DE1521834B2 - METHOD FOR MANUFACTURING LAYERED SEMICONDUCTOR CRYSTAL ELEMENTS BY ETCHING - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING LAYERED SEMICONDUCTOR CRYSTAL ELEMENTS BY ETCHING

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DE1521834B2
DE1521834B2 DE19631521834 DE1521834A DE1521834B2 DE 1521834 B2 DE1521834 B2 DE 1521834B2 DE 19631521834 DE19631521834 DE 19631521834 DE 1521834 A DE1521834 A DE 1521834A DE 1521834 B2 DE1521834 B2 DE 1521834B2
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung sammensetzung Halbleitermaterial auf der geätzten geschichteter Halbleiter-Kristallelemente, wie z. B. Oberfläche anbzuscheiden. Mit diesem Verfahren ist es Transistoren od. dgl., unter Anwendung der Ätzung jedoch nicht möglich, die Halbleiteroberfläche derart von Halbleiterkristalioberflächen in einer Reaktions- sorgfältig und langsam anzuätzen, wie es bei der Herkammer mittels eines strömenden Gasgemisches unter 5 stellung komplizierter Halbleiterbauelemente erforder-Aufheizung des Elementes auf erhöhte, jedoch unter- lieh ist. Es ist außerdem bekannt (deutsche Patenthalb eines Schmelzpunktes liegende Temperatur und schrift 966 879), zur Abtragung von Halbleiteranschließender Nachbehandlung in der gleichen material Halogenwasserstoff allein als Ätzmittel zu Reaktionskammer. verwenden. Das bekannte Verfahren weist jedoch denThe invention relates to a method of manufacturing composite semiconductor material on the etched layered semiconductor crystal elements such. B. surface. With this procedure it is Transistors or the like, but not possible using etching, the semiconductor surface in this way to carefully and slowly etch semiconductor crystal surfaces in a reaction process, as is the case with the Herkammer by means of a flowing gas mixture under 5 position complicated semiconductor components required heating of the element on increased, but under- borrowed. It is also known (German patent half a melting point lying temperature and writing 966 879), for the removal of semiconductor subsequent treatment in the same material hydrogen halide alone as an etchant Reaction chamber. use. However, the known method has the

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ίο Nachteil auf, daß die Ätzgeschwindigkeit nicht de-In the manufacture of semiconductor components ίο the disadvantage that the etching speed does not de-

werden auf Halbleiterkristallplättchen Schichten aus finiert geregelt werden kann.layers on semiconductor crystal wafers can be controlled from finely finished.

