DE2253410C3 - Process for the production of tubes for diffusion processes in semiconductor technology - Google Patents

Process for the production of tubes for diffusion processes in semiconductor technology

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DE2253410C3 DE19722253410 DE2253410A DE2253410C3 DE 2253410 C3 DE2253410 C3 DE 2253410C3 DE 19722253410 DE19722253410 DE 19722253410 DE 2253410 A DE2253410 A DE 2253410A DE 2253410 C3 DE2253410 C3 DE 2253410C3
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rohren für Diffusionsprozesse in der Halbleitertechnik durch Abscheiden von Silicium oder Siliciumcarbid aus einer gasförmigen Silicium- oder Silicium-Kohlenstoff-Verbindung auf der Oberfläche eines erhitzten, als Hohlkörper ausgebildeten Trägerkörpers aus Graphit und anschließendes Entfernen des Trägerkörpers.The present invention relates to a method for Manufacture of tubes for diffusion processes in semiconductor technology by depositing silicon or Silicon carbide from a gaseous silicon or silicon-carbon compound on the surface a heated, designed as a hollow body support body made of graphite and then removing the Carrier body.

Zum Eindiffundieren von Dotierungsstoffen in Halbleiterkörper werden Quarzrohre oder Quarzampullen verwendet, welche in einem Rohrofen auf die Diffusionstemperatur erhitzt werden. Bei der Verwendung von Quarzrohren oder -ampullen ergibt sich — ebenso wie bei der Verwendung eines Graphitrohres für Diffusionsprozesse — das Problem, daß die Halbleiterkristallscheiben nicht mit dem Rohmaterial in Berührung kommen dürfen. Außerdem haben Quarzrohre den Nachteil, daß die Diffusionstemperatur auf etwa 1200° C beschränkt ist, denn bei dieser Temperatur wird Quarz bereits weich. Des weiteren erfordert die Verwendung von Quarzrohren für Diffusionszwecke besondere Diffusionsöfen, da Quarz weder durch eine direkte Beheizung noch durch Induktion aufgeheizt werden kann.Quartz tubes or quartz ampoules are used to diffuse dopants into semiconductor bodies used, which are heated in a tube furnace to the diffusion temperature. When using of quartz tubes or ampoules results - as well as when using a graphite tube for Diffusion processes - the problem that the semiconductor crystal wafers must not come into contact with the raw material. In addition, quartz tubes have the Disadvantage that the diffusion temperature to about 1200 ° C is limited, because at this temperature quartz already becomes soft. It also requires the use of quartz tubes for diffusion purposes special diffusion furnaces, since quartz neither through a direct Heating can still be heated by induction.

In der deutschen Auslegeschrift 11 09 142 wird ein Verfahren zum Herstellen geformter Halbleitermaterialkörper beschrieben, bei dem das Halbleitermaterial, z.B. Silicium, aus der Gasphase in fester und polykristalliner Form auf einem Trägerkörper aus Quarzglas abgeschieden wird, wobei als Zwischenschicht eine Kohlenstoffschicht aufgebracht wird. Das entstandene Siliciumrohr wird nach Beendigung der Abscheidung aus dem Quarzglasrohr ausgestoßen. Für den Abscheidungsprozeß wird als Abscheidefläche nicht nur die Innenwand, sondern auch die Außenwand des Quarzrohres verwendetIn the German Auslegeschrift 11 09 142 a A method for producing shaped semiconductor material bodies described, in which the semiconductor material, e.g. silicon, from the gas phase in solid and polycrystalline form on a carrier body Quartz glass is deposited, with a carbon layer being applied as an intermediate layer. That The resulting silicon tube is ejected from the quartz glass tube after the deposition has ended. For the deposition process is not used as a deposition surface only the inner wall, but also the outer wall of the quartz tube is used

Aus dem deutschen Patent 18 05 970 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von insbesondere ausFrom the German patent 18 05 970 another method for the production of in particular from

3030th

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65 Silicium bestehenden Hohlkörpern zu entnehmen, wobei statt eines Quarzrohres als Abscheideflache für Halbleitermaterial die Mantelfläche eines Graphitrohres oder Graphitstabes verwendet wird. Der Trägerkörper wird dann ohne Zerstörung der aufgebrachten Halbleitermaterialschicht entfernt und das so hergestellte Rohr für Diffusionsprozesse verwendet Ein solches Rohr hat die Eigenschaften, daß es höhere Temperaturen verträgt als etwa ein Rohr aus Quarz oder Graphit, wodurch sich der Diffusionsvorgang zur Herstellung von Halbleiterbauelementen erheblich beschleunigen läßt65 silicon existing hollow bodies can be taken, with instead of a quartz tube as a separation surface for Semiconductor material the outer surface of a graphite tube or graphite rod is used. The carrier body is then removed without destroying the applied semiconductor material layer and what is produced in this way Pipe used for diffusion processes Such a pipe has the properties that it is higher Temperatures can be tolerated as a tube made of quartz or graphite, which increases the diffusion process Can significantly accelerate the manufacture of semiconductor components

