DE2060651A1 - Process for the production of tubular bodies from semiconductor material - Google Patents

Description

Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Körpern aus Halbleitermaterial. Method for producing tubular bodies from semiconductor material.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Körpern aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, bei dem ein stab- oder rohrförmiger Träger aus Kohlenstoff, insbesondere aus Graphit, in einem zur Abscheidung des betreffenden Halbleiters befähigten Reaktionagaa erhitzt wird, so daß sich die Mantelfläche des Trägers mit einer Schicht des Halbleiters überzieht, die nach Entfernung des Trägers das gewünschte Rohr bildet.The invention relates to a method for producing tubular Bodies made of semiconductor material, in particular made of silicon, in which a rod-shaped or tubular carrier made of carbon, in particular made of graphite, is heated in a reaction agaa capable of depositing the relevant semiconductor, so that the outer surface of the carrier is coated with a layer of the semiconductor which, after the carrier has been removed, forms the desired tube forms.

Die auf diese Weise entstandenen rohrförmigen Körper dienen vor allem als Behandlungsgefäß für die Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere bei der Herstellung epitaktischer Schiohten durch Transportreaktion oder als Dotierungsgefäß.. Zu diesem Zweck wird das im Innern eines entsprechenden zweiten Reaktionsoder Behänd lungsgefäßea angeordnete Rohr mit den sich in seinem Innern befindlichen, zu den herzustellenden Halbleiteranordnunggen zu verarbeitenden scheibenförmigen Halbleiterkristallen auf die erforderliche Temperatur erhitzt, so daß aus der Wand des Rohres Dotierungsstoff und/oder eine gasförmige Halbleiterverbindung frei wird, die ihrerseits eine Dotierung der Halbleiterscheiben und/oder die Abscheidung einer epitaktischen Schicht auf ihnen bewirkt. Zu diesem Zweck wird in das äußere, vorzugsweise aus yuarz bestehende Reaktionsgefäß entweder ein entsprechendes Behandlungsgas, z.B. ein inertes Gas oder Wasserstoff oder HGL, eingelassen oder es wird das Behandlungsgefäß evakuiert.The tubular bodies created in this way serve primarily as a treatment vessel for the production of semiconductor components, especially in the production of epitaxial shafts by means of a transport reaction or as a doping vessel .. About this Purpose is the arranged inside a corresponding second reaction or treatment vessel a tube with the in its Disc-shaped semiconductor crystals located inside to be processed into the semiconductor arrangements to be produced heated to the required temperature, so that from the wall of the tube dopant and / or a gaseous semiconductor compound becomes free, which in turn doping the semiconductor wafers and / or depositing an epitaxial layer on them causes. For this purpose, either an appropriate treatment gas, e.g. an inert gas or hydrogen or HGL, or the treatment vessel is evacuated.

Bei einer planmäßigen Halbleiterfertigung dürfte der Bedarf an solchen Halbleiterrohren verhältnismäßig groß sein. Man ist deshalb an einer wirtschaftlichen Fertigung interessiert. Eine solche läßt sich erreichen, wenn man von entsprechend langen TrägernIn the case of scheduled semiconductor production, the need for such semiconductor tubes is likely to be relatively great. One is therefore interested in economical production. This can be achieved if one of appropriately long carriers

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ausgeht rind über deren gesamte Mantelfläche die das gewünschte Rohr bildende Halbleiterschicht abscheidet. Diese muß dann von dem Träger abgetrennt werden, was auf verschiedene Weise, darunter auch durch Abziehen des Trägers von der Schicht, möglich ist, sobald der Träger aus Kohlenstoff, insbesondere aus Graphit, besteht und die Abscheidungstemperatur nicht so hoch, d. h. z. B. bei Silicium niedriger als 1200° C, gewählt war. Dabei ist es vorteilhaft, wenn entsprechend der Patentanmeldung P 2.050.076.9 (= VPA 70/1186) ein rohrförmiger Träger verwendet und von einem Kühlmittel, z. B. Wasserstoff, während der Abscheidung durchströmt wird.the desired beef emanates over its entire surface area Tube-forming semiconductor layer is deposited. This must then be separated from the carrier, which in various ways, including is also possible by pulling the carrier off the layer as soon as the carrier is made of carbon, in particular graphite and the deposition temperature is not so high, d. H. z. B. for silicon lower than 1200 ° C was selected. It is there advantageous if according to the patent application P 2.050.076.9 (= VPA 70/1186) a tubular carrier is used and a coolant, e.g. B. hydrogen, flows through during the deposition will.