Halbleitermaterial oder aus dielektrischem Material Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der abgelagert. Damit später die Eigenschaften des fertigen Schaffung eines Verfahrens zur Ausbildung von Schich-Bauelementes nicht durch unerwünschte Störungen der ten auf Halbleiterkristallelementen mit vorheriger Struktur beeinträchtigt werden, muß die Oberfläche 15 Ätzung der Plättchenoberfläche, bei dem die Ätzung im des Halbleiterplättchens vor dem Ablagern der Schich- Gegensatz zu bekannten Verfahren zu einwandfrei ten möglichst glatt und sauber sein. Hierzu ist ein sauberen und glatten Oberflächen führt und die Mög-Ätzverfahren bekannt, bei dem ein dampfförmiges lichkeit des Absetzens von Verunreinigungen zwischen Ätzmittel sich auf dem Halbleiterelement, dessen dem Ätzen und dem Aufbringen der gewünschten Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur ao Schicht unterbunden ist. Insbesondere sollen praktisch des Dampfes liegt, als Flüssigkeit niederschlägt. Da keine Ätzrückstände auf den Plättchen verbleiben, das Ätzmittel jedoch nicht beliebig lange auf dem Schließlich soll das erfindungsgemäße Verfahren durch Halbleiterplättchen verbleiben soll, muß es nach dem die Verwendung von Siliziumoxidfilmen als Abdeckung Ätzvorgang entfernt werden. Hierzu läßt man entweder zur Verhinderung eines spitaxialen Wachsens von HaIbdas Ätzmittel selbst mit einer hohen Geschwindigkeit 25 leiterschichten auf bestimmten Oberflächenteilen die über die Plättchen streichen, jedoch ergibt sich dabei Ausbildung bisher nicht herstellbarer Halbleiterbauein hoher Ätzmittelverbrauch; oder man verwendet elemente ermöglichen. Auch soll das Verfahren die einen zusätzlichen Druckgasstrom, welcher das Ätz- Verwendung von Rohröfen und ähnlichen öfen für die mittel von den Plättchen bläst, oder man ordnet die zu Ablagerung epitaktischer Schichten ermöglichen,
ätzenden Plättchen auf einem Drehteller an, so daß das 30 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geflüssige Ätzmittel durch Fliehkraft von den Plättchen löst, daß man als Gasgemisch Chlorwasserstoff und abgeschleudert wird. Der Nachteil dieses bekannten Wasserstoff in definiertem regelbarem Verhältnis verVerfahrens besteht hauptsächlich darin, daß sich das wendet und anschließend das Element in der Reakflüssige Ätzmittel nur schwer vollständig von der tionskammer einem Verfahren zur Bildung einer epigeätzten Oberfläche entfernen läßt: Das Ätzmittel greift 35 taxialen Schicht, einer Metalloxidabdeckschicht oder nämlich sehr viel schneller an Kratzern oder tiefer einer Festkörperdiffusion unterzieht,
liegenden Beschädigungsstellen als an den glatten Wegen der hohen Temperatur der Halbleiterplätt-Oberflächenteilen an, so daß es in diesen beschädigten chen kondensiert hierbei das dampfförmige Ätzmittel Stellen als Rückstand verbleibt und den Ätzvorgang in nicht, so daß der Ätzvorgang bewirkt wird, ohne daß unerwünschter Weise fortsetzt, wobei diese Beschädi- 40 sich Ätzrückstände bilden, welche zu den erwähnten gungen eher noch vergrößert als ausgeglichen werden. Schäden führen würden. Außerdem entfallen dabei jeg-Derartige Strukturstörungen sind unter anderem des- liehe zusätzliche Hilfsmittel für die Entfernung des halb unerwünscht, weil an ihnen die Diffusionsge- Ätzmittels. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit sch\v adigkeit anders als an den übrigen Stellen ist, so wesentlich einfacher als bekannte Verfahren und führt daß die Gleichmäßigkeit bei der Ausbildung der ver- 45 zu wesentlich besseren Oberflächen,
schiedenen Halbleiterzonen nicht gewährleistet ist. Vorzugsweise liegt bei der Behandlung von Germa-Außerdem werden Metalloxidfilme, die gegebenenfalls niumplättchen die Plättchentemperatur mindestens auf Silizium- oder Germaniumplättchen abgelagert über 7000C, bei Siliziumplättchen mindestens über werden, ungleichmäßig, so daß beispielsweise bei der 85O°C. Dabei besteht einerseits keine Gefahr für ein Ausbildung integrierter Kondensatoren sich Abwei- so Kondensieren des Ätzmittels, andererseits erfolgt noch chungen von den gewünschten Werten ergeben. Ebenso kein Anschmelzen der Halbleiterplättchen. Als Ätztreten Abweichungen von gewünschten Widerstands- mittel wird ein Gasgemisch aus dampfförmigem Chlorwerten auf, wenn Widerstandsmaterialien auf nicht wasserstoff und Wasserstoffgas verwendet, welches ganz sauberen Oberflächen abgelagert werden. Beim über die Plättchen strömt.
Semiconductor material or of dielectric material The object of the invention is therefore to be deposited. So that the properties of the finished creation of a method for the formation of layer components are not impaired by undesired disturbances of the th on semiconductor crystal elements with a previous structure, the surface 15 must be etching of the wafer surface, in which the etching in the semiconductor wafer before the layer is deposited. In contrast to known methods, to be flawlessly as smooth and clean as possible. For this purpose, a clean and smooth surface leads and the Mög etching process is known, in which a vaporous possibility of the deposition of impurities between the etchant itself on the semiconductor element, whose etching and the application of the desired temperature below the condensation temperature ao layer is prevented. In particular, the vapor should practically lie when the liquid precipitates. Since no etching residues remain on the platelets, but the etchant does not remain on the platelets indefinitely. Finally, the method according to the invention should remain on the semiconductor platelets, it must be removed after the use of silicon oxide films as a cover etching process. For this purpose, either to prevent spitaxial growth of the halide, the etchant itself is allowed to sweep over the platelets at high speed on certain parts of the surface, but this results in the formation of previously unproducible semiconductor components and a high consumption of etchant; or you can use elements to enable. The method is also intended to allow an additional stream of pressurized gas, which blows the etching using tubular furnaces and similar furnaces for the medium from the platelets, or it is intended to enable the deposition of epitaxial layers,
corrosive platelets on a turntable, so that the 30 According to the invention, this object is thereby released liquid etchant by centrifugal force from the platelets that one is thrown off as a gas mixture and hydrogen chloride. The disadvantage of this known hydrogen in a defined controllable ratio verVerfahren is mainly that it turns and then the element in the reacfluid etchant can only be removed completely from the tion chamber with difficulty Metal oxide cover layer or that is subject to solid-state diffusion much faster at scratches or deeper,
lying damage points than on the smooth paths of the high temperature of the semiconductor wafer surface parts, so that it condenses in these damaged surfaces while the vaporous etchant remains as a residue and the etching process in not, so that the etching process is effected without undesirably continuing This damage is formed by etching residues which, in addition to the aforementioned conditions, are more likely to be increased than compensated for. Would cause damage. In addition, there are no such structural disturbances, inter alia, additional aids for the removal are undesirable because the diffusion etchants are present on them. The method according to the invention is therefore different from the other places, so it is much simpler than known methods and results in the evenness in the formation of the surfaces,
different semiconductor zones is not guaranteed. Preferably addition Germa-be metal oxide, in the treatment of the optionally platelet temperature niumplättchen at least silicon or germanium platelets deposited over 700 0 C, for silicon wafer on, at least, non-uniform, so that for example in the 85O ° C. On the one hand, there is no risk of the formation of integrated capacitors, deviating condensation of the etchant, on the other hand, the desired values are still determined. Likewise, no melting of the semiconductor wafers. A gas mixture of vaporous chlorine values appears as etching deviations from the desired resistance means, if resistance materials based on non-hydrogen and hydrogen gas are used, which are deposited on completely clean surfaces. When flowing over the platelets.