Die vorliegende Erfindung befaßt sich ebenfalls mit der Herstellung eines aus Silicium oder Siliciumcarbid bestehenden Hohlkörpers für Diffusionsprozesse, wobei die Herstellung dieses Hohlkörpers gegenüber dem in dem deutschen Patent 18 05 970 beschriebenen Verfahren vereinfacht und gegenüber dem in der deutschen Auslegeschrift 11 09 142 beschriebenen Verfahren verbessert wird.The present invention is also concerned with making one from silicon or silicon carbide existing hollow body for diffusion processes, the production of this hollow body compared to the in the German patent 18 05 970 simplified and compared to the method described in the German Auslegeschrift 11 09 142 described method improved will.

Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innemantelfläche des durch Anlegen an eine Spannungsquelle auf die Abscheidetemperatur erhitzten Trägerkörpers abgeschieden und nach dem Abscheiden der Trägerkörper in einer konzentrierten, stark oxydierenden Säure abgelöst wirdThe method according to the teaching of the invention is characterized in that on the inner jacket surface of the carrier body heated to the deposition temperature by application to a voltage source and after the separation of the carrier body is detached in a concentrated, strongly oxidizing acid will

Die Schichtstärke der im Inneren des Graphitträgerkörpers abgeschiedenen Halbleitermaterialschicht wird auf mindestens 1 mm eingestelltThe layer thickness of the semiconductor material layer deposited in the interior of the graphite carrier body is set to at least 1 mm

Als Ausgangsverbindung für das abgeschiedene Halbleitermaterial hat sich bei der Herstellung von Siliciumhohlkörpern Silicochloroform als günstig erwiesen; zur Herstellung von aus Siliciumcarbid bestehenden Hohlkörpern wird MonomethyltrichlorsUan verwendetThe starting compound for the deposited semiconductor material has proven itself in the production of Silicon hollow bodies Silicochloroform proved to be favorable; Monomethyltrichloroan is used to manufacture hollow bodies made of silicon carbide

Die gasförmigen Halbleiterverbindungen werden mit einem Trägergas, insbesondere aus Wasserstoff bestehend, gemischt der auf ca. 1100 bis 12000C erhitzten Abscheidefläche zugeführt und dort thermisch zersetztThe gaseous semiconductor compounds are mixed with a carrier gas, in particular consisting of hydrogen, fed to the deposition surface heated to approx. 1100 to 1200 ° C. and are thermally decomposed there

Die Durchführung des Verfahrens nach der Lehre der Erfindung geschieht in einer Vorrichtung mit einem rohrförmigen Hohlkörper, der mit Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnung versehen und mit einer Quelle für eine gasförmige Siliciumverbindung verbunden ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der rohrförmige Hohlkörper aus Graphit besteht und beidseitig an den Enden mit Stromanschlüssen versehen ist Um den aus Graphit bestehenden Trägerkörper vor Abbrand während der Materialabscheidung zu schützen, ist vorgesehen, den Hohlkörper in einem, mit Inertgas gespülten Behälter anzuordnen.The implementation of the method according to the teaching of the invention takes place in a device with a tubular hollow body, which is provided with gas inlet and gas outlet openings and with a source for a gaseous silicon compound is connected, which is characterized in that the tubular Hollow body consists of graphite and is provided with power connections on both sides at the ends The support body made of graphite must be protected from burning off during the deposition of the material provided to arrange the hollow body in a container flushed with inert gas.