Es ist nun erwünscht, wenn das erhaltene Halbleiterrohr, insbesondere an seinen Rändern, mit ringförmigen wulstartigen Verdikkungen versehen wird. Auch an Stellen, an denen ein längeres Rohr in zwei kürzere zerschnitten werden soll, ist im Interesse der mechanischen Stabilität eine solche Verdickung erwünscht.It is now desirable if the semiconductor tube obtained, in particular at its edges, is provided with ring-shaped bead-like thickenings. Even in places where a longer pipe is to be cut into two shorter ones, such a thickening is desirable in the interests of mechanical stability.

Deshalb wird gemäß der Erfindung die zylindrische Mantelfläche des Trägers längs mindestens einer ringförmigen Zone, abweichend von der übrigen Mantelfläche des Trägers, derart erhitzt, daß bei der Abscheidung spontan längs der Ringzone eine ringförmige Verdickung des sich an der Oberfläche des Trägers bildenden Rohres entsteht.Therefore, according to the invention, the cylindrical outer surface of the carrier along at least one annular zone is different from the rest of the outer surface of the support, heated in such a way that during the deposition an annular thickening spontaneously along the annular zone of the tube forming on the surface of the carrier.

Eine Abscheidung, bei der auf Grund unterschiedlicher Erhitzung nebeneinanderliegender Stellen der Trägeroberfläche Schichten unterschiedlicher Stärke auf den betreffenden Stellen spontan entstehen, ist deswegen möglich, weil die Abscheidegeschwindigkeit aus einem vorgegebenen Reaktionsgas im allgemeinen eine temperaturabhängige Größe ist. Zumindest existiert ein Temperaturbereich, in welchem die Abscheidegeschwindigkeit bei steigender Temperatur ebenfalls größer wird. Vielfach - insbesondere bei Verwendung von Siliciumhalogeniden oder Germaniumhalogeniden als aktive Komponenten des Reaktionsgaees - ist auoh ein Bereich gegeben, in welchem die Abscheidegeschwindigkeit mit wachsender Temperatur kleiner wird. Sind nun T die Hormaltemperatur der Trägeroberfläche und T₂ die Temperatur der Ringzone sowie v(T_Q) und v(T_z) die zugehörigen Abscheidegeschwindigkeiten, so muß man gemäß der Erfindung dafür sorgen, daß die Differenz v(T_z)-v(T_Q) positiv ist.A deposition in which layers of different thicknesses spontaneously arise on the respective areas due to different heating of adjacent areas of the carrier surface is possible because the rate of deposition from a given reaction gas is generally a temperature-dependent variable. At least one temperature range exists in which the deposition rate also increases with increasing temperature. In many cases - especially when using silicon halides or germanium halides as active components of the reaction gas - there is also a range in which the deposition rate decreases with increasing temperature. If T is the normal temperature of the support surface and T _{2 is} the temperature of the ring zone and v (T _Q ) and v (T _z ) are the associated deposition rates, one must, according to the invention, ensure that the difference v (T _z ) -v ( T _Q ) is positive.

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Im Interesse einer leichten Abtrennbarkeit der die Rohre bildenden Schichten von dem aus Kohlenstoff, inabesondere Graphit, bestehenden Träger wählt man im Falle der Verwendung von Silicium als Material für die herzustellenden Rohre eine Abscheidungstemperatur, die unterhalb von 1200° C liegt. Unter dieser Voraussetzung ist für die im Falle der Siliciumabecheidung üblichen, aus H₂ und SiHCl, bzw. H₂ und SiCl. bestehenden Reaktionsgase die Ableitung der Abscheidegeschwindigkeit von der Temperatur positiv. Dann muß die Temperatur T_g höher als die Temperatur T_Q gewählt sein, wobei eine Temperaturdifferenz von etwa 50° G zwischen der Ringzone und der niedriger temperierten übrigen Trägeroberfläche erwünscht ist. Biese Temperaturen lassen sich leicht, z.B. mit einem optischen Pyrometer oder einer Infrarotzelle, einstellen und überwachen. Beispielsweise wird im Falle der Abscheidung von Silicium aus einem Reaktionsgas mit 10 Mol# SiHCl-, (Rest Wasserstoff) eine Temperatur T_n von 1120° C und für T_ eine solche von 1180° C eingestellt« Auch im Falle der Verwendung von SiCl. mit Wasserstoff als Reaktionsgas können ähnliche Temperaturen angewendet werden. Das Reaktionsgas enthält dann zweckmäßig 5-6 Mol# SiCl..In the interest of easy separability of the layers forming the tubes from the support made of carbon, in particular graphite, a deposition temperature below 1200 ° C. is chosen when silicon is used as the material for the tubes to be produced. Under this prerequisite is for the usual in the case of silicon _{deposition, from H 2} and SiHCl, or H ₂ and SiCl. Existing reaction gases the derivation of the deposition rate from the temperature is positive. _{Then the temperature T g} must be selected to be higher than the temperature T _Q , a temperature difference of about 50 ° G between the ring zone and the rest of the support surface, which is at a lower temperature, is desired. These temperatures can easily be set and monitored, for example with an optical pyrometer or an infrared cell. For example, in the case of the deposition of silicon from a reaction gas with 10 moles of SiHCl-, (remainder hydrogen), a temperature T _n of 1120 ° C. and a temperature of 1180 ° C. for T_ is set. Also in the case of using SiCl. with hydrogen as the reaction gas, similar temperatures can be used. The reaction gas then appropriately contains 5-6 mol # SiCl ..

