1 15 3 19 4 2 6 7 121 4.11 2 8303684 -11- 23519 / Vk / mvl

TABEL BTABLE B

totaal aan T Na K Ha en K (dpm) t- ongezuiverd 125 113 43 156 8 112 6 3 9 9 93 15 4 19 10 74 21 6 27 10 11 55 6 3 9 12 27 5 2 7 13 17 3 1 * 14 4 2 1 3 15 -----total T Na K Ha and K (ppm) t- crude 125 113 43 156 8 112 6 3 9 9 93 15 4 19 10 74 21 6 27 10 11 55 6 3 9 12 27 5 2 7 13 17 3 1 * 14 4 2 1 3 15 -----

TABEL CTABLE C

f totaal aan totaal aanf total to total

Ni Fe Cr Ni, Fe en Cr V Na K' Na en K _____(dpm)_____(dpm) 20 onge- ig 185 31 235 125 113 43 156 zuiverd 15 16 158 31 205 108 18 8 26 16 14 125 23 162 83 13 5 18 17 9 83 13 105 57 10 3 13 25 18 6 74 11 91 42 8 2 10 19 4 53 8 65 27 6 3 9 20 5 65 8 78 8 3 2 5 3Q 21 1 11 3 15 4 2 1 3 22 1 10 1 12 4 1 1 2 _______L__Ni Fe Cr Ni, Fe and Cr V Na K 'Na and K _____ (ppm) _____ (ppm) 20 invalid 185 31 235 125 113 43 156 purified 15 16 158 31 205 108 18 8 26 16 14 125 23 162 83 13 5 18 17 9 83 13 105 57 10 3 13 25 18 6 74 11 91 42 8 2 10 19 4 53 8 65 27 6 3 9 20 5 65 8 78 8 3 2 5 3Q 21 1 11 3 15 4 2 1 3 22 1 10 1 12 4 1 1 2 _______L__

De leidingen met de bepaalde onzuiverheden zoals aangegeven in de tabellen, werden ondergedompeld in silicium, gesmolten bij een 35 temperatuur van 1650 °C en met een concentratie aan onzuiverheden van 1 dpb of minder, zodat gesmolten silicium werd geïmpregneerd in de poriën van de leidingen, die daarna een porositeit hadden van 1% of minder.The pipes with the determined impurities as indicated in the tables were immersed in silicon, melted at a temperature of 1650 ° C and with an impurity concentration of 1 dpb or less, so that molten silicon was impregnated into the pores of the pipes, which subsequently had a porosity of 1% or less.

8303684 -12- 23519/Vk/mvl8303684 -12- 23519 / Vk / mvl

De aanzuigleidingen werden daarna verhit gedurende een bepaalde tijd in een atmosfeer van HCl-gas in een oven en werden gezuiverd zodat een verontreiniging van de halfgeleiderelementen nagenoeg werd voorkomen. De karakteristieken van deze aanzuigleidingen wezen 5 erop dat de halfgeleiderelementen niet waren verontreinigd op basis van 11 2 de Νρ-,-waarde van 1 x 10 /cm en een bedrijfstijd (MOS-τ) van 200 ysec. r dThe suction lines were then heated for a period of time in an atmosphere of HCl gas in an oven and purified so as to substantially prevent contamination of the semiconductor elements. The characteristics of these suction lines indicated 5 that the semiconductor devices were not contaminated based on 11 2 the Νρ -, - value of 1 x 10 / cm and an operating time (MOS-τ) of 200 ysec. r d

Het verband tussen de vereiste verwarmingstijd in de atmosfeer 'van HCl-gas en de diverse gehaltes aan- onzuiverheden >van de aanzuigleidingen voor het zuiveren is aangegeven in tabel D. De HC1- 10 spoeltijden, vereist ter verkrijging van een bedrijfsduur (MOS-τ) van 11 2 200 ysec, een N„n-waarde van 1 x 10 /cm en een etsputdichtheid van 2 60/cm als functies van het totale gehalte aan onzuiverheden in de tabellen (te weten het totale gehalte aan Fe, Ni en Cr, het totale gehalte van de alkali-elementen en het totale gehalte aan V) zijn grafisch 15 weergegeven in de fig. 1 tot 6.The relationship between the required atmospheric heating time of HCl gas and the various impurity contents of the suction lines for purification is shown in Table D. The HCl purge times required to provide an operating time (MOS-τ ) of 11 2 200 ysec, an N „n value of 1 x 10 / cm and an etch well density of 2 60 / cm as functions of the total impurity content in the tables (i.e. the total content of Fe, Ni and Cr , the total content of the alkali elements and the total content of V) are shown graphically in Figures 1 to 6.

