DE1180069B - Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiter-bauelementen, insbesondere Legierungs-vorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1180 069

Aktenzeichen: S 83275 VIH c / 21 g

Anmeldetag: 16. Januar 1963

Auslegetag: 22. Oktober 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbe-* sondere eine Legierungsvorrichtung, bei der mindestens drei zylindrische oder prismatische, mit ihren Stirnflächen säulenartig aufeinandergestellte querschnittsgleiche Körper, von denen mindestens einer als Behälter für zu bearbeitende Halbkiterkristalle oder Halbleiterlegierungssysteme verwendet ist, durch einen gegen Luft abzuschließenden Behandlungsraum, z. B. durch ein evakuiertes oder mit Schutzgas gefülltes, insbesondere beheiztes Behandlungsgefäß, unmittelbar hintereinander in einer Führung transportiert werden. Nach der Erfindung sind bei einer solchen Vorrichtung sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsstelle für die in Riehtung ihrer Achse zu verschiebenden Körper mindestens drei in der nämlichen Richtung gegeneinander versetzt angeordnete, aus elastischem- Stoff bestehende und als Flachringe geformte Dichtungslippen vorgesehen, die mit ihrem Außenrand mit der Wand des Behandlungsgefäßes gasdicht verbunden sind und an der Mantelfläche der hindairchwandemden Körper dicht anliegen sowie mit einem auf die Höhe der hindurchzuschiebenden Körper derart abgestimmten Abstand hintereinander angeordnet sind, daß während des Betriebes der Vorrichtung stets einer der die Vorrichtung durchwandernden Körper zusammen mit mindestens einer der Dichtungslippen sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsstelle der Körper einen gasdichten Abschluß ergibt.

Zunächst soll das Wesentliche der Erfindung an Hand eines Durchlauflegierungsofens, der in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, beschrieben werden. Die F i g. 2, 3 und 4 beziehen sich auf Einzelheiten des in F i g. 1 dargestellten Legierungsofens.

Bei der Serienfertigung ist man bestrebt, den Legierungsvorgang möglichst unter Verwendung von Durchlauföfen vorzunehmen. Die zu legierenden, aus dem Halbleiterkristall und-dem Legierungsmetall bestehenden Systeme sind dabei zweckmäßig in kapselartigen Legierungsformen untergebracht, die vor allem den mechanischen Schutz der empfindlichen Halbleiterkristalle gewährleisten. Einzelheiten derartiger Legierungsformen sind allgemein bekannt. Hier genügt es, festzustellen, daß es sich um in den meisten Fällen zylindrische, manchmal auch prismatische Körper handelt, wie sie beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch diese hindurchgeschoben werden sollen. Sie bestehen aus einem temperaturbeständigen Stoff, insbesondere einem Metall, Metalloxyd oder aus Graphit. In vielen Fällen sind diese Formen nicht vollständig abgeschlossen, Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, iäjsfeiesendere Legierungsvorrichtung

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Karl Gerhardt Klima,
Dipl.-Ing. Cornelius Noss, München

um Behandlungsgasen den Zutritt zu dem legierenden System oder eine vollständige Entfernung von Gasresten von der Halbleiteroberfläche zu ermöglichen.

Beim Betrieb einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es gewöhnlich so, daß die Säule der durch diese hindurchzuschiebenden Körper aus einer Vielzahl gleichartiger und gleichdimensionierter, insbesondere auch mit gleichem Inhalt versehener Legierungsformen besteht. Lediglich am Anfang und am Schluß des Verfahrens kann die Anwendung blinder, d. h. nicht mit den zu fertigenden Halbleitersystemen bestückter Legierungsformen oder anderer mit diesen formgleicher Hilfskörper zweckmäßig sein. Die Verschiebung der hindurchzuschiebenden Körper kann durch besondere an der Vorrichtung vorgesehene Antriebsmittel bewerkstelligt werden. Es empfiehlt sich jedoch, vor allem dann, wenn die Körper durch Temperaturen mit von der Raumtemperatur erheblich abweichenden Werten laufen sollen, statt dessen die erforderliche Bewegung der Körper einfach dadurch vorzunehmen, daß man immer neue Körper nachschiebt. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Behandlungsgefäß, insbesondere der Legierungsofen, von der Eingangs- bis zur Austrittsstelle der Körper ein gerades, an den Mantelflächen der zu verschiebenden Körper angreifendes System von Gleitführungen besitzt. Auch kann vorteilhaft die Eintrittsstelle der Körper sich vertikal unterhalb der Austrittsstelle befinden, so daß die zu behandelnden Körper von unten nach oben durch die Vorrichtung geschoben werden.