Es muß aber auch der Fall berücksichtigt werden, daß die Ringzone an der Trägeroberfläche eine niedrigere Temperatur aufweisen kann als die übrige Trägeroberfläche und dennoch die Erzielung einer spontanen Verdickung des entstandenen Halbleiterrohres an der Ringzone möglich ist. Das trifft immer dann zu, wenn die Abscheidegeschwindigkeit im Temperaturbereich der Trägeroberfläche einen negativen Wert ihrer Ableitung nach der Temperatur aufweist.However, the case must also be taken into account that the ring zone on the support surface can have a lower temperature than the rest of the carrier surface and yet the achievement of a spontaneous thickening of the resulting semiconductor tube on the Ring zone is possible. This always applies when the deposition rate has a negative value of its derivative according to temperature in the temperature range of the support surface.

Für die nun folgenden Ausführungen wird angenommen, daß diese Ableitung einen positiven Wert hat.For the following explanations it is assumed that this derivative has a positive value.

Eine zur Durchführung der Erfindung dienende AbscheidungBvorriohtung kann in zweierlei Weise ausgestaltet sein:A deposition device for carrying out the invention can be designed in two ways:

1. Bei Verwendung eines rohrförmigen, durch direkten Stromdurchgang (Gleichstrom oder Niederfrequenz) erhitzten Trägers genügt eine ringförmige Verdünnung seiner Wand. Die Verdünnung bewirkt automatisch, daß der Träger sich an dieser Stelle stärker erhitzt als die die normale Stärke aufweisenden Teile der Trägerwand. Verwendet man dann ein Reaktionsgas, das das Silicium oder sonstige1. When using a tubular, through direct current passage (Direct current or low frequency) heated carrier, an annular thinning of its wall is sufficient. The dilution causes automatically that the carrier heats up more strongly at this point than the parts of the carrier wall having the normal thickness. If you then use a reaction gas, the silicon or other

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Halbleitermaterial bei der höheren Temperatur der Ringzone rascher als an den kälteren, die normale Wandstärke aufweisenden Teilen des rohrförmigen Trägers abscheidet, so wird das sich bildende Rohr an der Ringzone ohne weiteres Zutun eine größere Wandstärke als an den übrigen Teilen erhalten.Semiconductor material faster at the higher temperature of the ring zone than is deposited on the colder parts of the tubular carrier that have the normal wall thickness, the resulting Tube received a greater wall thickness at the ring zone than on the other parts without further action.

2. Bei Verwendung einer Fremdbeheizung, z.B. einer im Innern2. When using external heating, e.g. one inside

eines rohrförmigen Trägers angeordneten Heizwendel oder einer den rohrförmigen Träger von außen konzentrisch umgebenden Heizwendel bzw. Induktionsspule, kann man die eingestrahlte Energie auf die gewünschten ringförmigen Zonen der Trägeroberfläche stärker als auf die normale Stärke aufweisenden Teile konzentrieren. Beispielsweise ist die besagte Spule oder Wendel unmittelbar oberhalb (bzw. unterhalb) der stärker zu erhitzenden Ringzone dichter gewickelt, so daß dort im Betrieb die Temperatur größer als die der übrigen Trägeroberfläche wird.a tubular support arranged heating coil or a heating coil concentrically surrounding the tubular support from the outside or induction coil, the radiated energy can be applied more strongly to the desired annular zones of the carrier surface than focus on normal strength parts. For example, said coil or helix is immediately above (or below) the ring zone to be heated more tightly wound, so that there the temperature is greater than that during operation the rest of the support surface.