In der in der Zeichnung befindlichen Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt In ihr ist ein rohrförmiger Graphithohlkörper 1 mit beidseitigen Stromanschlüssen 2 und 3 abgebildet, welcher als Trägerkörper für die Innenabscheidung des Halbleitermaterials verwendet wird. Zu diesem Zweck ist das Graphitrohr 1 mit einer Reaktionsgaszuführung 4 und einer Abgasabführung 5 versehen. Zum Schutz des glühenden Graphitkörpers 1 während der Materialabscheidung wird er an seiner Mantelfläche 6 durch ein ihn umgebendes Quarzrohr 7 mit Inertgasspülung (Pfeil 8) geschützt Im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in die Gaseinlaßöffnung 4 gasförmiges Silicochloroform (SiHCb) mit Wasserstoff gemischt in das Rohrinnere geleitet und dort an der auf ungefähr 11000C erhitzten Innenwand zersetzt und eine reine Süiciumschicht 9 abgeschieden. Nach Erreichen einerThe figure in the drawing shows a device according to the invention. It shows a tubular graphite hollow body 1 with power connections 2 and 3 on both sides, which is used as a carrier body for the internal deposition of the semiconductor material. For this purpose, the graphite tube 1 is provided with a reaction gas inlet 4 and an exhaust gas outlet 5. To protect the glowing graphite body 1 during the material deposition, it is protected on its outer surface 6 by a surrounding quartz tube 7 with inert gas flushing (arrow 8) and decomposed there at the heated to about 1100 0 C inner wall and depositing a pure Süiciumschicht. 9 After reaching a

genügend dick bemessenen Süiciumschicht 9 (mindestens 1 mm stark) wird die gesamte Anordnung abgekühlt und das Graphitrohr 1 vom Siliciumrohr 9 abgetrenntSufficiently thick Siiciumschicht 9 (at least 1 mm thick), the entire arrangement is cooled and the graphite tube 1 is separated from the silicon tube 9

Die auf diese Weise hergestellten Sbichimrohre, welche auch aus Siliciumcarbid bestehen können, sind in hohem MaBe gasundurchlässig und für Diffusionsprczesse in der gesamten Halbleitertechnik verwendbar.The sbichim tubes made in this way, which can also consist of silicon carbide, are to a high degree gas impermeable and for diffusion processes can be used in all semiconductor technology.

Soll ein solches Rohr direkt beheizbar sein, so empfiehlt es sich, seine Mantelfläche mit hochdotiertem Haibleitermaterial zu belegen. Dies kann auch auf die Weise geschehen, daß zunächst im Rohrinnern des Graphitträgerkörpers eine hochdotierte Süiciumschicht abgeschieden wird und darauf dann eine hochreine Süiciumschicht aufgebracht wird, so daß nach Entfernen des Graphitträgerkörpers die Mantelfläche des neugebildeten Siliciumrohres eine hochdotierte Schicht enthältIf such a pipe is to be directly heatable, it is recommended that its outer surface be coated with highly doped To occupy semiconductor material. This can also be done in such a way that first in the pipe interior of the Graphite support body a highly doped SiCium layer is deposited and then a highly pure one Süiciumschicht is applied so that after removal of the graphite support body, the outer surface of the newly formed silicon tube is a highly doped layer contains

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Rohren für Diffusionsprozesse in der Halbleitertechnik durch Abscheiden von Silicium oder Siliciumcarbid aus einer gasförmigen Silicium- oder Silicium-Kohlenstoff-Verbindung auf der Oberfläche eines erhitzten, als Hohlkörper ausgebildeten Trägerkörpers aus Graphit und anschließendes Entfernen des Trägerkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß auf to die Innenmantelfläche des durch Anlegen an eine Spannungsquelle auf die Abscheide temperatur erhitzten Tragerkörpers abgeschieden und nach dem Abscheiden der Trägerkörper in einer konzentrierten stark oxydierenden Säure abgelöst wird.1. Process for the production of tubes for diffusion processes in semiconductor technology by Deposition of silicon or silicon carbide from a gaseous silicon or silicon-carbon compound on the surface of a heated carrier body designed as a hollow body Graphite and subsequent removal of the support body, characterized in that to the inner surface of the heated to the deposition temperature by applying a voltage source Support body deposited and after the deposition of the support body in a concentrated strongly oxidizing acid is replaced. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem rohrförmigen Hohlkörper, der mit Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnung versehen und mit einer Quelle für eine gasförmige Siliciumverbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Hohlkörper aus Graphit besteht und beidseitig an den Enden mit Stromanschlüssen (2,3) versehen ist2. Device for carrying out the method according to claim 1 with a tubular hollow body which has a gas inlet and gas outlet opening is provided and connected to a source of a gaseous silicon compound, characterized in that that the tubular hollow body is made of graphite and on both sides at the ends with Power connections (2,3) is provided 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper in einem mit Inertgas gespülten Behälter (7) angeordnet ist3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the hollow body in one with inert gas flushed container (7) is arranged
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