Der in Fig. 1 dargestellte Legierungsofen besteht aus drei vertikal übereinander angeordneten rohr-

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förmigen Behältern 1, 2 und 3, wobei der mittlere, der eigentliche Behandlungsbehälter 2, beheizbar ist. Die beiden äußeren Behälter 1 und 3 dienen zum Einschleusen der 'Legierungsformen und können noch weitere Funktionen ausüben. In ihnen sind die noch zu beschreibenden Dichtungslippen untergebracht. Der Behälter 2 kann evakuiert bzw. von einem Schutzgasstrom durchspült werden. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind in den Figuren nicht dargestellt. Es empfiehlt sich jedoch, die Zufuhr der Schutzgasströme bzw. die Evakuierung über direkt am Behälter 2 vorgesehene Zuführungen und nicht über die als Schleusen dienenden Behälter 1 und 3 vorzunehmen.

Die Führung im mittleren Behälter 2 besteht (mindestens) aus zwei Führungsschienen 4, die — um gleichzeitig die Beheizung des Behälters 2 vornehmen zu können — aus leitendem hitzebeständigem Material, z. B. aus Molybdän oder einem Heizleitermaterial, bestehen und so an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen werden können, so daß sie von dem den Ofen (Behälter 2) beheizenden elektrischen Strom, insbesondere in ifrrer ganzen Länge, durchflossen werden. Durch Stromverzweigungen oder Variation des elektrisch wirksamen Querschnittes der Schienen 4 kann die Temperaturverteilung im Inneren des Ofens jeden gewünschten Verlauf erreichen.

Einzelheiten über die Ausgestaltung der Schienen 4 im Behälter 2, dem eigentlichen Ofen, sind in F i g. 2 dargestellt, die einen Querschnitt durch das System der beiden Gleitschienen 4 zeigt. Die beiden im Beispielsfalle gleich langen und querschnittsgleichen Schienen 4 können entweder bezüglich der Heizstromquelle 25 hintereinander oder parallel geschaltet sein. Bei der in den Figuren dargestellten Vorrichtung ist die parallele Schaltung gewählt, wobei die Schienen 4 mittels der Schrauben 8 und der Distanzierstücke 7 so mechanisch und elektrisch miteinander in Verbindung gehalten sind, daß sie gleichmäßig mit Strom versorgt werden. Der durch die Distanzierstücke 7 und die Schrauben 8 einstellbare Abstand der beiden (parallel zueinander angeordneten) Schienen 4 ist so gewählt, daß die Legierungsformen S stabil (d. h. ohne daß ein Kippen oder Verklemmen möglich ist) zwischen ihnen gerraltert sind, daß aber andererseits die gleitende Bewegung in Achsenrichtung der Legierungsformen 5 in den Schienen nicht behindert wird. Außerdem ist es zweckmäßig, wie in Fig. 2 dargestellt, die Querschnittsform der Schienen so zu wählen, daß sie den Mantel der Legierungsform teilweise umfassen.

Es empfiehlt sich ferner, zwischen den beiden Schienen 4 genügend Raum (z. B. die zwischen den Schienen vorgesehenen Spalte 9) offen zu lassen, damit die Evakuierung bzw. der Zutritt der Behandlungsgase zu den Legterungsformen nicht behindert wird. Zum gleichen Zweck können die Legierungsformen mit Kanälen oder Öffnungen versehen sein, die zu den zu legierenden Systemen im Inneren dieser Legierungsformen führen.

Die beiden Behälter 1 und 3 dienen zum Ein- bzw. Ausschleusen der Legierungsformen 5. Sie sind im Beispielsfalle in gleicher Weise aufgebaut, wobei die aufbauenden Elemente, vom mittleren Behälter aus gesehen, spiegelbildlich angeordnet sind. Es genügt deshalb, Einzelheiten an Hand des Behälters 1 zu erläutern, der in F i g. 3 näher dargestellt ist.