Dem Fall 1 entspricht die aus Figur 1 ersichtliche Ausgestaltung. Sie hat gegenüber der Möglichkeit den Vorteil der besseren Reproduktion der Ringzone. Wesentlich für diese Ausgestaltung ist außerdem die Kontaktierung des rohrförmigen Trägers 1. Diese erfolgt an einem Ende durch eine den Träger ringförmig kontaktierende Elektrode 7, z.B. aus Graphit oder Metall, am anderen Ende über eine den Träger 1 deckelartig abschließende Brücke 2 aus leitendem Material, insbesondere ebenfalls aus Graphit. Dieser Deckel stellt die leitende Verbindung mit einem zweiten Leiter 3 her, der innerhalb des Trägers 1 und konzentrisch zu ihm angeordnet ist und somit mit ihm eine koaxiale Doppelleitung bildet. Der Innenleiter 3 ist durch die rohrförmige Elektrode 7 isoliert hindurchgeführt und mit einer Elektrode 6, z.B. aus Metall, kontaktiert. Diese Anordnung ist in einem (nicht dargestellten) Reaktionsgefäß angeordnet, beispielsweise derart, daß der Träger mittels der Elektrode 7 in oder an der Wand des Reaktionsraums befestigt ist, so daß der Träger 1 fingerartig in diesen hineinragt.The embodiment shown in FIG. 1 corresponds to case 1. Compared to the possibility, it has the advantage of better reproduction the ring zone. The contacting of the tubular carrier 1 is also essential for this embodiment. This takes place at one end by an electrode 7, for example made of graphite or metal, which makes ring-shaped contact with the carrier, and at the other end a bridge 2, which closes the carrier 1 like a cover, made of conductive material, in particular also made of graphite. This lid represents the conductive connection with a second conductor 3, which is arranged within the carrier 1 and concentric to it and thus forms a coaxial double line with it. The inner conductor 3 is passed through the tubular electrode 7 in an insulated manner and with an electrode 6, e.g. made of metal. This arrangement is arranged in a reaction vessel (not shown), for example in such a way that the carrier is fastened by means of the electrode 7 in or on the wall of the reaction chamber, so that the Carrier 1 protrudes like a finger into this.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kontaktierung des rohrförmigen Trägers sichert eine besonders gleichmäßige Temperatur der Trägeroberfläche in azimutaler Beziehung. Die Gleichmäßigkeit der Temp '/atur in axialer Beziehung ist .mit Ausnahme der erwähnten RingzcKien ebenfalls gewährleistet.The contacting shown in Figures 1 and 2 of the tubular The carrier ensures a particularly uniform temperature of the carrier surface in azimuthal relationship. The evenness of the Temp '/ atur is in axial relation, with the exception of those mentioned RingzcKien also guaranteed.

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Der Erfindung entspricht nun die Maßnahme, daß die sonst eine homogene Stärke aufweisende Wand des rohrförmigen Trägers 1 lokal mindestens eine ringförmige Stelle minderer Wandstärke aufweist. Diese liegt bevorzugt dort, wo das Ende des Rohres abgeschieden werden soll. Die ringförmige Zone verminderter Wandstärke des Trägers 1 ist in Pig. 1 mit 4 bezeichnet. Dort erhitzt sich der Träger am meisten, wenn er durch direkt in ihm fließenden Gleich- oder Wechselstrom aufgeheizt wird. Bei Verwendung eines derartigen Reaktionsgases, bei dem die Abscheidegeschwindigkeit an dem stärker erhitzten Teil 4 der Trägerwand größer als an den übrigen Teilen der Trägeroberfläche wird, erhält die sich abscheidende Halbleiterschicht 5 spontan einen wulstartig verdickten Teil 9 auf dem Teil 4· Bei entsprechender Bemessung der deckelartigen Brücke 2 erhitzt sich diese ebenfalls so weit, daß sich die Abscheidung 5 auch über die Stirnfläche des durch den Träger und die Brücke 2 gebildeten Fingers erstreckt. Das entstehende Rohr hat dann die Gestalt eines zylindrischen Bechers. Die Abscheidung eines ringförmigen Wulstes entsprechend dem Wulst 9 an anderen Stellen der Trägeroberfläche, z. B. in der Nähe des Dekkels 2, empfiehlt sich vor allem dann, wenn an diesen Stellen das Rohr zerschnitten werden soll.The invention corresponds to the measure that the wall of the tubular carrier 1, which is otherwise homogeneous in thickness, is localized has at least one annular point of reduced wall thickness. This is preferably where the end of the tube is deposited shall be. The annular zone of reduced wall thickness of the carrier 1 is in Pig. 1 denoted by 4. There heats up the wearer most when it is heated by direct or alternating current flowing directly in it. When using a such reaction gas, in which the deposition rate on the more heated part 4 of the support wall is greater than on the remaining parts of the carrier surface, the semiconductor layer 5 which is deposited spontaneously acquires a bead-like, thickened shape Part 9 on part 4 · If the cover-like bridge 2 is dimensioned accordingly, it will also heat up to such an extent that the deposit 5 also extends over the end face of the finger formed by the carrier and the bridge 2. The emerging The tube then has the shape of a cylindrical cup. The deposition of an annular bead corresponding to the bead 9 begins other locations on the support surface, e.g. B. near the lid 2, is particularly recommended if the pipe is to be cut at these points.