Ablagern epitaktischer Halbleitermaterialschichten auf 55 Zum Ausbilden einer epitaktischen Schicht auf derDepositing Epitaxial Semiconductor Material Layers on 55 To form an epitaxial layer on top of the

nicht ganz einwandfreien Oberflächen entstehen Oberfläche nach dem Ätzen kann man ein Gemisch ausnot entirely flawless surfaces arise after the etching surface can be a mixture of

Kristallstrukturstörungen, welche das Halbleiterver- Wasserstoffgas und Germaniumtetrachlorid oder SiIi-Crystal structure disturbances, which the semiconductor gas and germanium tetrachloride or SiIi-

halten in unkontrollierbarer Weise beeinflussen, so daß ziumtetrachlorid über die erhitzten Plättchen strömenkeep affecting in an uncontrollable manner, so that zium tetrachloride flow over the heated platelets

die angestrebten Parameter des Bauelementes nicht er- lassen.do not allow the desired parameters of the component.

reicht werden. Selbst bei gut gereinigtem Halbleiter- 60 Sollen die Kristallplättchen nur selektiv geätzt wermaterial können sich leicht atmosphärische Staubteil- den, so können sie vor dem Ätzvorgang an ihrer Oberchen oder aus dem Behandlungsofen abgebröckelte fläche mit einem anhaftenden, gegenüber Chlorwasser-Teilchen auf den Halbleiterplättchen absetzen und stoff beständigen Abdecküberzug versehen werden, in Anlaß zu Störungsstellen geben. welchem für die Ätzung Öffnungen ausgebildet werden.be enough. Even with well-cleaned semiconductor material, the crystal platelets should only be etched selectively If atmospheric dust particles can easily form, they can be on their surface before the etching process or a surface that has crumbled off from the treatment furnace with an adhering, opposite to chlorine water particles settle on the semiconductor wafer and provide a fabric-resistant cover coating in Give cause for faults. which openings are formed for the etching.