Die Behälter 1 und 3 dienen vor allem der Aufgabe, das Eindringen von atmosphärischer Luft in den mittleren Behälter 2 möglichst zu unterbinden, so daß die Schutzgasversorgung bzw. die Evakuierung des mittleren Behälters genügt, um die während des Betriebes im Inneren des Behälters 2 erforderlichen atmosphärischen bzw. Vakuumbedingungen zu erzeugen.

Genau gesehen sind die beiden Behälter 1 und 3,

ίο wie aus F i g. 3 ersichtlich, durch mehrere ringförmige, dicht aneinandergepreßte Körper gebildet, zwischen denen die Dichtungslippen mit ihrem Außenrand gasdicht eingespannt sind. Die Innenwände dieser ringförmigen Körper dienen gleichzeitig als Führung. Sie können ebenfalls aus leitendem Material bestehen, wenn eine Vorheizung gewünscht ist. Im Interesse der aus elastischem Material bestehenden Dichtungslippen empfiehlt sich eine solche Vorheizung jedoch nicht, wenn diese, was aus Gründen der Abdichtung besonders günstig ist, aus organischem elastischem Material, z. B. Gummi, Kautschuk, Silikongummi od. dgl., bestehen. Im Beispiel der Figur ist eine derartige Beheizung der beiden als Schleusen dienenden Behälter 1 und 3 nicht vorgesehen.

Die flachringförmigen Dichtungslippen können z. B. aus federndem, hitzebeständigem Material oder aus elastischem, gut leitendem Kunststoff, z. B. Teflon oder Gummi, bestehen. Die Durchtrittsöffnungen der Dichtungslippen müssen immer etwas kleiner als der Querschnitt der Legierungsformen 5 sein und diesem in der Gestalt entsprechen. Auf diese Weise wird erreicht, daß sie der Mantelfläche der axial hindurchtretenden Legierungsformen 5 dicht anliegen.

Beim Einschleusen gelangen die in der Eintrittsstelle 10 des unteren Behälters 1 eingeschobenen Legierungsformen 5 zunächst in eine oder mehrere von Schutzgas durchströmte Vorkammern 11, die zusammen mit den ihnen zugeordneten Dichtungslippen 13 eine Spülschleuse bilden. Da die Temperaturbehandlung im Inneren des Ofens 2 unter Schutzgas erfolgen kann, genügt es, mehrere, d. h. mindestens drei Spülkammern im Behälter 1 und gegebenenfalls auch im Behälter 3 vorzusehen. Die Spülung in den Spülkammern 11 erfolgt mittels eines Stromes aus Wasserstoff oder einem inerten Gas. Die Spülkammern 11 in einer Spülschleuse sind ferner bezüglich der Gasströmung mittels eines Rohrsystems 12 so hintereinandergeschaltet, daß das Schutzgas zunächst in die innerste der Kammern 11 und nach dem Durchfließen der Kammern in der Reihenfolge von innen nach außen zuletzt in die äußerste Vorkammer 11 gelangt. Nachdem der Luftsauerstoff weitgehend durch das Schutzgas verdrängt ist, können die Legierungsformen, falls die Wärmebehandlung unter dem gleichen Gas vorgenommen wird, über ein wiederum mindestens aus einer, vorzugsweise aus mehreren Dichtungslippen gebildeten Dichtschleuse in den eigentlichen Ofen 2 eingeführt werden. Der Behälter 3 kann in der gleichen Weise wie der Behälter 1 aufgebaut sein, wobei die Reihenfolge der einzelnen Elemente sowie der Strömung des Schutzgases in der Spülschleuse umgekehrt angeordnet ist.

Soll die Wärmebehandlung der Halbleiterkristalle in den Legierungsformen unter Vakuum stattfinden, so muß das Schutzgas, das in der Spülschleuse durch

in die Legierungsformen eingetreten ist, wieder abgepumpt werden. Dementsprechend ist dann mindestens eine Evakuierungsschleuse im Anschluß an
die Spülschleuse im Behälter 1 und vor der Spülschleuse im Behälter 3 vorzusehen. Es empfiehlt sich,
die Evakuierung der Legierungsformen in mindestens zwei Stufen vorzunehmen, falls im eigentlichen
Ofen ein niedriger Gasdruck (<10-²Torr) vorgesehen ist.