Für Silicium als Halbleitermaterial wird man zweckmäßig für dieFor silicon as a semiconductor material, one is expedient for the

Differenz T-T Absolutwerte von etwa 15 - 150° C einstellen. Im ζ οSet the difference T-T absolute values of approx. 15 - 150 ° C. in the ζ ο

Beispielsfall der Figuren 1 und 2 beträgt die normale Wandstärke des Trägers 1 etwa 2 - 5 mm, der Abstand voe Innenleiter 3 etwa 2 - 10 mm. Das Ausmaß der Einschnürung 8 bzw. der Reduzierung der Wandstärke an der Stelle 4 richtet sich nach der gewünschten Temperaturdifferenz zwischen T„ und T_. Zu bemerken ist noch,In the example of Figures 1 and 2, the normal wall thickness of the carrier 1 is about 2-5 mm, the distance from the inner conductor 3 is about 2 - 10 mm. The extent of the constriction 8 or the reduction in the wall thickness at the point 4 depends on the desired Temperature difference between T "and T_. It should also be noted

ζ οζ ο

daß entsprechende Temperaturunterschiede zwischen der Ringzone an der Abseheidungsfläche und der übrigen Trägeroberfläche auch durch einen ringförmigen Wulst des Trägers (führt zu einer lokalen Temperaturverminderung) bzw. des Innenleiters 3 (führt ebenfalls zu einer lokalen Temperaturverminderung) erzielt werden kann. Hier muß man dafür sorgen, daß die Abseheidegeechwindigkeit bei wachsender Temperatur der Trägeroberfläche kleiner wird.that corresponding temperature differences between the ring zone on the Abseidungsfläche and the rest of the support surface as well by an annular bead of the carrier (leads to a local temperature reduction) or of the inner conductor 3 (also leads to to a local temperature reduction) can be achieved. Here you have to make sure that the separation speed becomes smaller as the temperature of the support surface increases.

Auch bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung bildet der rohrförmige Träger 1 den Außenleiter eines koaxialen Doppelleitunge-Also in the arrangement shown in FIG. 2, the tubular Carrier 1 the outer conductor of a coaxial double line

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systems. Nur kommt hier die Ringzone 4 verminderter Wandstärke des Trägers 1 zum Portfall. Statt dessen ist eine ringförmige Einschnürung 8 des Innenleiters 3 vorgesehen. Diese erhitzt sich bei Stromfluß (Gleichstrom oder niederfrequenter Wechselstrom) stärker als der übrige gleichmäßig zylindrische Teil des Innenleiters Sorgt man nun dafür, daß der Abstand des Innenleiters 3 vom Träger 1 sowie die Wandstärke des Trägers 1 so gering ist, daß der der Einschnürung 8 unmittelbar gegenüberliegende Teil der äußeren Trägeroberfläche ebenfalls merklich heißer als die übrige Oberfläche des Trägers 1 wird, so hat man an der Abscheidungsflache des Trägers 1 ebenfalls eine Ringzone erhöhter Temperatur. Bei entsprechend abgestimmter Wahl des Reaktionsgases bildet sich dort ebenfalls eine ringförmige wulstartige Verdickung 9 der rohrförmigen Abscheidung 5.systems. Only here comes the ring zone 4 of reduced wall thickness vehicle 1 to port case. Instead, an annular constriction 8 of the inner conductor 3 is provided. This heats up at Current flow (direct current or low-frequency alternating current) stronger than the rest of the evenly cylindrical part of the inner conductor One now ensures that the distance between the inner conductor 3 from the carrier 1 and the wall thickness of the carrier 1 is so small that the the part of the outer support surface immediately opposite the constriction 8 is also noticeably hotter than the rest of the surface of the carrier 1, one has at the deposition surface of the carrier 1 also has a ring zone of elevated temperature. If the reaction gas is selected accordingly, it forms there likewise an annular bead-like thickening 9 of the tubular deposit 5.