4* 8303684 4 -13- 23519/Vk/mvl4 * 8303684 4 -13- 23519 / Vk / mvl

TABEL DTABLE D

“ totaal aan totaal aan hoeveel- riümmer Fe, Ni en alkalime- heid V *1) *2) *3) _Cr (dpm) talen (dpm) (dpm)____“Total of total amount of Fe, Ni and alkali V * 1) * 2) * 3) _Cr (ppm) languages (ppm) (ppm) ____

TABEL ATABLE A

1 183 8 — 400 57 2 145 17 — 240 290 3 85 27 — 100 900 4 49 10 — 78 81 5 24 9 59 65 6 19 6 58 46 7 4 2 — 54 371 183 8 - 400 57 2 145 17 - 240 290 3 85 27 - 100 900 4 49 10 - 78 81 5 24 9 59 65 6 19 6 58 46 7 4 2 - 54 37

TABEL BTABLE B

8 — 9 112 61 700 g — 19 93 320 420 10 — 27 74 — 940 230 11 — 9 55 — 78 80 12 — 7 27 — 59 57 13 — 4 17 — 42 56 14 — 3 4 39 538 - 9 112 61 700 g - 19 93 320 420 10 - 27 74 - 940 230 11 - 9 55 - 78 80 12 - 7 27 - 59 57 13 - 4 17 - 42 56 14 - 3 4 39 53

TABEL CTABLE C

15 205 26 108 700 750 16 162 18 83 330 380 17 105 13 57 100 180 18 91 10 42 80 100 19 65 9 27 61 70 20 28 5 8 58 59 21 15 3 4 55 55 22 12 2 4 53 49 8303634 1 * -14- 23519/Vk/mvl15 205 26 108 700 750 16 162 18 83 330 380 17 105 13 57 100 180 18 91 10 42 80 100 19 65 9 27 61 70 20 28 5 8 58 59 21 15 3 4 55 55 22 12 2 4 53 49 8303634 1 * -14- 23519 / Vk / mvl

Opmerkingen: *1): Vereiste HCl-spoeltijd ter verkrijging van een halfgeleiderelement met een bedrijfsduur (MOS-τ) van 200 psec.Notes: * 1): Required HCl flush time to obtain a semiconductor element with an operating time (MOS-τ) of 200 psec.

*2): Vereiste HCl-spoeltijd ter verkrijging van een half- 11 2 5 geleiderelement met een N„0-waarde van 1 x 10 /cm .* 2): Required HCl rinse time to obtain a semiconductor 11 2 5 element with an N 0 value of 1 x 10 / cm.

TDTD

*3): Vereiste HCl-spoeltijd ter verkrijging van een half- 2 geleiderelement met een etsputdichtheid van 60/cm .* 3): Required HCl rinse time to obtain a semiconductor 2 element with an etch pit density of 60 / cm.

Zoals duidelijk is uit fig. 1 is gebleken dat de HCl-spoel-10 tijd een bepaalde korte tijdsduur wordt,die vereist is ter verkrijging van de te voren bepaalde MOS-T-waarde wanneer het totale gehalte aan Fe, Ni en Cr 100 dpm of lager .wordt. Met verwijzing naar fig. 2 is gebleken dat de HCl-spoeltijd een bepaalde korte tijdsduur wordt, vereist ter verkrijging van een te voren bepaalde Npg-waarde wanneer 15 het gehalte aan alkalimetalen in het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdeel, zoals weergegeven in fig. 1, 10 dpm of minder wordt.As is clear from Fig. 1, it has been found that the HCl rinse-10 time becomes a certain short time required to obtain the predetermined MOS-T value when the total content of Fe, Ni and Cr is 100 ppm or lower. With reference to Fig. 2, it has been found that the HCl rinse time becomes a certain short period of time, required to obtain a predetermined Npg value when the content of alkali metals in the silicon carbide based molded part, as shown in Fig. 1 , 10 ppm or less.