rotierenden Exzenters 23 und einer Feder 24 zeitweise zurückgezogen, so daß je Umdrehung jeweils eine Legierungsform vor die Stirnfläche des Stößels rutscht. Eine Sperre 25 verhindert das Zurückfallen 5 der Legierungsform 5 bei zurückgezogenem Stößel 22. Zum Betrieb der beschriebenen Vorrichtung werden zunächst in die Führung der Vorrichtung eine Säule der zu verwendenden Legierungsformen (zweckmäßig verwendet man zunächst Legierungs-Dementsprechend ist im Falle des in der in F i g. 3 io formen, die nicht mit den Halbleiterkiistallen bedargestellten, als Eintritts- bzw. (in umgekehrter stückt sind) oder ein oder mehrere mit den Legie-Reihenfolge) als Austrittsschleuse vorgesehenen Be- rungsformen querschnittsgleiche Hilfskörper eingehälters 2 bzw. 3 eine Vorevakuierungsstufe 15 und schoben, so daß die Führung von der Eintrittsstelle eine Feinevakuierungsstufe 17 vorgesehen. Nach dem 10 bis zur Austrittsstelle des Behälters 3 vollständig Verlassen der letzten der Spülkammern 11 gelangen 15 von der Säule ausgefüllt ist. Anschließend wird der die Legierungsformen 5 über ein durch eine weitere mittlere Behälter 2 entweder auf das vorgesehene Anzahl hintereinander angeordneter Dichtungs- Vakuum gebracht oder mit der gewünschten Schutzlippen 14 gebildete Dichtschleuse in die Vorevaku- gasatmosphäre gefüllt. Da die vorgesehenen Dichierungskammer 15, in der durch eine laufende tungslippen zusammen mit den Legierungsformen 5 Vakuumpumpe ein Druck von etwa 10"¹ Torr er- 20 das Eindringen atmosphärischer Gase in den Bezeugt wird. Über eine weitere Dichtschleuse mit den halter 2 weitgehend unterbinden, so ist dennoch bei Dichtungslippen 16 werden dann die Legjerungs- Durchlaufvorrichtungen eine Änderung der im formen in die zur Feinevakuierung der Legierungs- eigentlichen Behandlungsgefäß 2 eingestellten atmoformen dienende Kammer 17, in der ein Druck von sphärischen Bedingungen bzw. Evakuierung prinetwa 10~³Torr durch laufendes Abpumpen einge- 25 zipiell unvermeidlich. Es ist deshalb zweckmäßig, stellt ist, eingeschoben. Der Druck in der Fein- entweder stets für Nachfuhr frischen Schutzgases evakuierungsstufe entspricht zweckmäßig etwa dem oder für laufende Evakuierung des Behälters 2 zu Druck im mittleren Behälter 2, der ebenfalls durch sorgen.

laufende Evakuierung eingestellt wird. Vor dem Ein- Nach oder während der Einstellung der atmo-

tritt in den Behälter 2 ist zweckmäßig noch eine 30 sphärischen Bedingungen wird die Heizung im Be-Kühlstufel9 vorgesehen, welche bei empfindlichem hälter 2 eingeschaltet. Durch die vorherige Anbrin-Material der Dichtungsringe diese vor der im mitt- gung entsprechender die Führungen elektrisch kurzleren Behälter erzeugten Wärme schützt. Zwischen schließender Verbindungen6, die in Fig. 1 und 2 dem Ofen 2 und der Feinevakuierungskammer 17 dargestellt sind, wird die gewünschte Temperaturkann außerdem ein (vor die Kühlstufe geschaltetes) 35 verteilung eingestellt, was am einfachsten durch gePaket 18 weiterer Dichtungslippen sein. Nach dem eignete an dem Schienensystem 4 verteilte Thermo-Durchlaufen des im Behälter 1 vorgesehenen kontakte überwacht wird. Beim Einfahren der (zu-Schleusensystems gelangen die Legierungsformen 5 nächst noch blinden) Legierungsformen werden mit den in ihnen untergebrachten Halbleiterkristallen zunächst die Gas- bzw. Vakuumbedingungen in den in den durch den mittleren Behälter 2 dargestellten 40 Behältern 1 und 3 und erst dann im Inneren des Ofen. Die Geschwindigkeit beim Hindurchschieben Behälters 2 eingestellt. Gleichzeitig mit dem Einwird so eingestellt, daß die Legierungsformen wäh- stellen der Gas- bzw. Vakuumbedingungen im Berend der für dieses Legieren notwendigen Zeit halter 2 können die Schienen beheizt werden. Nach innerhalb des Ofens verbleiben. Einstellung der Betriebsbedingungen der Vorrich-

