DE1444509C - Verfahren zur Vorbehandlung einer Oberflache eines Halbleiter substratkorpers - Google Patents

Description

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Oberfläche des Halbleitersubstratkörpers in reinem körper 13 auf den als Hilfskörper dienenden HaIb-

Wasserstoff und die Reaktion im strömenden Me- leiterkörper 17 bis zu einer Tiefe übertragen werden

dium vorgenommen wird. kann, die sich von der Oberfläche des Halbleiter-

Durch die Lehre der Erfindung ist auch die Mög- Substratkörpers bis zu einer Stelle unterhalb der Tiefe

lichkeit gegeben, daß gleichzeitig mehrere, aus Halb- 5 der Bearbeitungsschäden im Substratkörper, bei-

leitersubstratkörper und Abdeckkörper bestehende spielsweise bis zu einer bei 21 angegebenen Tiefe,

Anordnungen erhitzt und der Einwirkung des Reak- erstreckt. Um die gewünschte Übertragung zu erzie-

tionsgases unterworfen werden. len, wird die Trägerplatte 11 auf eine erhöhte Tem-

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich peratur gebracht, die vorzugsweise über etwa aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Ver- io 1000° C und unter dem Schmelzpunkt des Heizbindung mit der beiliegenden Zeichnung, und zwar elements liegt, wodurch sowohl der Substratkörper 13 zeigt als auch der Hilfskörper 17 infolge Wärmeleitung

F i g. 1 eine Schnittansicht der Anordnung zu Be- von dem beheizten Träger 11 aus erhitzt werden,

ginn des Verfahrens in schematischer Darstellung, Hierbei entsteht ein Temperaturgradient von einer

F i g. 2 das erzielte Halbleitersubstrat aus dem 15 verhältnismäßig hohen Temperatur an der Ober-Halbleitersubstratkörper nach Abschluß des Verfah- fläche 14 des Körpers 13 zu einer verhältnismäßig rens und niedrigen Temperatur an der Oberfläche 18 des Hilfs-

Fig. 2a den Abdeckkörper nach Abschluß des körpers 17. Dieser Temperaturgradient ermöglicht

Verfahrens. · die Übertragung von Halbleitermaterial in der vor-

AIs Ausgangsmaterial wird ein polierter Ein- ao stehend beschriebenen Weise.

kristallhalbleitersubstratkörper verwendet, der Be- Im Reaktionsgefäß wird während des Überarbeitungsschäden aufweist, die gewöhnlich an der tragungsvorgangs eine gasförmige Umgebung aufOberfläche beginnen und· sich um einen gewissen rechterhalten. Wenn niedrige Übertragungsgeschwin-Betrag unter der Oberfläche erstrecken. Auf diesen digkeiten gewünscht werden, kann beispielsweise ein Halbleitersubstratkörper wird ein weiterer Halbleiter- as Wasserstoffgasstrom verwendet werden. Eine höhere körper aufgebracht, der nachfolgend als »Hilfs- Übertragungsgeschwindigkeit wird jedoch erzielt, körper« bezeichnet wird. Der Hilfskörper weist eben- wenn der Wasserstoffgasstrom eine geringe Menge falls eine polierte Oberfläche auf, die benachbart einer durch Wärme zersetzbaren Siliciumverbindung, der polierten Oberfläche des Substratkörpers ange- beispielsweise Silicochloroform (Trichlorsilan) entordnet wird. Beide Halbleiterkörper, sowohl der 30 hält.

Substratkörper als auch der Hilfskörper, besitzen die Bei einer speziellen Ausführungsform des erfin-

Form eines Plättchens. Die zusammengesetzten Kör- dungsgemäßen Verfahrens werden Einkristall-Sili-

per oder Plättchen werden dann während eines be- ciumhalbleiterplättchen mit einem Durchmesser von

stimmten Zeitraums in Gegenwart eines sich unter etwa 19 mm (¹Ii") und einer Dicke von etwa

Wärmeeinwirkung zersetzenden Halbleitergases er- 35 0,127 mm (0,005") mechanisch poliert und in der in

hitzt, wobei eine Übertragung von Halbleitermaterial F i g. 1 dargestellten Weise auf einem Siliciumträger

von dem Substratkörper auf den Hilfskörper bis zu angeordnet, der auf etwa 1200° C erhitzt wird. Im

einer Tiefe stattfindet, die größer ist als diejenige, Reaktionsgefäß wird ein Wasserstoffgasstrom auf-

die der Bearbeitungsschäden aufweisenden Schicht rechterhalten, der 4 g SiHCl_? je 51 H₂ enthält. Die

entspricht, wodurch jetzt ein Substratkörper erhalten 40 Erhitzung wird während einer Dauer von etwa