Zu bemerken ist noch, daß der rohrförmige Träger 1 während des Abscheidevorgangs von einem isolierenden Kühlmittel, insbesondere einem Wasserstoffstrom oder Inertgasstrom, durchflossen werden kann. Zu diesem Zweck kann die ringförmige Elektrode 7 der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnungen zur gleichen Zeit als Eintrittsstelle für das Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen den beiden Leitern 1 und 3 dienen. Um das Kühlmittel wieder aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Leitern herauszuführen, kann der Innenleiter 3 ebenfalls ringförmig ausgestaltet sein. Er weist dann unmittelbar in der Nähe des Abschlußdeckels 2 - zweckmäßig symmetrisch verteilte - öffnungen auf, durch die das zwischen den beiden Leitern 1 und 3 strömende Kühlgas in das Innere des Trägers 3 gelangen und von dort aus weiter abgeführt werden-kann. Wird als Kühlgas ein für das Reaktionsgas unschädliches Gas verwendet, so kann statt dessen das Kühlgas durch im Deckel 2 angebrachte öffnungen in den Reaktionsraum eingelassen werden und strömt dann mit dem verbrauchten Reaktionsgas ab.It should also be noted that the tubular carrier 1 during the deposition process can be flowed through by an insulating coolant, in particular a stream of hydrogen or an inert gas stream. For this purpose, the ring-shaped electrode 7 of the arrangements shown in FIGS. 1 and 2 can be used as an entry point at the same time serve for the coolant in the space between the two conductors 1 and 3. To get the coolant back out of the To lead out the space between the two conductors, the inner conductor 3 can also be designed in a ring shape. He knows then in the immediate vicinity of the cover 2 - useful symmetrically distributed - openings through which the cooling gas flowing between the two conductors 1 and 3 into the interior of the carrier 3 arrive and can be carried away from there. If a gas that is harmless to the reaction gas is used as the cooling gas, instead, the cooling gas can be admitted into the reaction space through openings made in the cover 2 and flows then with the consumed reaction gas.

Wie bereits erwähnt, ist eines der Hauptanwendungsgebiete der auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens entstandenen Halbleiterrohre der Einsatz als Behandlungegefäße bei der Fertigung von Halbleitervorrichtungen. Zu dieses Zweck ist das mit den zu behandelnden Halbleiterkörpern, insbesondere Halbleiterscheiben, bestückte Halbleiterrohr in einem weiteren Behandlungsgefäß angeordnet, in welchem dann die erforderliche BehandlungsatmoephäreAs already mentioned, one of the main areas of application is the semiconductor tubes produced on the basis of the method according to the invention use as treatment vessels in the manufacture of semiconductor devices. For this purpose is the one to be treated Semiconductor bodies, in particular semiconductor wafers, assembled semiconductor tubes arranged in a further treatment vessel, in which then the required treatment atmosphere

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oder Vakuum erzeugt wird. In dieser Umgebung wird dann das Rohr, z.B. induktiv oder auch unter Verwendung ringförmiger Anschlußelektroden, die auf die verdickten Rohrenden aufgezogen werden, auf die Behandlungstemperatur erhitzt.or vacuum is created. In this environment, the pipe is then, for example, inductively or using ring-shaped Connection electrodes, which are drawn onto the thickened pipe ends, are heated to the treatment temperature.

Ist die Trägerwandung an den beschriebenen ringförmigen Einschnürungen oder Ausstülpungen, an denen die verdickten Rohrteile abgeschieden werden sollen, gleichförmig und außerdem auch dort der Träger exakt zylindrisch, so wird auch das abgeschiedene Rohr an den entstandenen Wulsten gleichförmig und zylindrisch sein. Diese Eigenschaft gestattet eine Zuleitung und gegebenenfalls auch eine Ableitung für Behandlungsgase direkt an das Halbleiterrohr anzuschließen, wobei der wulatartig verdickte Teil an den Enden des Halbleiterrohres gegebenenfalls mit einem Schliff versehen und direkt auf ein als Zuleitung bzw. Ableitung dienendes Quarzrohr aufgesetzt oder dieses in das Silioiumrohr eingepaßt ist.Is the support wall on the described annular constrictions or protuberances on which the thickened pipe parts are to be deposited, uniformly and furthermore there, too, the carrier is exactly cylindrical, so the separated tube is also uniform and at the resulting bulges be cylindrical. This property allows a supply and possibly also a discharge for treatment gases to be connected directly to the semiconductor tube, the bulge-like thickened part at the ends of the semiconductor tube, if necessary provided with a ground joint and placed directly on a quartz tube serving as a supply or discharge line or this is fitted into the silicon tube.