Das Ausschleusen der Legierungsformen erfolgt 45 tung werden in den Behälter 1 sukzessive neue, nunüber den Behälter 3, der zweckmäßig in seinem Auf- mehr mit den zu behandelnden Halbleiterwerkbau dem Behälter 1 entspricht. Die einzelnen EIe- stücken bestückte Legierungsformen in entsprechenmente sind jedoch dann in umgekehrter Reihenfolge den Zeitabständen eingeschoben, da die Zahl der als im Behälter 1 angeordnet, so daß die aus dem pro Zeiteinheit eingeschobenen Legierungsformen Ofen in den Behälter 3 eintretenden Legierungs- So gleichzeitig die Verweilzeit der einzelnen Legierungsformen die einzelnen Kammern in umgekehrter formen im Ofen 2 und damit die Behandlungsdauer Reihenfolge durchlaufen, bis sie an die Austrittsstelle bestimmt.

aus dem Behälter 3 gelangen. Die Spülschleuse kann Die im vorstehenden beschriebene Anordnung hat

beim Austritt gegebenenfalls fortgelassen werden. drei verschiedene Ausführungen von Schleusen.

In der F i g. 4 ist eine zur mechanischen Beschik- 55 Dies sind zunächst die sogenannten »Vakuum«- oder kung der Eintrittsschleuse 1 geeignete Vorrichtung »Evakuierungsschleusen«, von denen die Schleusen dargestellt, die unmittelbar unterhalb der Eintritts- 15 und 17 in Fig. 3 ein typisches Beispiel sind, schleuse 1 angeschlossen wird. Die Legierungs- Weitere Ausführungsformen sind die »Spülformen 5 werden in eine Rutsche 20 oder einen schleusen«, die »Flutschleusen« und die »Dicht-Rundtisch gebracht und gelangen in ein Rohr 21, 60 schleusen«. .

welches unmittelbar an der Eintrittsstelle 10 des Be- Eine »Spülschleuse« ist durch die Spülkammern

hälters 1 mündet. Ein Stößel 22, der in gleichen Ab- am Eintritt der Legierungsformen bei der in Fi g. 3 ständen zurückgezogen wird, läßt aus der Rutsche dargestellten Anordnung gegeben, während die jedesmal eine neue Legierungsform 5 in das Rohr 21 Schleusen 16_i und 18 sogenannte »Dichtschleusen« gelangen und schiebt diese und damit die übrige be- 65 sind. Im folgenden soll das Wesentliche dieser reits eingeführte Säule von Legierungsformen 5 je- Schleusenarten dargestellt werden,., weils um die Höhe einer Legierungsform nach oben. Allen diesen Schleusen ist gemeinsam, daß sie

Zu diesem Zweck wird der Stößel 22 mittels eines Dichtungslippen besitzen,, die, gewisse auf, die, Höhe

der Legierungsformen abgestimmte Abstände auf- Dann wird der Austausch bei entsprechendem hohem weisen. Unter dem Begriff »auf die Höhe der Legie- Strömungswiderstand des die Spülkammern verbinrungsformen abgestimmt« ist zu verstehen, daß min- denden, im Beispielsfall durch die Rohre 12 gegebedestens eine Dichturtgslippe durch eine der Legie- nen Kanalsystems über die Legierungsformen erfolrungsformen verschlossen sein soll. Falls dann die 5 gen. Es empfiehlt sich, bei Spülschleusen den Ab-Legierungsformen selbst gasdicht ausgebildet sind, stand der beteiligten Dichtlippen halb so groß wie ist der Gasaustausch zwischen den beiden Seiten der die Höhe der Legierungsformen oder ein Vielfaches betreffenden Dichtungslippen unterbunden. Ist da- dieses Betrages zu wählen. Durch die Wirkung des gegen die Legierungsform nicht gasdicht (was bei Gasstromes in der Spülschleuse werden atmosphäden Spülschleusen ausgenutzt wird), so strömt das io rische Gase mitgerissen oder verdrängt. Das zu den Gas durch die Legierungsform hindurch und gelangt Spülkammern gehörende Kanalsystem kann auch auf diese Weise von der einen zur anderen Seite der Überdruckventile enthalten, die es gestatten, bei dem Dichtungslippe. kurzzeitigen Schließen der (in der Legierungsform