Es ist bekannt (österreichische Patentschrift 212 879), 65 Sollen auf der Oberfläche Metalloxidfilme ausgebildetIt is known (Austrian patent specification 212 879) that metal oxide films should be formed on the surface

unter Verwendung eines Halogenids des Halbleiter- werden, so können die Plättchen einem Metallhaloge-using a halide of the semiconductor, the platelets can be made of a metal halide

materials mit Wasserstoff als Reaktionsmittel zunächst niddampf ausgesetzt werden. Für die Ausbildung einesmaterials with hydrogen as the reactant must first be exposed to low vapor. For training one

zu ätzen und anschließend durch Änderung der Gaszu- Oxidfilmes kann man ein Gemisch aus einem Metall-to etch and then by changing the gas to oxide film you can create a mixture of a metal

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halogeniddampf und Wasserdampf über die Plättchen Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfol-halide vapor and water vapor over the platelets. Further details can be found in the following

strömen lassen. Wenn beispielsweise der Metallhaloge- genden Beschreibung an Hand der Darstellungen vonlet flow. If, for example, the metal halide description based on the representations of

niddampf Siliziumtetrachlorid ist, bildet sich auf den Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigtNiddampf is silicon tetrachloride, forms on the embodiments of the invention. It shows

Kristallelementen ein Siliziumoxidfilm aus. Zur Bildung Fi g. 1 eine schematische Darstellung einer sowohlCrystal elements from a silicon oxide film. For education Fi g. 1 is a schematic representation of both

einer die Oberfläche des Halbleitermaterials bedecken- 5 für Gasätzung wie zum Hervorrufen epitaxialenone to cover the surface of the semiconductor material- 5 for gas etching as for inducing epitaxial

den Oxidschicht werden die Plättchen nach dem Ätzen Wachstums geeigneten Vorrichtung,the oxide layer, the platelets after etching growth suitable device,

auf eine entsprechende Temperatur erhitzt. Soll diese F i g. 2 eine perspektivische Darstellung eines mitheated to an appropriate temperature. Should this F i g. 2 is a perspective view of one with

Schicht eine Siliziumoxidschicht sein, so kann man diese Siliziumoxid überzogenen Plättchens aus Halbleiter-Layer be a silicon oxide layer, this silicon oxide-coated platelet made of semiconductor

durch ein Aufheizen der Plättchen nach dem Ätzen auf material mit einer rechteckigen Öffnung im Silizium-by heating the platelets after etching on material with a rectangular opening in the silicon

über 8000C und ein Überstreichen der Plättchen mit io oxid,over 800 0 C and painting over the platelets with io oxide,

Wasserdampf ausbilden. F i g. 3 einen Schnitt durch das in F i g. 2 gezeigteForm water vapor. F i g. 3 shows a section through the in FIG. 2 shown

Nach dem selektiven Ätzen läßt sich auf den ge- Plättchen entlang der Linie 3-3,After the selective etching it can be seen on the platelets along the line 3-3,

ätzten Oberflächenbereichen ein Halbleitermaterial F i g. 4 den gleichen Schnitt mit einer in das Materialetched surface areas a semiconductor material F i g. 4 make the same cut with one in the material

■epitaktisch derart ablagern, daß zwischen dem or- geätzten Vertiefung,■ deposit epitaxially in such a way that between the pre-etched recess,

sprünglichen Halbleitermaterial des Plättchens oder 15 F i g. 5 den gleichen Schnitt, nachdem die Vertiefunginitial semiconductor material of the wafer or 15 F i g. 5 the same cut after the indentation

Trägers und dem epitaktisch gewachsenen Material mit epitaxial gewachsener Substanz ausgefüllt wurde,Carrier and the epitaxially grown material was filled with epitaxially grown substance,

ein pn-Übergang entsteht. F i g. 6 weitere Verfahrensschritte zur Herstellunga pn junction is created. F i g. 6 further process steps for production

Besondere Halbleiterbauelemente lassen sich erzielen, eines Transistors aus dem Gebilde gemäß Fig. 5,Special semiconductor components can be achieved, a transistor from the structure according to FIG. 5,

wenn beispielsweise in die Halbleiterkristallplättchen F i g. 7 Verfahrensschritte eines Vorganges zur elek-if, for example, in the semiconductor crystal flakes F i g. 7 process steps of a process for elec-

Vertiefungen geätzt werden, die anschließend durch 20 trischen Isolierung bestimmter Zonen auf einem Plätt-Depressions are etched, which are then isolated by 20 tric isolation of certain zones on a plate

epitaktisch gewachsenes Halbleitermaterial aufgefüllt chen aus Halbleitermaterial,epitaxially grown semiconductor material filled with semiconductor material,

werden. F i g. 8 die Anwendung von Gasätzung bei der Her-will. F i g. 8 the use of gas etching in the manufacture