Besteht das Behandlungsrohr aus einem hinreichend widerstandsfähigen Halbleitermaterial, z.B. aus Silicium oder Siliciumcarbid, so kann auf das äußere Behandlungsgefäß ganz verzichtet werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, das Halbleiterrohr vor seiner Inbetriebnahme mit einem Schutzüberzug aus einem thermisch und chemisch beständigen Material zu versehen, das einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silicium hat. Als solches Material kommt beispielsweise Tantal, Molybdän, Wolfram, Siliciumcarbid oder SiOp in Frage. Schichten dieser Stoffe lassen sich entweder durch pyrolytische Abscheidung aus der Gasphase oder durch elektrolytische Abscheidung an der Außenfläche des Siliciumrohres aufbringen. Einer Verunreinigung der zu behandelnden Halbleiterscheiben im Innern des Siliciumrohres durch das Überzugsmaterial läßt sich - falls eine solche überhaupt zu befürchten ist durch eine entsprechende Dicke des Rohres begegnen.If the treatment tube consists of a sufficiently resistant one Semiconductor material, e.g. made of silicon or silicon carbide, this means that the outer treatment vessel can be dispensed with entirely. In this case, it is recommended to use the semiconductor tube before commissioning with a protective cover to provide a thermally and chemically resistant material that has a similar coefficient of thermal expansion like silicon has. Such a material is, for example, tantalum, molybdenum, tungsten, silicon carbide or SiOp. Layers of these substances can be created either by pyrolytic deposition from the gas phase or by electrolytic deposition Apply to the outer surface of the silicon tube. A contamination of the semiconductor wafers to be treated in the interior of the silicon tube through the coating material can - if such is to be feared through encounter a corresponding thickness of the pipe.

14 Patentansprüche
2 Figuren14 claims
2 figures

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Claims (14)