Zoals duidelijk is uit fig. 3 is gevonden dat de HCl-spoeltijd een bepaalde korte tijdsduur,vereist ter verkrijging van de te 20 voren bepaalde etsputdichtheid of een kortere tijdsduur wanneer het vanadiumgehalte op een siliciumcarbide gebaseerd gevormd onderdeel, afwijkend van de onderdelen weergegeven in de fig.1 en 2, 60 dpm of minder is. Op dezelfde wijze blijkt uit fig. 4 dat de HCl-spoeltijd een bepaalde korte 'tijdsduur wordt die is vereist ter verkrijging van 25 de bepaalde N^-waarde wanneer het gehalte aan alkali-elementen in het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdeel zoals weergegeven in fig. 3,10 dpm of .lager is. Zoals blijkt uit fig. 5 is gevonden dat de HCl-spoeltijd lager wordt dan een bepaalde korte tijdsduur ter verkrijging van een te voren bepaalde MOS-T-waarde wanneer het totale 30 gehalte aan Fe, Ni, Cr en V, aanwezig in een op siliciumcarbide gebaseerd gevormd onderdeel, verschillend van die, weergegeven in de fig. 1 tot 4, 60 dpm of minder is. Uit fig. 6 blijkt dat de HCl-spoeltijd een bepaalde korte tijdsduur wordt, vereist ter verkrijging van eenAs is clear from Figure 3, it has been found that the HCl rinse time requires a certain short period of time, required to obtain the predetermined etch well density or a shorter period of time when the vanadium content is formed on a silicon carbide based molded part, different from the parts shown in the Figures 1 and 2 is 60 ppm or less. Likewise, it can be seen from FIG. 4 that the HCl rinse time becomes a certain short period of time required to obtain the determined N 2 value when the content of alkali elements in the silicon carbide-based molded part as shown in FIG. 3.10 ppm or lower. As can be seen from Fig. 5, it has been found that the HCl rinse time becomes less than a certain short period of time to obtain a predetermined MOS-T value when the total content of Fe, Ni, Cr and V contained in a silicon carbide based molded part, different from that shown in Figures 1 to 4, is 60 ppm or less. It can be seen from Fig. 6 that the HCl rinse time becomes a certain short period of time, required to obtain a

bepaalde N__-waarde wanneer het gehalte aan alkalimetaalelementen in r Bdetermined N __ value when the content of alkali metal elements in r B

35 het op siliciumcarbide gebaseerde gevormde onderdeel zoals weergegeven in fig. 5, 10 dpm of minder is.35, the silicon carbide-based molded part as shown in Fig. 5 is 10 ppm or less.

Uit deze gegevens blijkt dat het op siliciumcarbide Λ “7 Λ ÜOUj ïj % < » * -15- 23519/Vk/ravl gebaseerde materiaal volgens de uitvinding het halfgeleiderelement nagenoeg kan beschermen tegen verontreiniging door een economische zuiveringsbewerking binnen een minimale tijdsduur uit te voeren.These data show that the silicon carbide based material of the invention according to the invention can substantially protect the semiconductor element from contamination by performing an economical purification operation within a minimum period of time.

Voorbeeld♦ 5 Zeer zuiver poedervormig siliciumcarbide met een zuiverheid van 99,8% en een deeltjesgrootte van 200 tot 40 pm werd gemengd met roet (lamp black) in een verhouding van 100:5 (gewichtsverhouding) en een hoeveelheid van 20 gew.% fenolhars werd hieraan toegevoegd.Example ♦ 5 High purity powdered silicon carbide with a purity of 99.8% and a particle size of 200 to 40 µm was mixed with carbon black (lamp black) in a ratio of 100: 5 (weight ratio) and an amount of 20% by weight of phenolic resin was added to this.

Het mengsel werd vervolgens goed gekneed. Het geknede materiaal werd T0 gegranuleerd met behulp van een oscillator tot een deeltjesdiameter van 500 pm en de korrels werden gedroogd. De gedroogde korrels werden samengeperst onder een isostatische druk ter vorming van een bewer-kingsbuis met een buitendiameter van 120 mm, een inwendige diameter van 105 mm en een lengte van 1500 mm. De bewerkingsbuis werd vervolgens 15 verwarmd tot een temperatuur van 210 °C om het fenolhars te drogen.The mixture was then kneaded well. The kneaded material was granulated T0 using an oscillator to a particle diameter of 500 µm and the granules were dried. The dried granules were compressed under an isostatic pressure to form a machining tube with an outside diameter of 120 mm, an inside diameter of 105 mm and a length of 1500 mm. The processing tube was then heated to a temperature of 210 ° C to dry the phenolic resin.

Het gehalte aan onzuiverheden was zoals weergegeven in tabel E, aangegeven in dpm.The impurities content was as shown in Table E, indicated in ppm.

