DE1521834A1 - Process for etching with gas - Google Patents
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Description
6 Frankiurt am Main 70 Sduwdnnhofstr. 27-Tel.61 70796 Frankfurt am Main 70 Sduwdnnhofstr. 27-Tel. 61 7079
P 15 21 834.5-43 3. Oktober 1969P 15 21 834.5-43 October 3, 1969
Motorola, Inc. Gz / Os.Motorola, Inc. Gz / Os.
Verfahren zum Ätzen mit GasMethod of etching with gas
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere die Anwendung eines Verfahrens zum Ätzen und Reinigen mit Gas bei ihrer Herstellung.The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, in particular the use of a method of etching and cleaning with gas in their manufacture.
Eines der häufigsten Bearbeitungserfordernisse bei Germanium, Silicium und anderem zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen dienendem Material ist, dass dieses Material in Form von dünnen, flachen, glatten Stücken vorliegen muss. Grosse Kristalle aus Halbleitermaterial werden daher gewöhnlich mit Diamanten in Plättchen geschnitten, und die Plättchen erhalten durch Läppen, mechanisches Polieren und/oder chemisches oder elektrochemisches Ätzen ihre endgültige oder fast endgültige Gestalt.One of the most common machining requirements in germanium, silicon and others for making semiconductor devices Serving material is that this material must be in the form of thin, flat, smooth pieces. Size Crystals of semiconductor material are therefore usually cut into flakes with diamonds, and the flakes are obtained their final or almost final by lapping, mechanical polishing and / or chemical or electrochemical etching Shape.
Durch die mechanischen Vorgänge des Schneidens, Läppens und Polierens werden die Plättchen in einem gewissen Grade an ihrer Oberfläche und etwas unterhalb der Oberfläche beschädigt, und die Ätzvorgänge dienen dazu, dieses beschädigte Material zu entfernen. Leider wirkt bei Halbleitermaterial bei Anwendung der üblichen Ätzverfahren das Ätzmittel am Anfang sehr viel' schneller an Kratzern oder tiefer beschädigten Zonen, und beträchtliches zusätzliches Ätzen kann notwendig sein, um die so entstehenden unregelmässig geätzten Stellen auszugleichen.Through the mechanical processes of cutting, lapping and polishing, the platelets become attached to them to a certain extent Surface and something below the surface are damaged, and the etchings serve to remove this damaged material to remove. Unfortunately, in the case of semiconductor material, the etching agent is very effective at the beginning when the usual etching processes are used much quicker at scratches or deeper damaged areas, and considerable additional etching may be necessary to remove the to compensate for the irregularly etched spots that are created in this way.
Übliche flüssige Ätzverfahren auf chemischem oder elektrochemischem Wege lassen, abgesehen von ihrer schädlichen Wirkung auf das Halbleitermaterial, viel zu wünschen übrig. Ätzrückstände sind häufig schwer von den Oberflächen des Halbleiter-Usual liquid etching processes on chemical or electrochemical Apart from their harmful effect on the semiconductor material, ways leave a lot to be desired. Etching residues are often difficult to remove from the surfaces of the semiconductor
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materials zu entfernen und beeinträchtigen oft die aus solchem" Material hergestellten Vorrichtungen.materials and often interfere with devices made of such "material.
Zu der Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften der Halbleiter kommt hinzu, dass viele Bearbeitungsvorgänge nicht mit optimaler Wirkung durchgeführt werden können, wenn die Oberflächen des Halbleitermaterials nicht vollkommen sauber sind. Ein typisches Beispiel ist die Pestkörperdiffusion bei der gewöhnlich in einem Ofen oder einer entsprechenden Vorrichtung in Anwesenheit von anderen, als Dotiermaterial (impurities) zu bezeichnenden,Stoffen vorgenommenen Erhitzung der Halbleiterplättchen. Die Verunreinigungen wandern hierbei von der Oberfläche der Plättchen nach innen und verteilen sich in den Plättchen. Die eigentlichen Gesetze, nach denen sich die Verteilung des Dotiermaterials in den Plättchen als Folge der Diffusion abspielt, sind für die vorliegende Beschreibung nicht unmittelbar von Bedeutung, aber die Eindringgeschwindigkeit des Dotiermaterials wird von der Oberflächenbeschaffenheit der Plättchen beeinflusst. Zweck der Diffusion ist die Verteilung des Dotiermaterials in bestimmter Weise, im allgemeinen hinsichtlich des von der Plattchenoberflache nach innen gemessenen Abstandes. Ist eine Oberfläche so beschaffen, dass die Eindringgeschwindigkeit des Dotiermaterials über diese Oberfläche etwas schwankt, so wird die Verteilung des Dotiermaterials ungleichmassiger sein als im Falle einer gleichmässigen Eindringgeschwindigkeit über die ganze Oberfläche, und dies kann unzweckmässig sein. Die Schaffung einer sauberen, glatten Oberfläche ist der einfachste Weg zur Erzielung einer gleichmässigen Eindringgeschwindigkeit .To the deterioration of the electrical properties of the Semiconductors also mean that many machining operations cannot be carried out with optimal effect if the Surfaces of the semiconductor material are not completely clean. A typical example is plague body diffusion at which is usually in a furnace or a corresponding device in the presence of others, as doping material (impurities) to be designated, substances carried out heating of the semiconductor wafers. The impurities migrate inward from the surface of the platelets and are distributed in the platelets. The actual laws that govern the distribution of the doping material in the platelets as a result of diffusion is not directly relevant to the present description, but the rate of penetration of the doping material is influenced by the surface properties of the platelets. The purpose of diffusion is to distribute the doping material in a certain way, generally in terms of the distance measured inward from the surface of the plate. Is a surface such that the penetration speed of the doping material fluctuates somewhat over this surface, the distribution of the doping material becomes more uneven than in the case of a uniform penetration speed over the entire surface, and this can be inexpedient be. Creating a clean, smooth surface is the easiest way to achieve an even penetration rate .
Auf Silicium- oder G-ermaniumträgern abgelagerte oder in anderer Weise gebildete dünne Metalloxydfilme sind ungleichmässig, wenn die Träger nicht äusserst sauber sind. Solche Filme können durch so bekannte Verfahren hergestellt werden wie Oxydieren der Oberfläche eines Siliciumträgers, so dass eine Schicht aus Siliciumoxyd entsteht, Verdampfen oder Zerstäuben der OxydeDeposited on silicon or g-ermanium supports or in others Well-formed thin metal oxide films are uneven if the supports are not extremely clean. Such films can can be produced by such well-known methods as oxidizing the surface of a silicon substrate, so that a layer of Silicon oxide is formed by evaporation or atomization of the oxides
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oder Ablagern der Oxyde durch irgendeins der auf Pyrolyse oder Hydrolyse gewisser Verbindungen "beruhenden chemischen Verfahfahren. Der Mangel an Gleichmässigkeit macht sich besonders in solchen Fällen bemerkbar, wo ein elektrischer Bestandteil wie ein Kondensator mit einem dünnen Überzug aus Siliciumoxyd oder einem anderen Oxyd als Dielektrikum unmittelbar auf der Oberfläche eines Silicium- oder Germaniumplättchens gebildet wird. Staub und Rückstände auf dem Träger machen die Filme häufig unzusammenhängend, ungleichförmig und unrein, so dass Kondensatoren mit solchen Dielektrika oft von den Solldaten abweichen. Vorherige Säuberung des Trägers derart, dass er rein und staubfrei bleibt, scheint eine naheliegende Lösung des Problems, jedoch war es bisher nicht leicht, die Oberflächen.vor der Bildung der Oxydfilme restlos zu säubern und sauber zu erhalten. or deposition of the oxides by any of those on pyrolysis or Hydrolysis of certain compounds "based on chemical processes. The lack of uniformity is particularly noticeable in cases where an electrical component such as a capacitor with a thin coating of silicon oxide or another oxide as a dielectric directly on the Surface of a silicon or germanium plate is formed. Dust and residue on the carrier make the films often incoherent, inconsistent and impure, so that capacitors with such dielectrics often deviate from the nominal data differ. Prior cleaning of the carrier so that it remains clean and dust-free seems to be an obvious solution to the problem, however, it has not hitherto been easy to completely clean the surfaces before the formation of the oxide films and to keep them clean.
Ein anderes Beispiel eines eine reine Oberfläche erfordernden Verfahrens ist die Bildung eines epitaxialen Films aus Halbleitermaterial auf einer Oberfläche eines Trägers aus monokristallinem Halbleitermaterial durch Reduktion. Bei diesem Epitaxieverfahren wird der Dampf eines Ausgangsmaterials, z.B. Siliciumtetrachlorid, mit Wasserstoff vermischt und über die erhitzte Oberfläche aus Halbleitermaterial, z.B. Silicium, geleitet. Das Siliciumtetrachlorid wird durch den Wasserstoff reduziert, 30 dass beim Berühren des heissen Trägers Silicium und Chlorwasserstoffgas entstehen. Das bei dieser Umsetzung entstehende Silicium schlägt sich auf der Oberfläche des SiIiciumträgers nieder, und auf diesem wächst epitaxial ein monokristalliner Siliciumfilm, d.h. der Film hat dank des Orientierungseinflusses des Trägers, der dazu beiträgt, dass die bei der Umsetzung freiwerdenden Atome die Lagen der niedrigsten Energie einnehmen, die gleiche kristalline Struktur wie der Träger. Auf schmutzigen Trägern ist ein zufriedenstellendes epitaxiales Wachstum nicht möglich; dies trifft im allgemeinen für epitaxiale Schichten sowohl aus Germanium als auch aus Silicium zu, unabhängig von der Art des Trägers und dem Aus-BAOOBlGiNAL 909882/1 80SAnother example of a clean surface process is the formation of an epitaxial film of semiconductor material on a surface of a carrier made of monocrystalline semiconductor material by reduction. With this one In the epitaxial process, the vapor of a starting material, e.g. silicon tetrachloride, is mixed with hydrogen and over the heated surface made of semiconductor material, e.g. silicon. The silicon tetrachloride is reduced by the hydrogen, 30 that when the hot carrier silicon is touched and hydrogen chloride gas are produced. The silicon produced during this reaction is deposited on the surface of the silicon carrier down, and a monocrystalline silicon film grows epitaxially on this, i.e. the film has an influence of orientation thanks to its orientation of the carrier, which helps ensure that the atoms released during the conversion are in the lowest positions Occupy energy, the same crystalline structure as the carrier. On dirty supports is a satisfactory one epitaxial growth not possible; this is generally true for both germanium and epitaxial layers Silicon to, regardless of the type of carrier and the Aus-BAOOBlGiNAL 909882/1 80S
gangsmaterial.gang material.