Die einzelnen Dichtungslippen sind, wie bereits vorgesehenen) Spülöffnungen durch die Dichtungsbemerkt, ringförmige Flachkörper und können z. B. 15 lippen das Gas über das Kanalsystem zur nächsten aus federndem, hitzebeständigem Material (z. B. aus Spülkammer zu transportieren, einem hitzebeständigen Metall) oder aus elastischem, In der F i g. 3 ist ferner eine Vakuumschleuse darmechanisch widerstandsfähigem Kunststoff, z. B. gestellt. Diese dient dazu, um die Legierungsformen Teflon- oder Silikongummi, oder auch aus Natur- über eine oder mehrere Druckstufen in ein auf andekautschuk bzw. Naturgummi bestehen. Die Durch- ao ren Gasdruck eingestelltes, insbesondere evakuiertes trittsöffnungen der Dichtungslippen für die Legie- Behandlungsgefäß einzuführen bzw. um die Legierungsformen 5 müssen etwas kleiner als der Quer- rungsformen aus einem solchen Behandlung&gefäß schnitt der Legierungsformen sein und diesen in der herauszuschleusen. Deshalb muß mindestens eine Gestalt entsprechen, so daß sie den axial hindurch- Dichtschleuse mit der Evakuierungsschleuse verbuntretenden Legierungsformen 5 dicht anliegen. 35 den sein, wobei immer mindestens eine Dichtlippe

Es empfiehlt sich außerdem, daß — sowohl im pro Druckstufe an der Wand einer der in der beBehälter 1 als auch im Behälter 3 — mindestens treffenden Druckstufe anwesenden Legierungsformen zwei der Dichtungslippen einen kleineren Abstand, gut anliegen muß. Aus diesem Grunde empfiehlt es als es der Höhe der einzelnen Legierungsformen ent- sich, mehrere Dichtungslippen unmittelbar hintereinspricht, besitzen. Dann erreicht man, daß stets eine 30 ander anzuordnen, um auf diese Weise den Ströder beiden Dichtungslippen von einer Legierungs- mungswiderstand beiderseits der durch eine solche form abgeschlossen wird. Es sind allerdings noch kombinierte Dichtlippe getrennten Räume zu erzahlreiche andere Möglichkeiten der Abstimmung höhen.

des Abstandes der einzelnen Dichtungslippen von- Die bereits genannten »Flutschleusen« sind eine

einander auf die Höhe der einzelnen Legierungs- 35 Kombination von Vakuum- und Spülschleusen, deren formen denkbar, um zu erreichen, daß mindestens Vorteil darin liegt, daß durch ihre Anwendung es in eine der Dichtungslippen durch je eine Legierungs- weitaus wirksamerem Maße, als es bei den gewöhnform gasdicht verschlossen ist. liehen Spülschleusen gelingt, den Behandlungsraum Die »Dichtschleusen« machen lediglich von der von unerwünscht eindringendem atmosphärischem Dichteigenschaft der Dichtlippen Gebrauch. Dem- 40 Gas frei zu halten. Aus diesem Grunde werden entsprechend sind bei den Dichtungsschleusen, wie solche Flutschleusen vorzugsweise bei Halterungen sie z. B. in F i g. 3 unter Ziffer 14 dargestellt sind, zur Aufnahme der zu behandelnden Materialien anmehrere (im Beispielsfalle fünf) Dichtlippen 14 vor- gewandt, bei denen die Passungen so genau send, gesehen, welche durch eine entsprechende Anzahl daß nur sehr kleine Spalte entstehen und nur durch dicht miteinander verbundener Ringkörper gespannt 45 kleine Kanäle die gewünschte Atmosphäre an das zu und in ihrer Stellung gehalten werden. Dadurch wird behandelnde Material herangebracht werden kann, entweder bei entsprechender Ausbildung der Legie- bei denen also durch einen normalen Spülvorgang rungsformen der Gasaustausch beiderseits der be- die gewünschte Reinheit der Atmosphäre nicht ertreffenden Dichtungslippen vollständig unterbunden zeugt werden kann. Nach einem Evakuierungsoder gezwungen, über das Innere der Legierungs- 50 Vorgang wird bei den Spülschleusen mit Frischgas formen zu erfolgen. geflutet und dies ein oder mehrere Male vor Ein-Eine weitere Ausbildung sind die »Spülschleusen«. bringen der Legierungsformen in das Behandlungs- »Spülschleusen« bestehen, wie aus Fig. 3 ersieht- gefäß 2 wiederholt. Dies ist ein dem Dekantieren lieh, aus von einer Anzahl Dichtungslippen 13 mit analoges Verfahren.