TABEL ETABLE E

onzuiverheid Fe Cr Ni V Cu Na K Al Mg 20---------- gëhalte 189 25 15 103 125 85 31 180 83impurity Fe Cr Ni V Cu Na K Al Mg 20 ---------- content 189 25 15 103 125 85 31 180 83

Deze gevormde buis werd in een voldoende gezuiverde oven geplaatst en HCl-gas werd aan de oven toegevoerd. De gevormde buis werd verhit bij een temperatuur van 1300 °C gedurende 30 uren. Het 25 gehalte aan onzuiverheden na de zuivering was zoals weergegeven in tabel F (gehalte vermeld in dpm).This formed tube was placed in a sufficiently purified oven and HCl gas was supplied to the oven. The tube formed was heated at a temperature of 1300 ° C for 30 hours. The impurities content after the purification was as shown in Table F (content reported in ppm).

TABEL FTABLE F

onzuiverheid Fe Cr Ni V Cu Na K Al Mg gehalte 13 1 2 5 ï ï ï 31 2 30 ---------1-impurity Fe Cr Ni V Cu Na K Al Mg content 13 1 2 5 ï ï ï 31 2 30 --------- 1-

Op tien plaatsen, op gelijke afstand van elkaar gelegen, van de buis werden monsters genomen en deze werden onderworpen aan nader onderzoek door extractie met zuur en atomaire spektrumanalyse.Samples were taken equidistant from the tube at ten locations and subjected to further examination by acid extraction and atomic spectral analysis.

De gevormde buis werd geïmpregneerd met silicium, gesmolten bij een 35 temperatuur van 1650 °C. Het gesmolten silicium had een concentratie aan onzuiverheden van 1 dpb of minder. Het gesmolten silicium werd daarna geïmpregneerd in de bewerkingsbuis, zodat de bewerkingsbuis een porositeit had van 1,3%. De verkregen bewerkingsbuis werd daarna gezuiverd in 8303684The tube formed was impregnated with silicon, melted at a temperature of 1650 ° C. The molten silicon had an impurity concentration of 1 dpb or less. The molten silicon was then impregnated into the process tube, so that the process tube had a porosity of 1.3%. The resulting processing tube was then purified in 8303684

____M____M

• ·> *ί * -16- 23519/Vk/mvl eem atmosfeer van HCl-gas bij een temperatuur van 1300 °C gedurende 50 uren.• ·> * ί * -16- 23519 / Vk / mvl the atmosphere of HCl gas at a temperature of 1300 ° C for 50 hours.

Zodoende wordt een op siliciumcarbide gebaseerd onderdeel verkregen dat kan worden toegepast bij het vervaardigen van half-5 geleiders, wanneer een halfgeleiderelement, toegepast voor het vervaardigen van een halfgeleiderorgaan, dat nagenoeg vrij is van verontreinigingen, met een hoge opbrengst wordt vervaardigd door het uitvoeren van een economische reiniging of zuivering binnen een korte tijdsduur waarbij een toegestaan gehalte aan vanadium 60 dpm is en/of 10 een toegestaan totaal gehalte aan zware metaalelementen bestaande uit ijzer, nikkel en chroom 100 dpm is en in beide gevallen een toegestaan totaal gehalte aan alkalimetaalelementen 10 dpm of minder is.Thus, a silicon carbide-based part which can be used in semiconductor manufacturing is obtained, when a semiconductor element used for manufacturing a semiconductor member substantially free of impurities is manufactured in high yield by performing an economical cleaning or purification within a short period of time where a permitted content of vanadium is 60 ppm and / or 10 is a permitted total content of heavy metal elements consisting of iron, nickel and chromium, and in both cases a permitted total content of alkali metal elements 10 ppm or less.

83036348303634

Claims

Silicon carbide component formed for semiconductor manufacturing, characterized in that the permissible vanadium content is 60 ppm or the permissible total heavy metal content such as iron, nickel and chromium is 100 ppm and the permissible total content of alkali metal elements is 10 ppm or less.

Part according to claim 1, characterized in that the total permitted content of heavy metal elements such as iron, TO nickel and chromium is 20 ppm.

Component according to claim 1, characterized in that the total permitted vanadium content is 5 ppm.

Component according to claim 1, characterized in that the total permitted content of alkali metal elements is 5 ppm.

Silicon carbide component for semiconductor manufacturing, characterized in that the permissible amount of vanadium is 60 ppm, the permissible total content of heavy metal elements such as iron, nickel and chromium is 100 ppm and the permissible total content of alkali metal elements is 10 ppm or 20 less.

Part according to claim 5, characterized in that the permitted content of vanadium is 5 ppm, the permitted total content of heavy metal elements such as iron, nickel and chrome is 20 ppm and the total permitted content of alkali metal elements is 5 ppm.

Part according to claims 1 and 5, characterized in that the silicon carbide-based molded part comprises a processing tube. Eindhoven, October 1983 8303584 --------- 4