Auch bei gut gereinigtem Halbleitermaterial ist die Verunreinigung immer noch ein Problem. Selbst die sorgfältigste Handhabung eines PJ.attch.ens aus Halbleitermaterial kann eine verschmutzte Oberfläche zur Folge haben. Es kann sich Staub oder eine andere Substanz in kleinen Bereichen darauf absetzen, so dass beispielsweise bei Anwendung des epitaxialen Verfahrens die Filmbildung an manchen Stellen schlecht oder unzusammenhängend sein kann.Even with well-cleaned semiconductor material, the contamination is still a problem. Even the most careful handling of a semiconductor PJ attachment can cause a dirty Surface. Dust or another substance can settle on it in small areas, like this that, for example, when using the epitaxial process, the film formation is poor or incoherent in some places can be.
Ein ähnliches Problem kann sogar in der zur Herstellung der epitaxialen Schichten benutzten geschlossenen Reaktionskammer auftreten. Eins der Probleme bei der Herstellung eines Siliciumfilmes auf einem Siliciumträger besteht z.B. darin, dass Teilchen, die sich in der Reaktionskammer abgesetzt haben, sich .lösen und sich auf dem Silicium absetzen. Dies führt zu schlechter Filmbildung an den von solchen Teilchen bedeckten Stellen des Siliciumträgers. Die zur Herstellung epitaxialer Filme aus Germanium oder Silicium benutzten Reaktionskammern bestehen gewöhnlich aus geschmolzenem Quarz oder einem kieselhaltigen Material. Die oben erwähnte Tatsache, dass sich Silicium und Germanium gewöhnlich an den Wänden der Kammer absetzen, hat zu dem Schluss geführt, dass diese Materialien dazu neigen, sich auf Siliciumoxyd ebenso gut wie auf Silicium- und Germaniumträgern abzusetzen. Es besteht ein entschiedener Bedarf an einem Abdeckmaterial, das dazu verwendet werden könnte, das epitaxiale Wachstum auf gewisse, genau bestimmte Bereiche eines Halbleiterträgers zu beschränken. Ein solches Abdeckmaterial besteht häufig aus einem Film, der gegenüber bestimmten Vorgängen beständig ist oder sie unterbindet. Es muss möglich sein, eine mit einem solchen, an bestimmten Stellen Löcher aufweisenden Film bedeckte Unterlage an diesen bestimmten Stellen zu bearbeiten, während die Bearbeitung an allen von dem Film bedeckten Stellen nicht erfolgt. Dünne Filme aus Siliciumoxyd sind bekannt als Abdeck- oder Schutzmaterial zur örtlichen Begrenzung gewisser anderer Bearbeitungsvorgänge in der Halbleiterher-A similar problem can arise even in the closed reaction chamber used to fabricate the epitaxial layers appear. One of the problems with the production of a silicon film on a silicon carrier is, for example, that particles, which have settled in the reaction chamber, dissolve and settle on the silicon. This leads to worse Film formation at the areas of the silicon substrate covered by such particles. Those used to make epitaxial films Reaction chambers used in germanium or silicon are usually made of fused quartz or a siliceous material. The above-mentioned fact that silicon and germanium tend to settle on the walls of the chamber has to that It concluded that these materials tend to settle on silicon oxide as well as on silicon and germanium substrates to discontinue. There is a definite need for a masking material that could be used to cover the epitaxial To restrict growth to certain, precisely defined areas of a semiconductor substrate. Such a covering material exists often from a film that is resistant to certain processes is or prevents it. It must be possible to have one with such holes at certain points To process the film-covered substrate in these specific locations, while the processing was covered by the film on all Place not done. Thin films of silicon oxide are known as covering or protective material for local delimitation certain other machining operations in semiconductor manufacturing
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stellung, haben aber als Abdeckmaterial für diesen Zweck beim epitaxialen Wachstum wegen der offensichtlichen Tatsache, dass diese Halbleiterfilme sich auf Siliciumoxyd bilden, keine Anwendung gefunden. Wenn jedoch Siliciumoxyd als Abdeckmaterial zur Verhinderung von epitaxialem Wachstum benutzt werden könnte, so könnte die umfangreiche Technologie, die zur Verwendung von Siliciumoxyd für andere Abdeckungszwecke zur Verfugung steht, ohne weiteres auf epitaxiale Zwecke ausgedehnt werden.position, but have as a cover material for this purpose in epitaxial growth because of the obvious fact that these semiconductor films form on silicon oxide has not found any application. However, if silicon oxide is used as a covering material could be used to prevent epitaxial growth, so could the extensive technology used for Use of silicon oxide for other capping purposes is available, readily extended to epitaxial purposes will.
Es ist auch erwähnenswert, dass, wenn Siliciumoxyd als Abdekkung gegen epitaxiales Wachstum verwendet werden könnte, sofort eine Anzahl neuartiger Halbleitervorrichtungen möglich wäre.It is also worth noting that when using silica as a cover could be used against epitaxial growth, a number of novel semiconductor devices would be possible immediately.
Demgemäss ist eines der Ziele der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zum Ätzen von Halbleiterplättchen, ohne dass dabei die flache Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt wird, wie sie durch Läppen und Polieren erzielt wird.Accordingly, one of the objects of the present invention is To provide a method for etching semiconductor wafers without affecting the flat surface finish how it is achieved by lapping and polishing.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Ätzen von Halbleitermaterial, bei dem wenig oder überhaupt keine Rückstände auf den geätzten Oberflächen zurückbleiben. Another object of the invention is to provide a method of etching semiconductor material in which little or at all no residue is left on the etched surfaces.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Verfahrens zum Reinigen von Halbleitermaterial in einer Diffusionsvorrichtung, einer Reaktionskammer für epitaxiales Wachstum oder einer der Bildung von Oxyd dienenden Kammer an Ort und Stelle,.so dass während der Bearbeitung kein Fremdmaterial auf die Halbleiteroberfläche gelangt»Another object is to provide a method for cleaning semiconductor material in a diffusion device, a Reaction chamber for epitaxial growth or an oxide formation chamber in place, .so that no foreign material gets onto the semiconductor surface during processing »
Darüber hinaus ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Verwendung von Siliciumoxydfilmen als Abdeckung gegen epitaxiales Wachstum und dadurch zur Ermöglichung bisher nicht herstellbarer Arten von Halbleitervorrichtungen.Another object of the invention is to provide a method of using silicon oxide films as a cover against epitaxial growth and thereby to enable previously unproducible types of semiconductor devices.
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Schliesslich ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung von Mit-" teln, die es überflüssig machen, beim Epitaxialverfahren die Wände der Reaktionskammer kühl zu halten, so dass Verbrennungsrohröfen oder ähnliche Arten von öfen für die Bildung epitaxialen Materials verwendet werden können.Finally, one aim of the invention is to create co- tools that make it superfluous, in the case of the epitaxial process Walls of the reaction chamber to keep cool, allowing incineration tube furnaces or similar types of furnaces for the formation of epitaxial Materials can be used.
Die Erfindung ist durch ein Verfahren zum Ätzen von Germanium und Silicium mit Hilfe von in Dampfphase verwendeten Materialien gekennzeichnet, so dass die Neigung, dass der Ätzvorgang sich vorzugsweise an freiliegenden beschädigten oder schwachen Stellen abspielt, stark verringert wird.The invention is through a method for etching germanium and silicon with the aid of materials used in vapor phase characterized so that the tendency that the etching process is preferential to exposed damaged or weak Places played is greatly reduced.
Weiter ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung von durch Dampfätzen gereinigten Siliciumoxydfilmen als Abdeckung, um das Wachstum epitaxialer Substanzen auf Silicium und Germanium auf bestimmte Zonen dieser beiden Materialien zu beschränken. The invention is further characterized by the use of silicon oxide films cleaned by steam etching as a cover, to limit the growth of epitaxial substances on silicon and germanium to certain zones of these two materials.