wird, der erstens eine reine Oberfläche mit einem 5 Minuten aufrechterhalten, um etwa 25 μ Silicium

hohen Grad von Planheit aufweist und zweitens aus dem später als Substrat dienenden Plättchen auf

an sowie unter seiner Oberfläche frei von Bearbei- den Hilfskörper zu übertragen. Dadurch werden alle

tungsschäden ist. . Bearbeitungsschäden . beseitigt. Sodann wird der

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Platt- 45 Hilfskörper durch seitliches Verschieben von dem

chenanordnung innerhalb des Reaktionsraums, wäh- .. Substratkörper abgenommen, indem eine zu den

rend der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- angebrachten Flächen parallele Kraft ausgeübt wird,

fahrens. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein in

Die Vorrichtung besteht aus einem Reaktionsgefäß situ bearbeiturigsschädenfreies planes Einkristall-10, in welchem eine leitende Trägerplatte 11 ange- 50 Siliciumhalbleitersubstratplättchen 22, wie in F i g. 2 ordnet ist, welche durch eine Stromquelle 12 elek- gezeigt, gewonnen und · ein Hilfskörper 23, wie in trisch beheizt werden kann. Auf dieser Trägerplatte Fi g. 2 a gezeigt, erhalten. Das auf den Hilfskörper ist ein Halbleitersubstratkörper 13 mit einer planen übertragene Material entspricht dem Bereich 24. Oberfläche 14 angeordnet, welcher einen Bearbei- Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen tungsschädenbereich IS aufweist, der sich unterhalb 55 Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren besteht der Oberfläche bis zu. einer Tiefe 16 erstreckt, die darin, daß das in der beschriebenen Weise erhaltene, gewöhnlich einige μ beträgt. Benachbart dem Körper von Bearbeitungsschäden freie und eine extrem plane 13 befindet sich in einem Abstand ein Hilfskörper 17 Oberfläche aufweisende Substratplättchen sofort in mit einer planen Oberfläche 18. Auch in dem Ab- einer neuen Anordnung in demselben Reaktionsgefäß deckplättchen ist ein Bearbeitungsschädenbereich 19 60 für einen nachfolgenden einkristallinen Aufwachsvorhanden, der sich bis zu einer Tiefe erstreckt, die prozeß verwendet werden kann,
durch die Linie 20 angedeutet ist. Außer Silicium können ebensogut auch andere Die in der beschriebenen Weise angeordneten, Halbleitermaterialien wie Germanium und A^ntB^v-Körper befinden sich nun in einer Stellung, in wel- Verbindungen, z. B. Galliumarsenid, verwendet eher Halbleitermaterial von dem Halbleitersubstrat- 65 werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 anschließende Aufdampfvorgang vorgenommen wird, Patentansprüche: zu unterwerfen. Ein solcher Abdampf- bzw. Zerstäu bungsprozeß ist vorzugsweise vorgesehen zur Entfer-

1. Verfahren zur Vorbehandlung einer für eine nung von nach der Ätz- bzw. Polierbehandlung ereinkristalline Abscheidung vorgesehenen Ober- 5 neut an der Oberfläche gebildeten Oxidschichten. Der fläche eines einkristallinen Halbleitersubstrat- Nachteil eines solchen Abdampf- bzw. Zerstäubungskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß Vorganges liegt darin, daß trotz Absaugens der abgedie Vorbehandlung mittels einer an sich bekann- dampften Substanzen immer noch Reste dieser Subten chemischen Transportreaktion — bei der die stanzen auf der Gefäßwandung niederschlagen und der Vorbehandlung zu unterwerfende Oberfläche io damit den nachfolgenden epitaktischen Prozeß under Oberfläche eines weiteren Halbleiterkörpers günstig beeinflussen können.

gegenüber angeordnet und zwischen den sich ge- »ruj ι· jt-^j
genüberliegenden Oberflächen ein Temperatur- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
gradient derart aufgebaut wird, daß Halbleiter- 1. die Herstellung eines planen und reinen Submaterial durch die Wirkung eines strömenden 15 strats, welches frei von Bearbeitungsschäden an Reaktionsgases aus Wasserstoff oder aus einem und unterhalb der Oberfläche eines Einkristall-Gemisch aus Wasserstoff und einer, thermisch zer- halbleiterplättchens ist, und
setzbaren Verbindung des Halbleitermaterials von 2. die Beseitigung dieser Bearbeitungsschäden entder Oberfläche des Halbleitersubstratkörpers auf haltenden Schicht unmittelbar vor dem nachdie ihm gegenüberliegende Oberfläche des weite- so folgenden einkristallinen Aufwachsprozeß,
ren Halbleiterkörpers übertragen wird — in

demselben, für die einkristalline Abscheidung Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

vorgesehenen Reaktionsgefäß durchgeführt wird. die Vorbehandlung mittels einer an sicH bekannten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- chemischen Transportreaktion — bei der die der kennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Halb- «5 Vorbehandlung zu unterwerfende Oberfläche der leitersubstratkörper durch die chemische Trans- Oberfläche eines weiteren Halbleiterkörpers gegenportreaktion in demselben Reaktionsgefäß behan- über angeordnet und zwischen den sich gegenüberdelt werden. liegenden Oberflächen ein Temperaturgradient derart