PatentansprücheClaims .)) Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Körpern aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, bei dem ein stab- oder rohrförmiger Träger aus Kohlenstoff in einem zur Abscheidung des betreffenden Halbleiters befähigten Reaktionsgas erhitzt wird, so daß sich die Mantelfläche des Trägers mit einer Schicht des Halbleiters überzieht, die nach Entfernung des Trägers das gewünschte Rohr bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Mantelfläche des Trägers längs mindestens einer ringförmigen Zone, abweichend von der übrigen Mantelfläche des Trägers, derart erhitzt wird, daß bei der Abscheidung spontan längs der Ringzone eine ringförmige Verdickung des sich an der Oberfläche des Trägers bil- ) denden Rohres entsteht..)) A method for producing tubular bodies made of semiconductor material, in particular silicon, in which a rod-shaped or tubular carrier made of carbon is heated in a reaction gas capable of depositing the relevant semiconductor, so that the outer surface of the carrier and a layer of the semiconductor which forms the desired tube after removal of the carrier, characterized in that the cylindrical outer surface of the carrier is heated along at least one annular zone, different from the rest of the outer surface of the carrier, in such a way that an annular thickening spontaneously occurs along the annular zone during the deposition the Denden located on the surface of the carrier education) tube is formed. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Ränder des herzustellenden Rohres eine solche Verdikkungsstelle erhalten.2.) The method according to claim 1, characterized in that at least the edges of the pipe to be produced receive such a thickening point. 3.) Verfahren nach Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine beabsichtigte Auftrennstelle eine derartige Verdickung erfährt.3.) Method according to Anspmch 1 or 2, characterized in that a intended separation point experiences such a thickening. 4.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des rohrförmigen, durch direkten Stromdurchgang zu beheizenden Trägers eine ringförmige Verdünnung aufweist, so daß bei Inbetriebnahme eine ringförmige Zone höherer Temperatur als die der übrigen r Teile der Wand des rohrförmigen Trägers entsteht.4.) Device for performing the method according to any one of claims 1-3, characterized in that the wall thickness of the tubular carrier to be heated by direct current passage has an annular thinning, so that when starting up an annular zone of higher temperature than that of the other r Parts of the wall of the tubular support are created. 5.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des rohrförmigen, durch direkten Stromdurchgang zu beheizenden Trägers eine ringförmige Verdickung aufweist, so daß bei Inbetriebnahme eine ringförmige Zone niedrigerer Temperatur als die der übrigen Teile der Wand des rohrförmigen Trägers entsteht.5.) Device for performing the method according to one of the claims 1-3, characterized in that the wall of the tubular support to be heated by a direct passage of current is an annular one Has thickening, so that when starting up an annular zone of lower temperature than that of the other parts of the Wall of the tubular support is created. 6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine inhomogene Ausbildung einer den ohrförmigen Träger von außen oder innen her beheizenden Heiz-6.) Device for performing the method according to one of the claims 1-3, characterized by an inhomogeneous design of a heating element that heats the ear-shaped support from the outside or inside VPA 9/110/0109 - 9 -VPA 9/110/0109 - 9 - 209827/0U8209827 / 0U8 Heizvorrichtung, derart, daß an der Abseheidungsflache des rohrförmigen Trägers mindestens eine lokale ringförmige Zone mit einer höheren oder niedrigeren Temperatur als die der übrigen Trägeroberfläche entsteht.Heating device, such that on the Abseidungsflache of the tubular Support at least one local annular zone with a higher or lower temperature than that of the rest Carrier surface is created. 7.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger den Außenleiter einer konzentrischen elektrischen Doppelleitung bildet, der an seiner Stirnfläche mit der Stirnfläche des Innenleiters der Doppelleitung über eine deckelartige Brücke aus leitendem Material, insbesondere aus Kohlenstoff, verbunden ist.7.) Device for performing the method according to one of the claims 1-3, characterized in that the tubular carrier forms the outer conductor of a concentric double electrical line, at its end face with the end face of the inner conductor of the double line via a cover-like bridge made of conductive Material, in particular made of carbon, is connected. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter einen ringförmigen, gegen den den Außenleiter bildenden Träger vorspringenden Wulst aufweist.8.) Device according to claim 7, characterized in that the inner conductor has an annular bead projecting against the carrier forming the outer conductor. 9.) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter eine ringförmige Einschnürung aufweist.9.) Device according to claim 7, characterized in that the inner conductor has an annular constriction. 10.) Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Trägers 2 - 10 mm, der Abstand zwischen dem Innenleiter und dem ihn umgebenden, als Träger dienenden Außenleiter 0,5 - 2 mm bzw. an der Einschnürungsstelle des Innenleiters 3 - 6 mm beträgt.10.) Device according to claim 9 »characterized in that the wall thickness of the carrier 2 - 10 mm, the distance between the inner conductor and the outer conductor that surrounds it and serves as a carrier 0.5 - 2 mm or at the point of constriction of the inner conductor 3 - 6 mm. 11.) Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung des Reaktionsgases und die Temperaturen der Trägeroberfläche so eingestellt werden, daß bei weiter steigender Temperatur an der Trägeroberfläche eine Erhöhung der Abscheidegeschwindigkeit stattfindet .11.) Method for operating a device according to one of the claims 4-10, characterized in that the composition of the reaction gas and the temperatures of the support surface are adjusted that as the temperature rises further on the support surface, an increase in the deposition rate takes place . 12.) Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschaffenheit des Reaktionsgases und die Temperaturen der Trägeroberfläche so eingestellt werden, daß bei weiterer Steigerung dieser Temperaturen eine Verminderung der Abscheidegeschwindigkeit eintritt.12.) Method for operating a device according to one of the claims 4-10, characterized in that the nature of the reaction gas and the temperatures of the support surface are adjusted that a further increase in these temperatures leads to a reduction in the deposition rate. VPA 9/110/0109 - 10 -VPA 9/110/0109 - 10 - 209827/0U8209827 / 0U8 13.) Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger während des Abscheidebetriebs von einem isolierenden Kühlmittel, insbesondere einem inerten Kühlgas wie Wasserstoff, durchströmt wird.13.) Method according to claim 11 or 12, characterized in that the tubular support during the separation operation of an insulating coolant, in particular an inert cooling gas such as Hydrogen, is flowed through. 14.) Verwendung eines nach den Ansprüchen 1-13 hergestellten Rohres zur Behandlung von Halbleiterscheiben, indem an den verdickten Enden des Rohres eine Anschlußleitung, insbesondere über einen an der verdickten Stelle erzeugten Schliff angebracht und angepaßt wird.14.) Use of a tube produced according to claims 1-13 for the treatment of semiconductor wafers, in that a connection line, in particular via a at the thickened point produced cut is attached and adapted. VTA 9/110/0109VTA 9/110/0109 209827/0U8209827 / 0U8