Ferner ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Anwendung von Dampfätzung in Verbindung mit Siliciumoxydfilmen zur Herstellung neuer und ungewöhnlicher Halbleitergebilde.The invention is further characterized by the use of vapor etching in conjunction with silicon oxide films for manufacture new and unusual semiconductor structure.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung von Ausführungsbeispielen und der nachfolgenden Beschreibung.Further features, advantages and possible applications emerge from the attached illustration of exemplary embodiments and the description below.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer sowohl für Gasätzung wie zum Hervorrufen epitaxialen Wachstum geeigneten Vorrichtung,Fig. 1 is a schematic representation of one suitable for both gas etching and inducing epitaxial growth Contraption,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines mit Siliciumoxyd überzogenen Räbtchens aus Halbleitermaterial mit einer rechteckigen Öffnung im Siliciumoxyd,Fig. 2 is a perspective view of a silicon oxide coated rod made of semiconductor material with a rectangular opening in silicon oxide,
Fig. 3 einen Schnitt durch das in Fig. 2 gezeigte Plättchen entlang der Linie 3-3,3 shows a section through the plate shown in FIG. 2 along the line 3-3,
Fig. 4 den gleichen Schnitt mit einer in das Material geätz-4 shows the same section with an etched into the material
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ten Vertiefung,th deepening,
Pig. 5- den gleichen Schnitt, nachdem die Vertiefung mit epitaxial gewachsener Substanz ausgefüllt wurde,Pig. 5- the same cut after the recess with epitaxial grown substance has been filled in,
Pig. 6 weitere Verfahreneschritte zur Herstellung eines Tran sistors aus dem Gebilde gemäss Pig. 5,Pig. 6 further process steps for the production of a Tran sistor from the structure according to Pig. 5,
Pig. 7 Verfahrensschritte eines Vorgangs zur elektrischen Isolierung bestimmter Zonen auf einem Plättchen aus Halbleiter mate rial ,Pig. 7 process steps of an electrical insulation process certain zones on a wafer made of semiconductor material,
Pig. 8 die Anwendung von Gasätzung bei der Herstellung von Mesatransistoren,Pig. 8 the use of gas etching in the manufacture of mesa transistors,
Pig. 9 den Siliciumoxydüberzug eines durch Chlorwasserstoff-Gasätzung freigelegten Mesaaufbaus,Pig. 9 the silicon oxide coating of a by hydrogen chloride gas etching exposed mesa structure,
Pig. 1o die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung derart abgeändert, dass Siliciumoxydfilme auf Silicium gebildet werden können,Pig. 1o the one in Pig. 1 shown device modified in such a way that that silicon oxide films can be formed on silicon,
Pig. 11 die in Fig. 1o dargestellte Vorrichtung derart abgeändert, dass verschiedene Arten von Oxydfilmen auf Silicium und Germanium gebildet werden können, undPig. 11 modified the device shown in Fig. 1o in such a way that that various types of oxide films can be formed on silicon and germanium, and
Pig. 12 die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung derart abgewandelt, dass sie ebenfalls zur Pestkörperdiffusion·verwendet werden kann.Pig. 12 those in Pig. 1 device shown modified in such a way that it is also used for the diffusion of plague bodies can be.
Nach der vorliegenden Erfindung können Silicium und Germanium durch gleichmässiges Erhitzen des Germaniums über 7oo° C, des Siliciums über 85o° G, in Gegenwart von Chlorwasserstoffgas sehr gleichmässig geätzt werden. Die obere Temperaturgrenze ist der Schmelzpunkt des zu ätzenden Materials.According to the present invention, silicon and germanium can be used by heating the germanium evenly above 7oo ° C, des Silicon over 85o ° G, very much in the presence of hydrogen chloride gas be etched evenly. The upper temperature limit is the Melting point of the material to be etched.
Siliciumoxyd kann durch Erhitzen in Chlorwasserstoffgas behandelt werden. Nach dieser Behandlung ist eine Bildung von Kristallisationskernen und ein Wachstum von Germanium darauf nicht mehr möglich. In geringerem Masse trifft dies auch für Silicium zu. Auf diese Weise können die normalerweise aus Quarz bestehenden Wände der Reaktionskammern, in denen sich das epitaxialeSilica can be treated by heating in hydrogen chloride gas. After this treatment, nuclei are formed and a growth of germanium on it no longer possible. This also applies to silicon to a lesser extent to. In this way, the walls of the reaction chambers, which are normally made of quartz and in which the epitaxial
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Wachstum abspielt, von unerwünschten Ablagerungen, die auf das Trägermaterial fallen und die Qualität der epitaxialen Schicht beeinträchtigen können, fast ganz frei gehalten werden.Growth plays out from unwanted deposits that fall on the substrate and the quality of the epitaxial layer can be kept almost entirely free.
Auf dünne Siliciumoxydfilme auf Germanium oder Silicium angewendet erlaubt die Behandlung die Verwendung von Siliciumoxydfilmen als Schutz- oder Abdeckmittel gegen epitaxiales Wachstum. Durch Vorsehen von Öffnungen in dem Film vor der Chlorwasserst off gasbehandlung kann das epitaxiale Wachstum auf die offenen Felder beschränkt werden, während sich auf dem Siliciumoxyd keinerlei Silicium oder Germanium absetzt.Applied to thin silica films on germanium or silicon the treatment allows the use of silica films as a protective or covering agent against epitaxial growth. By providing openings in the film in front of the hydrochloric acid off gas treatment can epitaxial growth on the open Fields are limited, while no silicon or germanium is deposited on the silicon oxide.
Da der durch die in dem Siliciumoxydfilm vorgesehenen Öffnungen freigelegte Träger im Bereich dieser Öffnungen tiefgeätzt und dann wieder mit epitaxial gewachsenem Material aufgefüllt werden kann, ist eine gute dreidimensionale geometrische Überwachung desepitaxialen Wachstums gegeben.Since the carrier exposed through the openings provided in the silicon oxide film is deeply etched in the area of these openings and can then be refilled with epitaxially grown material is a good three-dimensional geometric monitoring desepitaxial growth given.
Pig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems für epitaxiales Wachstum, in das Chlorwasserstoffgas eingeleitet werden kann. Das System eignet sich zum Ätzen von Germanium- und Siliciumplättchen mit Chlorwasserstoffgas und zur Bildung epitaxialer Schichten auf diesen Plättchen.Pig. Fig. 1 is a schematic diagram of an epitaxial growth system into which hydrogen chloride gas is introduced can be. The system is suitable for etching and formation of germanium and silicon wafers with hydrogen chloride gas epitaxial layers on these platelets.
Es besitzt eine normalerweise aus Quarz bestehende Reaktionskammer 1. Germanium- oder Siliciumplättchen 2 liegen auf einer Quarzplatte 3> und diese wiederum ruht auf einer Unterlage 4 aus Graphit oder Molybdän.It has a reaction chamber 1 normally made of quartz. Germanium or silicon wafers 2 lie on top of one Quartz plate 3> and this in turn rests on a base 4 made of graphite or molybdenum.
Die Unterlage 4. wird durch Hochfrequenz über die Induktionsspule 5 erhitzt, die von einem nicht dargestellten HP-Generator erregt wird. Das Germanium- oder Siliciummaterial wird zum grossen Teil durch die Unterlage erhitzt, obgleich ein verstärktes direktes Aufheizen des Materials durch Induktion stattfindet, sobald das Material heiss ist.The pad 4. is powered by high frequency via the induction coil 5 heated, which is excited by an HP generator, not shown. The germanium or silicon material is used for a large part of the material is heated by the substrate, although the material is directly heated up by induction, as soon as the material is hot.
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Wird das System zum Ätzen mit gasförmigem Chlorwasserstoff verwendet, so strömt trockener Chlorwasserstoff aus dem Vorratsbehälter 7 durch die abnehmbare Einlasshaube 8 in die Reaktionskammer 1. Die Strömungsgeschwindigkeiten des Wasserstoffs und des Chlorwasserstoffs sowie das Mengenverhältnis dieser beiden Gase zueinander werden mittels der Ventile 17 und 18 und der Strömungsmesser 11 und 12 gesteuert. Ein Stickstoffvorrat 13 dient zur Reinigung des Systems von Luft vor dem Einlassen von Wasserstoff oder Chlorwasserstoff in die Reaktionskammer. Die Reinigung sollte routinemässig vorgenommen werden, um Explosionen zu verhüten. Bei der Reinigung ist das Stickstoffventil 14 zur Reaktionskammer hin geöffnet, so dass Stickstoff während einiger Minuten hindurchströmen kann.If the system is used for etching with gaseous hydrogen chloride, dry hydrogen chloride flows out of the storage container 7 through the removable inlet hood 8 into the reaction chamber 1. The flow rates of the hydrogen and of the hydrogen chloride and the ratio of these two Gases to one another are controlled by means of the valves 17 and 18 and the flow meters 11 and 12. A nitrogen supply 13 is used to purge air from the system prior to admitting hydrogen or hydrogen chloride into the reaction chamber. the Cleaning should be done routinely to prevent explosions. When cleaning, the nitrogen valve is 14 open to the reaction chamber so that nitrogen is released during can flow through it for a few minutes.
Der Chlorwasserstoffbehälter 6 und die Wasserstoff- und Stickstoff behält er 7 und 13 sind mit Absperrhähnen 1o, 9 und 14 versehen, so dass die Zufuhr dieser Gase ohne Veränderung der Einstellung der Steuerventile 17 und 18 gesperrt werden kann. Durch das Ventil 15 werden die dem epitaxialen Wachstum dienenden Steuermaterialien und Vorräte 16 abgeschaltet, wenn sie nicht benötigt werden.The hydrogen chloride tank 6 and the hydrogen and nitrogen he retains 7 and 13 are provided with shut-off cocks 1o, 9 and 14, so that the supply of these gases without changing the setting the control valves 17 and 18 can be blocked. The control materials used for epitaxial growth are fed through the valve 15 and supplies 16 shut down when they are not needed.
Nach der Reinigung werden zum Ätzen von Germanium Germaniumplättchen 2 in der Reaktionskammer über 7oo° C, aber nicht auf die Schmelztemperatur des Germaniums, in Gegenwart von Chlorwasserstoffgas erhitzt. Die Temperatur wird mit einem optischen Pyrometer gemessen.After cleaning, are used for etching of germanium germanium wafer 2 in the reaction chamber via 7oo ° C, but not heated to the melting temperature of the G e rmaniums, in the presence of hydrogen chloride gas. The temperature is measured with an optical pyrometer.
für das Ätzen von Silicium werden die Siliciumplättchen auf Temperaturen über 85o° C bis unterhalb des Siliciumschmelzpunktes erhitzt.for the etching of silicon, the silicon wafers are heated to temperatures heated above 85o ° C to below the melting point of silicon.