den zugehörigen sie haltenden Teilen gebildeten 55 Die Erfindung wurde im wesentlichen unter Bezug-Spülkammern. Zwischen den einzelnen Kammern ist nähme auf einen Durchlauflegierungsofen beschrieein eine Gasströmung ermöglichendes, je zwei be- ben. Natürlich können in den Legierungsformen 5 nachbaue Spülkammern verbindendes Kanalsystem auch andere Vorgänge zum Behandeln von Halbvorgesehen. Dieses Kanalsystem wird im Betrieb von leitermaterialien bzw. von zur Fertigung von HaIbeinem Schutzgas derart durchspült, daß das betref- 60 leiterbauelementen benötigten Werkstücken vorgefende Gas nicht in Richtung auf das Behandlungs- nommen werden. Auch in diesem Falle läßt sich die gefäß, sondern in Richtung auf den Außenraum Vorrichtung gemäß der Erfindung mit Vorteil anströmt. Besonders wirksam kommen die Spül- wenden, wobei im Aufbau der als Eintritts- und schleusen zur Geltung, wenn, wie dies bei Legie- Austrittsschleuse dienenden Behälter 1 und 3 keine rungsformen vielfach der Fall ist, Kanäle in diesen 65 Änderungen erforderlich sind, während im Inneren vorgesehen sind, welche auch bei anliegender Dich- des eigentlichen Behandlungsgefäßes 2 gegebeoentungslippe den Gasaustausch zwischen den beiden falls noch andere Mittel vorgesehen werden müssen, Räumen beiderseits der Dichtungslippe ermöglichen. mit deren Hilfe die für den jeweiligen Behandlung^·

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Vorgang notwendigen Temperatur- und atmosphärischen Verhältnisse eingestellt werden können. So kann die beschriebene Apparatur z.B. unmittelbar angewendet werden für die sogenannten Kontaktierungsverfahren, bei denen ein Verbindungsdraht oder '5 eine Elektrode, ohne mit dem Halbleitermaterial eine Legierung zu bilden, verlötet wird. : Auch bei dem sogenannten Gasdifrusiousverfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in Halbleiterkrjistallen läßt sich eine Vorrichtung gemäß der Erfindung anwenden. Hierbei muß lediglich die für den genannten Zweck erforderliche besondere Natur des Behandlungsgases im Inneren des Behälters 2 berücksichtigt werden, während man eine Spülung zweckmäßigerweise mit reinem Schutzgas vornimmt,,

Eine weitere zweckmäßige Anwendung einer Vor^ richtung gemäß der Erfindung ist bei der sogenannten Dichtigkeitsprüfung von bereits in abgeschlossenen Gehäusen untergebrachten Transistoren bzw. anderen Halbleiterbauelementen möglich. Die in ao zweckmäßig den Legierungsformen 5 entsprechenden Behandlungskapseln untergebrachten, abgeschlossenen Transistorgehäuse werden mittels der bereits beschriebenen Schleusen 2 und 3 in den hochevakuierten (10~⁴ Torr) Behälter 2 ein- bzw. ausgeschleust. Der Behälter 2 ist mit einer Einrichtung, z. B. einem Massenspektrographen, gekoppelt, die es gestattet, über Undichtigkeiten der Transistorgehäuse in den Raum des Behälters 2 austretendes, im Inneren der Transistorgehäuse vor dem endgültigen Verschluß eingefülltes Gas nachzuweisen.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Halbleiterbauelementen, insbesondere Legierungsvorrichtung, bei der mindestens drei zylindrische oder prismatische, mit ihren Stirnflächen säulenartig aufeinandergestellte querschnittsgleiche Körper, insbesondere Legierungsformen, von denen mindestens einer als Behälter für zu bearbeitende Halbleiterkristalle oder Halbleiterlegierungssysteme verwendet ist, durch einen gegen Luft abzuschließenden Behandlungsraum unmittelbar hintereinander in einer Führung transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsstelle für die in Richtung ihrer Achse zu verschiebenden Körper mindestens drei in der nämlichen Richtung gegeneinander versetzt angeordnete, aus elastischem Stoff bestehende und als Flachring geformte Dichtungslippen vorgesehen sind, die mit ihrem Außenrand mit der Wand des Behandlungsgefäßes gasdicht verbunden sind und an der Mantelfläche der hindurchwandernden Körper dicht anliegen sowie mit einem auf die Höhe der hindurchzuschiebenden Körper derart abgestimmten Abstand hintereinander angeordnet sind, daß während des Betriebes der Vorrichtung stets einer der die Vorrichtung durchwandernden Körper zusammen mit mindestens einer der Dichtungslippen sowohl an der Eintritts- als auch an der Austrittsstelle der Körper einen gasdichten Abschluß ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus drei vertikal übereinander angeordneten, insbesondere rohrförmigen Behältern (1, 2, 3) besteht und daß der mittlere Behälter 2'^;mit'dübrqHei2nih:gST.rund/oder Sctoutzgasversorgung und/oder Evakuierungs.yorrichtung versehen ist und" rrfie ^f beiden¹ äußeren Behälter (1, 3) mit den TDichtimgsMppen versehen sind.