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, aufgebaut wird, daß Halbleitermaterial durch die dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die weite- 3° Wirkung eines strömenden Reaktionsgases aus Wasren Halbleiterkörper nach Ablauf der Transport- serstoff oder aus einem Gemisch aus Wasserstoff und reaktion durch seitliches Verschieben von dem einer thermisch zersetzbaren Verbindung des Halbbzw, den Halbleitersubstratkörpern abgenommen leitermaterials von der Oberfläche des Halbleiterwerden, substratkörpers auf die ihm gegenüberliegende Ober-

35 fläche des weiteren Halbleiterkörpers übertragen

wird — in demselben, für die einkristalline Abscheidung vorgesehenen Reaktionsgefäß durchgeführt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vor- Erfindungsgemäß ist eine chemische Transportbehandlung einer für eine einkristalline Abscheidung 4° reaktion, die an sich bekannt und z. B. in IBM vorgesehenen Oberfläche eines einkristallinen Halb- Journal of Research and Development 4 (1960) 3, leitersubstratkörpers. S. 280 bis 282 beschrieben ist, vorgesehen, deren

Bei der Herstellung einkristalliner Halbleiterschich- Transport in einer Gasatmosphäre durchgeführt wird, ten durch Abscheiden aus der Gasphase ist es von die aus einem Gemisch aus Wasserstoff und einer großer Wichtigkeit, daß das für die Abscheidung vor- 45 thermisch zersetzbaren Verbindung des Halbleitergesehene einkristalline Substrat plane Oberflächen materials besteht. Bisher wurde bei der Anwendung aufweist und daß seine Oberfläche und die darunter- einer chemischen Transportreaktion das Augenmerk liegende Schicht frei von Bearbeitungsschäden und auf das nach einem in einem Temperaturgefälle statt-Fehlstellen ist, um ein einkristallines fehlerfreies Auf- gefundenen Transport abgeschiedene Material gerichwachsen von Halbleitermaterial zu ermöglichen. 50 tet. Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz dazu

Diese Bearbeitungsschäden entstehen durch Schnei- die Abtragung einer Materialquelle durch eine cheden, Läppen und Polieren und werden im allgemei- mische Transportreaktion in technisch vorteilhafter nen durch nasse chemische Ätzverfahren durch Ab- Weise benutzt, um eine Halbleitersubstratoberfläche ätzen des Halbleiterkörpers bis zu einer gewünschten zu erhalten, die frei von Bearbeitungsstörungen und Tiefe entfernt. Diese Abtragprozesse werden unter 55 extrem eben ist.

Verwendung von Ätzlösungen außerhalb der Reak- Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Be-

tionskammer durchgeführt, in welcher das spätere heizung des Halbleitersubstratkörpers mit Hilfe einer Aufwachsen stattfinden soll, so daß ein Wechseln des aus elektrisch leitendem Material bestehenden Unter-Reaktionsgefäßes erforderlich ist, wodurch wiederum lage vorgenommen wird und ein daraufliegender weiein Einschleppen von Verunreinigungen in die soeben 60 terer Halbleiterkörper durch Wärmeübergang vom gereinigte Oberfläche und in das Reaktionsgefäß er- Substratkörper beheizt wird,
möglicht wird. Tn einer besonders günstigen Ausführungsform

Es ist aus der deutschen Auslegeschrift 1029 941 nach der Lehre der Erfindung wird der als Abdek-

bekannt, Oberflächen von Halbleitersubstraten zur kung dienende weitere Halbleiterkörper nach AbVorbehandlung für einen einkristallinen Aufwachs- 65 lauf der Transportreaktion durch seitliches Verschievorgang im Anschluß an einen Ätzprozeß einem Ab- ben von dem darunterliegenden Halbleitersubstratdampf- oder Zerstäubungsprozeß in einer geeigneten körper abgenommen.
Schutzatmosphäre in demselben Gerrit, in fom for n- ;<·+ u^^a*-*· .--.-+„:;t.„i* .i„n j:, ^u..