Das Chlorwasserstoffgas wird durch Mischen mit Wasserstoffgas auf die riohtige Stärke verdünnt. Das Gemisch der beiden Gase wird über die Plättchen geleitet, die von dem Chlorwasserstoff geätzt werden.The hydrogen chloride gas is made by mixing with hydrogen gas diluted to the proper strength. The mixture of the two gases is passed over the platelets, which is replaced by the hydrogen chloride to be etched.
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Es bilden aich flüchtige Produkte, die von dem Gasstrom durch die Reaktionskammer und zur Abbrennöffnung 19 hinausgetrieben und dann zu einem nicht dargestellten Brenner geleitet werden, wo sie mit Luft gemischt und verbrannt werden. Die Verbrennungsprodukte entlässt man in die Aussenatmosphäre.It also forms volatile products that flow through the gas flow the reaction chamber and to the burnout opening 19 are driven out and then fed to a burner, not shown, where they are mixed with air and burned. The products of combustion you release into the outside atmosphere.
Nach dem Ätzen können die Plättchen aus der Reaktionskammer herausgenommen werden; sollen sie jedoch als Trägermaterial für epitaxiales Wachstum dienen, so verbleiben sie normalerweise unberührt in Wasserstoffatmosphäre in der Reaktionskammer.After the etching, the platelets can be removed from the reaction chamber; however, they should be used as a carrier material serve for epitaxial growth, they normally remain untouched in a hydrogen atmosphere in the reaction chamber.
Das Bilden epitaxialer Schichten auf den Plättchen 2 geschieht, indem die Plättchen erhitzt werden und man ein gasförmiges Gemisch aus Wasserstoff und einer Chlorverbindung des entsprechenden Halbleitermaterials über die freiliegenden Oberflächen der Plättchen strömen lässt. Die Chlorverbindung kann z.B. Siliciumtetrachlorid, Germaniumtetrachlorid oder Trichlorsilan sein. Die !Temperatur der Plättchen kann 7oo - 85o° C bei Germanium und 1ooo - 13oo° C bei Silicium betragen. Die gasförmigen Materialien haben die Neigung, sich vorzugsweise an den freiliegenden Plattchenoberflachen umzusetzen, wodurch sich auf diesen Oberflächen Schichten aus monokristallinem Halbleitermaterial der gleichen kristallinen Orientierung bilden. Zur Dotierung der epitaxialen Substand während ihres Wachstums kann den gasförmigen Substanzen eine Wasserstoffverbindung eines Dotiermaterials zugesetzt werden. Geeignete Wasserstoffverbindungen sind Phosphin, Diboran und Arsin. Das epitaxiale Wachstum und die Dotierungsvorgänge können sehr präzise derart gesteuert werden, dass bei diesen gewachsenen oder epitaxialen Schichten die Verunreinigungskonzentrationen und Dotierpegel in engen Grenzen gehalten und auch die Dicken eng toleriert werden können,The formation of epitaxial layers on the platelets 2 is done by heating the platelets and creating a gaseous mixture of hydrogen and a chlorine compound of the corresponding semiconductor material over the exposed surfaces that lets the platelets flow. The chlorine compound can, for example, silicon tetrachloride, Be germanium tetrachloride or trichlorosilane. The temperature of the platelets can be 7oo - 85o ° C for germanium and 100-1300 ° C for silicon. The gaseous materials tend to preferentially cling to the exposed ones Implement platelet surfaces, resulting in these surfaces form layers of monocrystalline semiconductor material of the same crystalline orientation. To the Doping the epitaxial substance during its growth can give the gaseous substances a hydrogen compound of a doping material can be added. Suitable hydrogen compounds are phosphine, diborane and arsine. The epitaxial growth and the doping processes can be controlled very precisely in such a way that these grown or epitaxial layers the impurity concentrations and doping level can be kept within narrow limits and the thicknesses can also be closely tolerated,
Eins der Probleme bei der Erzielung epitaxial gewachsener Substanz von hoher Qualität besteht in der Tatsache, dass kleine Mengen Silicium oder Germanium, die sich an den Wänden der Reaktionskammer oder auf anderen Gegenständen als den PlättchenOne of the problems in obtaining epitaxially grown substance of high quality consists in the fact that small amounts of silicon or germanium settle on the walls of the reaction chamber or on objects other than the tokens
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innerhalb der Reaktionskammer absetzen, die Neigung haben, abzublättern und sich auf den Plättchen abzusetzen und dort löcherige oder fleckige Stellen schlechter oder unzusammenhängender epitaxialer Substanz zu bilden.settle inside the reaction chamber that have a tendency to peel off and to settle on the platelets and there holes or stained areas worse or more incoherent to form epitaxial substance.
Werden jedoch Quarzreaktionskammern und in der Kammer verwendete Gegenstände aus Quarz dampfförmigem Chlorwasserstoff bei hohen Temperaturen ausgesetzt, so werden anschliessend Bildung und Wachstum von Germanium und Silicium auf dem Quarz während des epitaxialen Vorganges stark herabgesetzt. Da somit sehr viel weniger Flocken oder Teilchen vorhanden sind, die sich auf den Plättchen absetzen können, ist die gebildete epitaxia-Ie Substanz von besserer Qualität.However, quartz reaction chambers and objects used in the chamber are made of quartz vaporous hydrogen chloride If exposed to high temperatures, the formation and growth of germanium and silicon on the quartz will take place during of the epitaxial process is greatly reduced. Because there are much fewer flakes or particles that can be can settle on the platelets, the epitaxial substance formed is of better quality.
Diese Qualität vird noch auf eine andere Weise als indirekte Folge der Chlorwasserstoffbehandlung des Quarzes verbessert. Die Reaktionskammer des in Fig. 1 dargestellten epitaxialen Systems besteht aus Quarz und ist mit Induktionseinrichtungen zum Erhitzen der Unterlage und der Plättchen versehen, damit die Ablagerungen auf den Wänden der Kammer so gering wie möglich gehalten werden, denn Quarz wird durch Induktion nicht direkt erhitzt, und auf kühleren Flächen sind die Ablagerungen im allgemeinen geringer. Induktionserhitzung und optische Pyrometrie ermöglichen nicht die gleiche Präzision bei der Temperaturregelung, wie sie bei anderen Verfahren erzielbar ist, s.B. bei Verwendung von Verbrennungsrohröfen oder Thermoelement Steuerungen. Bei mit Chlorwasserstoff behandelten Quarzreaktionskammern ist das Eiftiitzungs- und Steuerungsverfahren nicht auf Induktionsheizung und optische Pyrometrie beschränkt. Die Wachstumegeschwindigkeit und andere epitaxiale Charakteristiken sind temperaturabhängig, so dass eine bessere Temperatursteuerung in der Reaktionskammer zur Bildung gleichmässiger epitaxialer Substanz führt.This quality is shown in a different way than indirect Result of the hydrogen chloride treatment of the quartz improved. The reaction chamber of the epitaxial shown in FIG Systems is made of quartz and is equipped with induction devices to heat the base and the platelets, so that The deposits on the walls of the chamber are kept as low as possible, because quartz is not produced by induction directly heated, and on cooler surfaces there are generally fewer deposits. Induction heating and optical Pyrometry does not allow the same precision in temperature control that can be achieved with other methods is, s.B. when using combustion tube furnaces or thermocouples Controls. For quartz reaction chambers treated with hydrogen chloride is the establishment and control procedure not limited to induction heating and optical pyrometry. The rate of growth and other epitaxial characteristics are temperature dependent, allowing better temperature control in the reaction chamber to form more uniform epitaxial substance leads.
Eine äusserst wichtige Folge der Behandlung von Quarz mit Chlorwasserstoff gas war die Tatsache, dass die gleiche Behandlung bei anderen Siliciumoxydformen zu gleichen Ergebnissen führte.A very important consequence of treating quartz with hydrogen chloride gas was the fact that the same treatment gave similar results on other forms of silica.
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Wurden Plättchen aus Germanium oder Silicium mit dünnen SiIiciumoxydfilmen derart überzogen, dass einzelne Stellen der Plättchenoberfläche freiblieben, und dann mit Chlorwasserstoffgas geätzt und einer epitaxialen Behandlung unterworfen, so wirkte der Siliciumoxydfilm als Schutzabdeckung sowohl gegen epitaxiales Wachstum als gegen das Ätzen, so dass die Behandlung auf die nicht mit Siliciumoxyd bedeckten Stellen der Plättchen beschränkt werden konnte.Were platelets made of germanium or silicon with thin silicon oxide films coated in such a way that individual areas of the platelet surface remained free, and then with hydrogen chloride gas etched and subjected to an epitaxial treatment, so the silicon oxide film acted as a protective cover against both epitaxial growth and etching, so the treatment could be restricted to the areas of the platelets not covered with silicon oxide.
Früher wurde die Abmessung epitaxialer Vorrichtungen durch Bilden eines epitaxialen Filmes und anschliessendes Ätzen dieses Filmes in gewünschte Form bestimmt. Verwendung eines SiIiciumoxydfilmes als Mittel zur Verhinderung der Chlorwasserstoffätzung von Germanium- oder Siliciumträgern und des epitaxialen Wachstums ermöglicht ein hohes Mass an dreidimensionaler Steuerung des epitaxialen Wachstums. Die Behandlung von Siliciumoxydfilmen mit Chlorwasserstoffgas, so dass sie epitaxialem Wachstum widerstehen, und die Verwendung dieser Filme als Abdeckung bei Gasätzung und epitaxialer Filmbildung macht die Herstellung neuartiger Halbleitervorrichtungen möglich.Previously, epitaxial devices were sized by forming an epitaxial film and then etching it Determines the film in the desired form. Use of a silicon oxide film as a means of preventing hydrogen chloride etching of germanium or silicon substrates and the epitaxial Growth enables a high degree of three-dimensional control of epitaxial growth. Treatment of silica films with hydrogen chloride gas so as to resist epitaxial growth, and the use of these films as a cover in gas etching and epitaxial film formation makes possible the manufacture of novel semiconductor devices.