3. Vörrichtüttg nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der als Behandluiigsgefäß' dienende Behälter von der Eingangs^ zur A^triittSstelle der Körper ein gerades, an den Mantelflächen der zu verschiebenden Körper angreifendes System von Gleitführungen besitzt/ *■ :- . ■■■".■

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeiehnestpdäß die Führung mindestens? aus zwei Führungsschienen (4) aus elektrisch leiten-.dem hjtzebeständigem Material besteht, die so an-'eifk elektrische Spannungsquelle angeschlossen sind, daß sie von einem die Vorrichtung beheizenden elektrischen Strom, insbesondere in ihrer ganzen Länge, durchflossen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die — insbesondere auswechselbaren — Gleitschienen mit lokal unterschiedlichem Querschnitt oder ähnlichen, eine unterschiedliche Stromdichte und damit unterschiedliche lokale Erhitzung der Schienen bewirkenden Mitteln zur Erzielung eines gewünschten Verlaufes der Temperatur längs der Gledtschienen versehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschndttsform der Schienen so gewählt ist, daß sie den Mantel der parallel zur Längsrichtung der Schienen in axialer Richtung zu verschiebenden Körper teilweise umfassen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behandlungsbehälter vor- bzw. nachgeschalteten, zum Einschleusen bzw. Ausschleusen der Körper vorgesehenen Behälter (1 und 3) durch mehrere dicht aneinandergepreßte Ringe gebildet sind, zwischen denen die Dichtungelippen mit ihrem Außenrand gasdicht eingespannt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Dichtungslippen sowohl im Eintrittsbehälter (1) als auch im Austrittsbehälter (3) einen kleineren Abstand, als es der Höhe der einzelnen Legierungsformen entspricht, besitzen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsstelle der Körper zwischen einigen benachbarten der von den Dichtungslippen und den diese passierenden Körpern gebildeten Kammern ein eine Gasströmung ermöglichendes Kanalsystem vorgesehen ist, welches im Betrieb von Schutzgas durchspült wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas in Richtung auf den Außenraum strömt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der von den Dichtungslippen und den passierenden Körpern gebildeten Kammern evakuierbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Eintrittsstelle der Körper, gegebenenfalls auch an deren Austrittsstelle mindestens eine evakuierbare und eine

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mit Schutzgas .durchspülbare Kammer vorgesehen ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper sowohl vor dem Eintreten als auch nach dem Verlassen des Behandlungsbehälters eine zwischen zwei Dichtungslippen befindliche Kammer durchlaufen, deren Gasdruck bzw. Evakuierungszustand dem Zustand im Behandlungsbehälter entspricht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beförderung der durch die Behandlungsvorrichtung zu

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transportierenden Körper, insbesondere Legierungsformen, in das Führungssystem der Vorrichtung ein mittels eines Exzenters bewegter Stößel oder Stempel vorgesehen ist, welcher die mittels einer Rutsche zugeführten Körper einzeln in die Eintrittsstelle (10) der Vorrichtung schiebt

15. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Körper von unten nach oben durch die Vorrichtung geschoben werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1104 073.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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