In den Fig. 2-9 sind Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit vorteilhafter Anwendung von Chlorwasserstoffgasbehandlungen und Abdecktechniken dargestellt.2-9 are methods of manufacturing semiconductor devices shown with advantageous use of hydrogen chloride gas treatments and masking techniques.
Fig. 2 zeigt ein Germaniumplättchen 2o mit einem dünnen Siliciumoxydfilm 21 auf seiner Oberseite. Durch an sich bekannte Verfahren ist in den Siliciumoxydfilm ein rechteckiges "Fenster" 22 eingearbeitet. Ein solches bekanntes Verfahren ist z.B. das Herausätzen des Fensters aus dem Film mittels verdünnter Fluorwasserstoffsäure, wobei das übrige Siliciumoxyd durch Abdecken mit einem gegenüber Fluorwasserstoffsäure beständigen Material geschützt wird.Fig. 2 shows a germanium flake 2o with a thin silicon oxide film 21 on its top. By methods known per se, a rectangular "window" is made in the silicon oxide film 22 incorporated. One such known method is, for example, etching the window out of the film by means of thinner Hydrofluoric acid, with the remaining silica through Cover with a hydrofluoric acid resistant Material is protected.
Ein Schnitt durch das Plättchen 2o entlang der Linie 3-3 ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Stadium ist das Germanium 2o noch nicht geätzt; nur das Fenster 22 ist in den Siliciumoxydfilm 21A section through the plate 2o along the line 3-3 is shown in FIG. At this stage the germanium is still 2o not etched; only the window 22 is in the silicon oxide film 21
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hineingeätzt worden.been etched into it.
In Fig. 4 ist eine Vertiefung 23 in das Germanium 2 ο geätzt. Diese Vertiefung ist gebildet worden, indem das Plättchen, während es gleichzeitig über 7oo° C erhitzt wurde, einem strömenden Gemisch aus Chlorwasserstoffgas und Wasserstoffgas ausgesetzt wurde.In Fig. 4, a recess 23 is etched into the germanium 2 o. This indentation has been created by removing the plate, while it was heated to over 700 ° C at the same time, a flowing Exposed to mixture of hydrogen chloride gas and hydrogen gas became.
In Fig. 5 ist die in Fig. 4 gezeigte Vertiefung 23 mit epitaxial gewachsenem Germanium 24 ausgefüllt. Da das Siliciumoxyd dem Chlorwasserstoffgas im heissen Zustand ausgesetzt wurde, hat sich kein Germanium auf dem Film 21 gebildet. Eine einfache epitaxiale Diode entsteht, wenn das Plättchen 2o die entgegengesetzte Leitfähigkeitsart der epitaxialen Substanz 24 hat. Da das Ätzen der Vertiefung 23 und deren Auffüllen mit epitaxialer Substanz 24 durchgeführt werden kann, ohne dass das Plättchen aus der Reaktionskammer 1 herausgenommen wird, kann der Übergang 25 der beiden Germaniumarten sehr sauber gehalten werden.In FIG. 5, the depression 23 shown in FIG. 4 is filled with epitaxially grown germanium 24. Since the silica has been exposed to hydrogen chloride gas in a hot state, no germanium formed on film 21. A simple epitaxial diode is created when the plate 2o is the opposite Conductivity type of the epitaxial substance 24 has. Since the etching of the recess 23 and filling it with epitaxial substance 24 can be carried out without removing the wafer from the reaction chamber 1, the transition 25 of the two types of germanium can be kept very clean.
Fig. 6 zeigt, wie das in Fig. 5 dargestellte Gebilde einem weiteren epitaxialen Vorgang unterworfen werden kann, so dass ein Transistor entsteht. In Stufe 1 ist ein neuer Siliciumoxydfilm 26 über dem alten Siliciumoxydfilm 21 und dem epitaxial gewachsenen Germanium gebildet worden. In Stufe 2 ist ein Fenster 27 über der epitaxialen Substanz aus dem Siliciumoxyd herausgeätzt. In Stufe 3 ist mit Chlorwasserstoff eine Vertiefung 28 in die epitaxiale Substanz 24 geätzt worden. In Stufe 4 ist diese Vertiefung mit neuer epitaxialer Substanz 29 von entgegengesetzter Leitfähigkeitsart gefüllt, so dass sich ein transistorartiger pnp- oder npn-Aufbau ergibt.Fig. 6 shows how the structure shown in Fig. 5 one can be subjected to further epitaxial process, so that a transistor is formed. In stage 1 is a new silicon oxide film 26 has been formed over the old silicon oxide film 21 and the epitaxially grown germanium. In stage 2 is a Window 27 etched out of the silicon oxide over the epitaxial substance. In stage 3 there is a depression with hydrogen chloride 28 has been etched into the epitaxial substance 24. In stage 4 this recess is with new epitaxial substance 29 from opposite conductivity type filled, so that a transistor-like pnp or npn structure results.
Werden z.B. in dem gleichen Halbleiterträger zwei diodenartige Strukturen 3o und 31 gebildet, wie in Stufe 1 der Fig. 7 gezeigt, so kann man diese mit epitaxialer Substanz vonhohem Widerstand isolieren, so dass, obgleich sie physikalisch miteinander verbunden sind, die elektrische Verbindung zwischenFor example, if two diode-like structures 3o and 31 are formed in the same semiconductor substrate, as in stage 1 of FIG shown, this can be seen from above with epitaxial substance Isolate resistors so that although they are physically connected, the electrical connection between
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ihnen einen hohen Widerstand aufweist. Solche Isolierungstechniken sind ohne weiteres bei der Herstellung elektrischer Stromkreise bei. Hal"ble it erträgern brauchbar. In Stufe 1 der Fig. 7 sind zwei p-Zonen 3o und 31 auf einem gemeinsamen Abschnitt 32 von n-Halbleitersubstanz gebildet worden, die ihrerseits einen Abschnitt der p-Substanz 33 von hohem Widerstand darstellt. In Stufe 2 ist die obere Fläche der n- und p-Abschnitte mit SiIiciumoxyd 34 überzogen. In Stufe 3 1st eine Zone 35 des Siliciumoxyds zwischen den p-Abschnitten 3o und 31 entfernt. In Stufe 4 ist eine tiefe Vertiefung 36 durch den η-Abschnitt hindurch in die untere p-Zone 33 geätzt worden, indem das Material in der oben beschriebenen Weise Chlorwasserstoffgas ausgesetzt wurde. In Stufe 5 ist p-Substanz 37 in der Vertiefung epitaxial gebildet worden, so dass die pn-Verbindung unterhalb der p-Substanz 3o von der pn-Verbindung unter der p-Substanz bei 31 "isoliert" ist.them have a high resistance. Such isolation techniques are readily involved in the creation of electrical circuits. Holds usable. In stage 1 of FIG two p-zones 3o and 31 have been formed on a common section 32 of n-semiconductor substance, which in turn have one Representing portion of p-substance 33 of high resistance. In stage 2, the top surface of the n and p sections is covered with silicon oxide 34 coated. In step 3, a zone 35 of the silicon oxide between the p-sections 3o and 31 is removed. In stage 4, a deep recess 36 has been etched through the η-section into the lower p-zone 33 by removing the material in the exposure to hydrogen chloride gas as described above. In step 5, p-substance 37 has been epitaxially formed in the recess so that the pn junction is below the p-substance 3o is "isolated" from the pn junction under the p substance at 31.
Einige wichtige Anwendungsmöglichkeiten der Abdeckung mit Siliciumoxyd und der Gasätzung umfassen möglicherweise gar kein epitaxiales Wachstum von Germanium oder Silicium. Die Abdeck- und Ätztechnik ist sehr brauchbar zur Herstellung sauberer, genauer Ätzverbindungen, wie z.B. Kollektorüberzüge bei Mesatransistoren. Fig. 8 zeigt die einzelnen Herstellungsstufen der Kollektorübergänge. In Stufe 1 ist ein Teil eines Germaniumoder Siliciumplättchens gezeigt vor Anwendung der Mesatechnik. Stufe 2 zeigt ein Plättchen 38, nachdem ein Siliciumoxydfilm darauf gebildet wurde. Stufe 3 zeigt das Plättchen 38 mit SiIiciumoxyd 39 und mit einem gegenüber Fluorwasserstoffsäure beständigen Material 4o versehen. Stufe 4 zeigt das Plättchen nach dem Ätzen des Siliciumoxyds in Fluorwasserstoffsäure und nach Entfernen des gegenüber der Fluorwasserstoffsäure beständigen Materials von dem verbliebenen Siliciumoxyd 41. Stufe 5 zeigt das Plättchen 38 nach der Ätzung mit Chlorwasserstoffgas mit den "Mesas" 42 unter dem Siliciumoxyd 41. Fig. 6 zeigt das Plättchen 38 und die "Mesas" 42 nach der Entfernung des Süicium-Some important uses of the silica cover and gas etching may not involve epitaxial growth of germanium or silicon at all. The cover and etching technology is very useful for making clean, accurate etch joints, such as collector coatings on mesa transistors. 8 shows the individual production stages of the collector junctions. In stage 1 is part of a germanium or Silicon wafer shown before application of the mesa technique. Stage 2 shows a wafer 38 after a silicon oxide film was formed on it. Stage 3 shows the plate 38 with silicon oxide 39 and with a hydrofluoric acid resistant Material 4o provided. Step 4 shows the wafer after etching the silicon oxide in hydrofluoric acid and after removing the hydrofluoric acid resistant Material from the remaining silica 41st stage 5 shows the wafer 38 after etching with hydrogen chloride gas with the "mesas" 42 under the silicon oxide 41. Fig. 6 shows the plate 38 and the "mesas" 42 after the removal of the silicon oxide
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oxyds, beispielsweise durch Fluorwasseretoffdampf. Das Plättchen kann verhältnismässig konzentrierten Fluorwasserstoffdämpfen nicht innerhalb der Reaktionskammer 1 ausgesetzt werden, da die Kammer selbst bald weggeätzt wäre. Für diese Stufe ist daher eine weitere, nicht dargestellte Kammer aus Polyäthylen zweckmässig. Es kann jedoch Vorteil aus der Tatsache gezogen werden, dass Chlorwasserstoff sich bei steigender Temperatur schneller mit Siliciumoxyd umsetzt. Fluorwasserstoffdämpfe können in starker Verdünnung mit Wasserstoff verwendet werden, wenn die Plättchen zur Beschleunigung der Umsetzung an ihrer Oberfläche auf etwa 1oo C erhitzt werden. Unter diesen Umständen kann die Quarzkammer benutzt werden, denn, da sie nicht erhitzt wird, wird sie nur leicht geätzt. Nach Herstellen der Kollektorzone mittels Ätzen sind die Vorrichtungen .sauber, da die Ätznrodukte flüchtig sind.oxyds, for example by hydrogen fluoride vapor. The platelet can contain relatively concentrated hydrogen fluoride vapors are not exposed within the reaction chamber 1, since the chamber itself would soon be etched away. For this stage there is a further, not shown chamber made of polyethylene expedient. However, advantage can be taken of the fact that hydrogen chloride changes with increasing temperature reacts faster with silicon oxide. Hydrogen fluoride vapors can be used in strong dilution with hydrogen when the platelets are heated to about 100 C on their surface to accelerate the reaction. Under these In some circumstances the quartz chamber can be used because, as it is not heated, it is only lightly etched. After manufacture the collector zone by means of etching, the devices are clean, since the etching products are volatile.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind für die Gasbearbeitung von Germanium und Silicium gegeben. Die Arbeitsgänge beim Ätzen von Germanium und Silicium sind sehr ähnlich, und für beide Materialien kann im wesentlichen die gleiche Einrichtung verwendet werden.Special embodiments of the invention are for gas processing given by germanium and silicon. The operations involved in etching germanium and silicon are very similar, and essentially the same device can be used for both materials.
Zum Flächenätzen, wobei auf einem Silicium- oder Germaniumplättchen eine Behr ebene Oberfläche hinterlassen wird, muss man von einem Kristallplättchen ausgehen, dem zuvor der gewünschte Grad von Ebenheit und Oberflächenbeschaffenheit durch Läppen und/oder Polieren verliehen wurde, der bei richtiger Durchführung der Chlorwasseretoffgasätzung verhältnismässig unverändert bleibt. Diese Glätte bleibt mindestens erhalten, wird im allgemeinen aber sogar verbessert.For surface etching, on a silicon or germanium plate If a Behr flat surface is left behind, you have to start from a crystal plate, which is the one you want beforehand Degree of flatness and surface finish imparted by lapping and / or polishing, which with correct Execution of the hydrogen chloride gas etching remains relatively unchanged. This smoothness is at least retained, but is generally even improved.
Nach dem Läppen oder Polieren der Plättchen werden sie mittels Trichloräthylendampf entfettet, in Alkohol gewaschen und mit Baumwolle trocken gerieben.After lapping or polishing the platelets, they are means of Trichlorethylene vapor degreased, washed in alcohol and rubbed dry with cotton.
Die sauberen Plättchen werden auf eine saubere Platte aus geschmolzenem Quarz 3 gelegt, die eine Graphitunterläge 4 be-The clean platelets are melted onto a clean plate Quartz 3 placed, which a graphite base 4 loading
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deckt. Die Graphitunterlage hat etwa die Masse o,94 x 5,1 x 2o,5 cm und die Quarzauflage ist etwa o,15 cm dick.covers. The graphite base has approximately the dimensions 0.94 x 5.1 x 2o.5 cm and the quartz layer is about 15 cm thick.
Nach Auflegen der Plättchen werden Quarz und Unterlage in den von der Spule umgebenen Bezirk der Reaktionskammer 1 eingebracht. Ein nicht dargestellter Quarzsockel ist in der Reaktionskammer vorgesehen und hält die Unterlage und die Quarzauflage in einem Winkel von etwa 6 zur Längsachse der Reaktionskammer, wie in Fig. 1 gezeigt. Es wurde festgestellt, dass dieser kleine Winkel die Gleichmässigkeit des Ätzvorganges und ausserdem das Wachstum der epitaxialen Substanz fördert.After placing the platelets, the quartz and the base are placed in the area of the reaction chamber 1 surrounded by the coil. A quartz base, not shown, is provided in the reaction chamber and holds the base and the quartz overlay at an angle of about 6 to the longitudinal axis of the reaction chamber, as shown in FIG. It was found that this small angle promotes the evenness of the etching process and also promotes the growth of the epitaxial substance.
Nach dem Beschicken wird das System durch Aufsetzen der Abschlusskappe 8 auf die Reaktionskammer 1 geschlossen. Luft wird aus der Reaktionskammer 1 mittels trockenem Stickstoff . herausgespült. Die Reaktionskammer hat normalerweise einen Innendurchmesser von 74 mm und eine Länge von etwa einem Meter und wird durch drei Minuten währendes Hindurchströmen von sechs N Litern Stickstoff pro Minute gut gereinigt.After loading, the system is closed by placing the end cap 8 on the reaction chamber 1. Air is extracted from the reaction chamber 1 by means of dry nitrogen. washed out. The reaction chamber is typically 74 mm inside diameter and about one meter long and is well cleaned by flowing six N liters of nitrogen per minute through it for three minutes.
Mit dem Einströmen des Wasserstoffs wird sofort nach dem Abschalten des Stickstoffes begonnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel für Silicium lässt man normalerweise 32 Liter Wasserstoff in der Minute einströmen, bei Germanium 25,4 Liter in der Minute. When the hydrogen flows in, it is switched off immediately of nitrogen started. In this embodiment for silicon, 32 liters of hydrogen are normally left flow in per minute, with germanium 25.4 liters per minute.
Der HP-Generator wird zum Heizen der Unterlage 4 und der Plättchen 2 eingeschaltet. Die Plättchen werden auf die entsprechende Temperatur erhitzt, sodann wird das Chlorwasserstoffgas eingeleitet. Eine geeignete Temperatur für Silicium ist 12oo° C, für Germanium 9oo° C.The HP generator is used to heat the pad 4 and the platelets 2 switched on. The platelets are heated to the appropriate temperature, then the hydrogen chloride gas is introduced. A suitable temperature for silicon is 1200 ° C, for germanium 900 ° C.
Das Chlorwasserstoffgas wird in die Reaktionskammer eingelassen, um mit dem Ätzvorgang zu beginnen. Beim Ätzen von Silicium lässt man 5oo ecm pro Minute, beim Ätzen von Germanium 1,4 Liter pro Minute einströmen.The hydrogen chloride gas is admitted into the reaction chamber, to start the etching process. When etching silicon one leaves 500 ecm per minute, when etching germanium 1.4 liters per minute Pour in minute.
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Unter diesen Bedingungen werden etwa o,3 Mikron Silicium und etwa 1,o Mikron Germanium pro Minute geätzt.Under these conditions, about 0.3 microns of silicon and about 1.0 microns of germanium are etched per minute.
Wenn genügend Material von den Plättchen weggeätzt worden ist, wird der Vorgang durch langsames Herunterschalten der HF-Energie zwecks Abkühlung der Plättchen angehalten. Das Chlorwasserst off gas und das Wasserstoffgas werden dann in dieser Reihenfolge abgeschaltet, und die Kammer wird mit Stickstoff durchspült. Nach mindestens drei Minuten kann die Abschlussgloeke entfernt und können die geätzten Plättchen, wenn gewünscht, entnommen werden.When enough material has been etched away from the die, the process is accomplished by slowly stepping down the RF energy stopped for the purpose of cooling the platelets. The hydrogen chloride gas and the hydrogen gas are then in that order is switched off and the chamber is purged with nitrogen. After at least three minutes, the closing curtain can be finished removed and the etched platelets can be removed if desired.
Soll sich auf der gesamten Oberfläche der Plättchen ein epitaxialer Film bilden, so verfährt man insofern etwas anders, als nach Abschalten des Chlorwasserstoffs das System etwa zwei Minuten lang mit Wasserstoffgas gespült und dann das epitaxiale Wachstum eingeleitet wird.Should an epitaxial Form a film, the procedure is somewhat different in that the system takes about two minutes after the hydrogen chloride has been switched off purging with hydrogen gas for a long time and then initiating the epitaxial growth.
Wird Siliciumoxyd als Abdeckung verwendet, um eine Ätzung oder epitaxiales Wachstum zu begrenzen, so wird die Oberfläche der Plättchen mit einem dünnen Siliciumoxydfilm überzogen. Die Plättchen können, wenn gewünscht, vor dem Aufbringen des Oxydfilmes mit Chlorwasserstoffgas vorgeätzt werden. Jedes der bekannten Verfahren zur Bildung von Siliciumoxydfilmen kann angewandt werden, vorausgesetzt, der Film ist wasserfrei, dicht, zusammenhängend und über 1ooo Angström-Einheiten dick. Zum Beispiel kann auf Silicium ein Siliciumoxydfilm durch Oxydieren in Sauerstoff- oder Wasserdampfatmosphäre bei 75o bis 12oo° C gebildet werden. Durch Hydrolysieren von Siliciumtetrachloriddämpfen kann ein Silieiumoiydfilm auf Silicium wie auf Germanium gebildet werden.Is silicon oxide used as a cover for an etch or To limit epitaxial growth, the surface of the platelets is coated with a thin film of silicon oxide. the If desired, platelets can be pre-etched with hydrogen chloride gas before the oxide film is applied. Any of the known Methods of forming silicon oxide films can be used provided that the film is anhydrous, dense, coherent and over 1000 Angstrom units thick. For example a silicon oxide film can be formed on silicon by oxidation in an oxygen or water vapor atmosphere at 75o to 1200 ° C are formed. By hydrolyzing silicon tetrachloride vapors A silicon oxide film can be applied to silicon as well as to germanium are formed.
Die zu behandelnden Bezirke auf den Plättchen werden durch Wegätzen des Siliciumoxyds an diesen Stellen freigelegt. Dies geschieht oft in der Weise, dass das Siliciumoxyd ausser an diesen bestimmten Stellen mit einem Mittel abgedeckt wird, das von Fluorwasserstoffsäure nicht angegriffen wird, und dann das Platt·The areas to be treated on the platelets are etched away of the silicon oxide exposed at these points. This often happens in such a way that the silicon oxide is also attached to these certain areas are covered with an agent that is not attacked by hydrofluoric acid, and then the flat
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chen zwecks Wegätzung des freiliegenden Siliciumoxyds in ver- " dünnte Fluorwasserstoffsäure gelegt wird.for the purpose of etching away the exposed silicon oxide in different " thin hydrofluoric acid is placed.
Danach wird das Plättchen in Wasser abgespült und getrocknet, und das Abdeckmittel wird durch ein geeignetes Verfahren entfernt. Darauf wird das Plättchen gründlich gereinigt.Thereafter, the wafer is rinsed in water and dried, and the masking agent is removed by a suitable method removed. The plate is then thoroughly cleaned.
Die Plättchen werden in der gleichen Weise^wie vorstehend beim Ätzvorgang zu diesem Ausführungsbeispiel beschrieben, in die Reaktionskammer eingebracht. Von diesem Punkt an ist das Verfahren das gleiche wie beim Ätzen eines nicht abgedeckten Plättchens. Auch die Einströmungsgeschwindigkeiten und Temperaturen sind die gleichen.The platelets are made in the same manner as in the above Etching process described for this embodiment, introduced into the reaction chamber. From that point on, the procedure is the same as when etching an uncovered wafer. Also the inflow velocities and temperatures they are the same.
Nachdem bis zur gewünschten Tiefe geätzt worden ist, können die Vertiefungen mit epitaxial gewachsenem Silicium oder Germanium gefüllt werden. Mittels dieser Ausführungsformen des Verfahrens können die in den Pig. 3-9 dargestellten und ähnlichen Gebilde hergestellt werden.After etching to the desired depth, the depressions can be made with epitaxially grown silicon or germanium be filled. By means of these embodiments of the method, the Pig. 3-9 and similar structures getting produced.
Da die Ätzung mit Chlorwasserstoffgas ein sehr sauberer Vorgang ist, wäre es günstig, die freiliegenden Halbleiterübergänge mit einem Film aus Siliciumoxyd zu schützen, bevor das frischgeätzte Material aus der Ätzkammer 1 entnommen wird. Pig. 9» in der die Stufe 1 ein Schnitt der in Pig. 8 gezeigten Stufe 5 ist, zeigt ein anderes Verfahren zur Bearbeitung von Mesaanordnungen. In Fig. 9, Stufe 1, ist die Oberfläche des "Mesa" 42 des Plattchens 38 mit Siliciumoxyd bedeckt. Gewöhnlich hat eine Mesaanordnung eine Halbleiterzone 43 von entgegengesetzter Leitfähigkeit sart, so dass sich eine pn-Verbindung 44 ergibt. In Stufe 2 ist auf den Oberflächen de3 Plättchens ein Siliciumoxydfilm 45 gebildet, so dass der Übergang 44 nicht freiliegt. Das Siliciumoxyd kann auf mehrere Arten auf das Plättchen aufgebracht bzw. auf ihm gebildet werden, ohne dass dieses aus der Reaktionskammer genommen wird. Ein Verfahren besteht darin, dass, falls die Plättchen aus Silicium sind, Feuchtigkeit in dieSince the etching with hydrogen chloride gas is a very clean process it would be beneficial to protect the exposed semiconductor junctions with a film of silicon oxide before the freshly etched one Material is removed from the etching chamber 1. Pig. 9 »in which the stage 1 is a cut of the one in Pig. 8 stage 5 shown shows another method of machining mesa arrays. In Figure 9, Stage 1, the surface of the "mesa" is 42 of the plate 38 covered with silicon oxide. Usually has one Mesa arrangement sart a semiconductor zone 43 of opposite conductivity, so that a pn connection 44 results. In Stage 2 is a silicon oxide film on the surfaces of the 3 wafer 45 formed so that the transition 44 is not exposed. The silicon oxide can be applied to the wafer in a number of ways or are formed on it without this being taken out of the reaction chamber. One method is to that if the wafers are made of silicon, moisture in the
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Kammer eingelassen wird. Dies geschieht in der Weise, dass nach Abschalten des Chlorwasserstoffs Wasserstoff durch Wasser geleitet wird, so dass er gesättigt wird, bevor er dann in die Reaktionskammer eintritt.Chamber is admitted. This happens in such a way that after switching off the hydrogen chloride, hydrogen is passed through water so that it becomes saturated before it then enters the reaction chamber.
Lie in Pig. 1o dargestellte Vorrichtung ist eine Abwandlung der in Pig. 1 dargestellten Ausführungsform. Die Abwandlungen bestehen im Hinzufügen einer üblichen Laboratoriumsflüssigkeitsvorlage 46 und der Ventile 46 und 48 parallel zum Wasserstoffventil 17..Lie in Pig. 1o shown device is a modification of the in Pig. 1 illustrated embodiment. The modifications exist in adding a standard laboratory fluid supply 46 and the valves 46 and 48 parallel to the hydrogen valve 17 ..
Nach dem Ätzen mit Chlorwasserstoff werden, sofern ein Siliciumoxydfilm gebildet werden soll, die Siliciumplättchen heiss gehalten, indem man die HP-Energie eingeschaltet lässt. Das VentilAfter etching with hydrogen chloride, a silicon oxide film is provided is to be formed, the silicon wafers are kept hot by leaving the HP energy switched on. The valve
1o zum Abschalten des Chlorwasserstoffs wird geschlossen und die Kammer 1 mit Wasserstoffgas ausgespült. Die Ventile 46 und 48 der Vorlage /erden geöffnet und das Wasserstoffventil 17 geschlossen, so dass Wasserstoff durch das in der Vorlage 47 enthaltene Wasser perlt, bevor er in die Reaktionskammer gelangt. Das heisse Siliciumoxyd wird auf den Oberflächen der Plättchen gebildet, während diese sich noch in der Reaktionskammer befinden, so dass die Sauberkeit des mit Chlorwasserstoff behandelten Übergangs erhalten bleibt.1o to switch off the hydrogen chloride is closed and the chamber 1 is flushed out with hydrogen gas. The valves 46 and 48 of the template / earth is opened and the hydrogen valve 17 is closed, so that hydrogen bubbles through the water contained in the template 47 before it gets into the reaction chamber. The hot silicon oxide is formed on the surfaces of the platelets while they are still in the reaction chamber, so that the cleanliness of the transition treated with hydrogen chloride is maintained.
Silioiumoxydfilme und andere Metalloxydfilme lassen sich ebenfalls nach Chlorwasserstoffätzung ohne weiteres auf Halbleiterplättchen an Ort und Stelle herstellen, wenn die in Pig. 1o dargestellte Vorrichtung entsprechend F^g. 11 durch Hinzufügen beispielsweise eines Vorrates von Metallhalogeniddampf weiter abgewandelt wird. Siliciumoxydfilme, die besonders brauchbar sind, können bei niedrigen Temperaturen auf Silicium- und Germanium? lättchen gebildet werden, indem diese unter geeigneten Bedingungen Siliciumtetrachloriddämpfen ausgesetzt werden. In Pig. 11 ist zu der in Pig. 1o dargestellten Vorrichtung eine Plüssigkeitsvorlage 49 mit Siliciumtetraohlorid, ein Strömungsanzeiger 5o, ein Messventil 51 und ein Absperrventil 52 hinzugefügt worden.Silicon oxide films and other metal oxide films can also be used after hydrogen chloride etching without further ado on semiconductor wafers manufacture in place if the in Pig. 1o illustrated device according to FIG. 11 by adding for example, a supply of metal halide vapor is further modified. Silica films that are particularly useful are, can silicon and germanium be used at low temperatures? Laminae are formed by placing these under suitable Conditions exposed to silicon tetrachloride vapors. In Pig. 11 is the same as the one in Pig. 1o illustrated device a Plüssigkeitsvorlage 49 with Siliciumtetraohlorid, a flow indicator 5o, a measuring valve 51 and a shut-off valve 52 were added been.
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Nachdem das Silizium oder Germanium in der Kammer geätzt worden ist und sich, abgekühlt hat, wird die Kammer während einiger Minuten mit Stickstoff gespült. Daraufhin wird das Ventil 17 geschlossen, und die beiden zu der Wasservorlage 47 führenden Ventile 46 und 48 werden geöffnet, so daß mit Wasser gesättigter Stickstoff in die Reaktionskammer eintritt. Das das Siliziumtetrachlorid abschaltende Ventil wird geöffnet, und durch Einlassen von abgemessenen Mengen Stickstoff in die mit Siliziumtetrachlorid gefüllte Vorlage 49 mittels des Messventils 51 und des Strömungsanzeigers 50 wird mit Siliziumtetrachlorid gesättigter Stickstoff gebildet. Der Siliziumtetrachloriddampf und der Wasserdampf werden in die Reaktionskammer geleitet, wo das Wasser von der Plattchenoberflache absorbiert und das Siliziumtetrachlorid von diesem Wasser hydrolysiert wird, so daß sich auf der Plättchenoberfläche Siliziumoxyd bildet. Die Silizium- N oxydbildung kann durch Erhitzen der Plättchen auf eine Temperatur unterhalb von 2000C beschleunigt werden. Werden die Plättchen jedoch zu stark erhitzt, so entweicht das Wasser von ihrer Oberfläche, und die Umsetzung verläuft unvollkommen.After the silicon or germanium in the chamber has been etched and cooled, the chamber is purged with nitrogen for a few minutes. The valve 17 is then closed, and the two valves 46 and 48 leading to the water reservoir 47 are opened, so that nitrogen saturated with water enters the reaction chamber. The valve that switches off the silicon tetrachloride is opened, and nitrogen saturated with silicon tetrachloride is formed by admitting measured amounts of nitrogen into the template 49 filled with silicon tetrachloride by means of the measuring valve 51 and the flow indicator 50. The silicon tetrachloride vapor and the water vapor are passed into the reaction chamber, where the water is absorbed by the plate surface and the silicon tetrachloride is hydrolyzed by this water, so that silicon oxide is formed on the plate surface. The silicon N oxide formation can be accelerated to a temperature below 200 0 C by heating of the platelets. However, if the platelets are heated too much, the water will escape from their surface and the conversion will be imperfect.
Das Ätzen mit gasförmigem Chlorwasserstoff eignet sich ebenfalls als Behandlung von Halbleitermaterial unmittelbar vor Festkörperdiffusionsvorgängen und gelegentlich auch anschließend. Dieee Behandlung kann normalerweise in der gleichen Vorrichtung wie die Diffusion vorgenommen werden. Pig. 12 zeigt die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung, Jedoch zusätzlich mit einem Dotierungsmaterial enthaltenden Druckvorratstank 53» Ventilen 54 und 55 und einem Strömungsmesser 56 versehen, so daß das Dotierungsmaterial in abgemessenen Mengen in die Reaktionskammer 1 eingelassen werden kann, über die heißen Plättchen 2 hinwegströmt und deren Eigenschaften mittels Pestkörperdiffusion des in dem Dotierungsvorrat enthaltenen Dotiermaterials in die PlättchenEtching with gaseous hydrogen chloride is also suitable for treating semiconductor material immediately before solid-state diffusion processes and occasionally afterwards. Dieee Treatment can usually be done in the same device as diffusion. Pig. 12 shows the in Pig. 1 The device shown, but additionally with a pressure supply tank 53 containing a doping material and valves 54 and 55 and a flow meter 56 so that the dopant Admitted into the reaction chamber 1 in measured quantities can be, flows over the hot platelets 2 and their properties by means of Pestkörperdiffusion in the Doping supply contained doping material in the platelets
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verändert. Wird das Ätzen mit gasförmigem Chlorwasserstoff unmittelbar vor der Diffusion vorgenommen, so ist die Oberfläche äußerst sauber und für die Diffusion ideal, da die Geschwindigkeit, mit der das Dotiermaterial in die Plättchen an deren Oberfläche eindringt, über die ganze Plättchenoberfläche gleich ist, wenn diese überall aus demselben Material besteht, d.h. frei von Fremdbestandteilen ist. Außerdem kann die an einer Oberfläche vorhandene starke Dotiermittelkonzentration durch Ätzen der Oberfläche mit gasförmigem Chlorwasserstoff verringert werden, wobei, der die übermäßige Dotiermittelkonzentration enthaltende Oberflächenteil entfernt wird und eine neue Oberfläche mit niedrigerer Konzentration zurückbleibt. Dies ist insofern nützlich, als es eine Veränderung des elektrischen Widerstandes, der Durchschlagsfestigkeit, Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit und anderer Oberflächeneigenschaften ermöglicht.changes. If the etching with gaseous hydrogen chloride is immediate made before diffusion, the surface is extremely clean and ideal for diffusion, since the speed with which the doping material penetrates into the platelets on their surface, is the same over the entire platelet surface, if it consists of the same material everywhere, i.e. is free of foreign components. It can also be on a surface existing high dopant concentration can be reduced by etching the surface with gaseous hydrogen chloride, wherein, the surface part containing the excessive dopant concentration is removed and a new surface with lower concentration remains. This is useful in that there is a change in electrical resistance, dielectric strength, surface recombination rate and other surface properties.
Die Betriebsbedingungen der Ausführungsformen der Erfindung dürften optimal oder fast optimal sein, und unter den beschriebenen Bedingungen können Silizium und Germanium mit beträchtlicher Genauigkeit geätzt werden, wobei ein hoher Grad von Ebenheit und Oberflächenvollkommenheit erhalten bleibt. Die Ebenheit bleibt völlig erhalten außer an den äußersten Kanten; diese werden leicht abgerundet. Die Oberflächenrauhigkeit beträgt von den höchsten zu den tiefsten Stellen gemessen 0,2 Mikron. Bei bis zu 40 gleichzeitig geätzten Plättchen schwankt die durch das Ätzen hervorgerufene Dickenänderung um höchstens 5 $.The operating conditions of the embodiments of the invention are likely to be optimal or almost optimal, and under the conditions described, silicon and germanium can with considerable Accuracy can be etched while maintaining a high degree of flatness and surface finish. the Flatness is completely retained except at the outermost edges; these are rounded off slightly. The surface roughness is measured 0.2 microns from top to bottom. With up to 40 plates etched at the same time the change in thickness caused by the etching fluctuates by at most $ 5.
Die Abweichungen der Dickenänderung zweier unter den gleichen Bedingungen derartig geätzter Chargen betragen maximal 5 $.The deviations in the change in thickness of two batches etched in this way under the same conditions amount to a maximum of $ 5.
Zufriedenstellendes Ätzen einschließlich Flachätzen kann innerhalb ziemlich großer Bereiche von Temperaturen, Chlorwasser-Satisfactory etching including flat etching can be achieved within fairly wide ranges of temperatures, chlorinated water
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stoffkonzentrationen und Gasströmungsgeschwindigkeiten vorgenommen werden. Diese Bedingungen sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Die Chlorwasserstoffkonzentration ist der in einem gasförmigen Gemisch aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff enthaltene Prozentsatz. Als Strömungsgeschwindigkeit ist der Wert angegeben, den man erhält, wenn man die Gesamtströmungsgeschwindigkeit des gasförmigen Gemisches aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff durch den Querschnitt der Reaktionskammer an der Stelle, wo die Gasätzung stattfindet, teilt.substance concentrations and gas flow rates made will. These conditions are shown in Table 1. The hydrogen chloride concentration is that in one Percentage contained in gaseous mixture of hydrogen chloride and hydrogen. The flow velocity is the Value given which is obtained when one considers the total flow rate of the gaseous mixture of hydrogen chloride and hydrogen divides through the cross section of the reaction chamber at the point where the gas etching takes place.
!Tabelle 1!Table 1
Temperatur 760-945°C 9OO-1435°CTemperature 760-945 ° C 900-1435 ° C
HCl-Konzentration 0-100 # 0-100 # Gasströmungsgeschwindigkeit 0,3-25 cm/sec. 0,3-25 cm/sec.HCl concentration 0-100 # 0-100 # Gas flow rate 0.3-25 cm / sec. 0.3-25 cm / sec.
Unter diesen Bedingungen kann man die Ätzgeschwindigkeit bei Germanium und Silizium auf Werte zwischen 0-0,25 mm/Min, einstellen. Under these conditions, the etching speed for germanium and silicon can be set to values between 0-0.25 mm / min.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Erfindung erstens Mittel zum Ätzen von Germanium und Silizium schafft, wobei eine genaue Steuerung möglich ist und Verunreinigungen vermieden werden; zweitens infolge des Verhaltens gegenüber Quarzgeräten die Bildung epitaxialer Substanz von verbesserter Qualität ermöglicht; drittens bei Verwendung einer Siliziumoxyd-Abdeckschicht ein örtlich begrenztes Ätzen von Germanium oder Silizium erlaubt; viertens infolge ihrer Wirkung auf Siliziumoxyd das Wachstum epitaxialer Substanz an örtlich begrenzten Stellen auf Germanium und Silizium erleichtert; fünftens die BildungFrom the foregoing it will be seen that the invention firstly provides means for etching germanium and silicon, one being precise control is possible and contamination is avoided; secondly, as a result of the behavior towards quartz devices enables the formation of epitaxial substance of improved quality; third, when using a silicon oxide cover layer allows localized etching of germanium or silicon; fourth, because of their action on silica facilitates the growth of epitaxial matter in localized places on germanium and silicon; fifth, education
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neuartiger Halbleitergebilde ermöglicht und sechstenB Mittel zur Verbesserung bestimmter bekannter Halbleiterverfahren schafft. Für den Fachmann verstehen sich zahlreiche Abwandlungen der im einzelnen veranschaulichten und beschriebenen Ausführungsbeispiele.novel semiconductor structure enables and sixthB means for improving certain known semiconductor processes creates. Numerous modifications to those illustrated and described in detail will be understood by those skilled in the art Embodiments.
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