Besonders gute Oberflächen und abgelagerte Schich- stellung von Mesatransistoren,Particularly good surfaces and deposited layers of mesa transistors,

ten ergeben sich, wenn man die Halbleiterkristallele- F i g. 9 den Siliziumoxidüberzug eines durch Chlor-th result if one considers the semiconductor crystals F i g. 9 the silicon oxide coating of a chlorine

mente als Plättchen auf einer flachen Unterlage an- 25 wasserstoff-Gasätzung freigelegten Mesaaufbaus,ments as platelets on a flat surface of the exposed mesa structure,

ordnet und diese unter einem geringen Winkel geneigt F i g. 10 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung der-arranges and this inclined at a small angle F i g. 10 the in F i g. 1 device shown der-

in die Reaktionskammer einbringt, so daß die Platt- art abgeändert, daß Siliziumoxidfilme auf Silizium ge-introduces into the reaction chamber so that the plate is modified so that silicon oxide films are deposited on silicon

chen dem durch die Reaktionskammer hindurch- bildet werden können,which can be formed through the reaction chamber,

strömenden Gas entgegengerichtet sind. Hierbei be- Fig. 11 die in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung streicht das Reaktionsgas sämtliche Plättchen gleich- 30 derart abgeändert, daß verschiedene Arten von Oxidmäßig, so daß der Reaktionsvorgang auch an samt- filmen auf Silizium und Germanium gebildet werden liehen Plättchen in der gleichen Behandlungszeit sehr können, undflowing gas are opposite. Here, FIG. 11 shows the device shown in FIG If the reaction gas strokes all the platelets at the same time, modified in such a way that different types of oxide are formed, so that the reaction process is also formed on velvet films on silicon and germanium borrowed platelets in the same treatment time very can, and

gleichmäßig erfolgt, während andernfalls die Reaktion F i g. 12 die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung derartoccurs uniformly, while otherwise the reaction F i g. 12 the in F i g. 1 shown device such

an den dem Gasstrom zugewandten Plättchen schneller abgewandelt, daß sie ebenfalls zur Festkörperdiffusionmodified faster on the platelets facing the gas flow, so that they also lead to solid-state diffusion

erfolgen kann. 35 verwendet werden kann.can be done. 35 can be used.

Für die Ausbildung von in gewünschter Weise do- Das in F i g. 1 schematisch dargestellte System eignet tierten Zonen können die Kristallelemente nach dem sich zum Ätzen von Germanium- und Siliziumplättchen Ätzen einem strömenden, das gewünschte Dotiermate- mit Chlorwasserstoffgas und zur Bildung epitaxialer rial enthaltenden Gas und gleichzeitig einer hohen, Schichten auf diesen Plättchen. In einer normalerweise jedoch unter ihrem Schmelzpunkt liegenden Tempera- 40 aus Quarz bestehenden Reaktionskammer 1 liegen tür ausgesetzt werden. Germanium- oder Siliziumplättchen auf einer Quarz-Auf den Wänden der üblicherweise aus Quarz be- platte 3, welche auf einer Unterlage 4 aus Graphit oder stehenden Reaktionskammern setzen sich leicht Ger- Molybdän ruht. Die Unterlage 4 wird durch Hochmanium- oder Siliziumablagerungen an, die bisweilen frequenz über eine Induktionsspule 5 erhitzt; dadurch abbröckeln und auf die in der Reaktionskammer be- 45 wird das Germanium- oder Siliziummaterial anfängfindlichen Halbleiterplättchen herabfallen und dort zu lieh indirekt aufgeheizt und erwärmt sich, sobald es Störungsstellen führen. Verwendet man als Ätzmittel heiß ist, direkt durch Induktion,
ein Chlorwasserstoff enthaltendes Gas, so wird die Beim Ätzen strömt gasförmiger trockener Wasser-Neigung zur Bildung von Kristallisationskernen stoffdampf aus dem Vorratsbehälter 7 durch die ab- und ein an diesen erfolgendes Wachstum von Germa- 50 nehmbare Einlaßhaube 8 in die Reaktionskammer 1. nium und — in geringerem Maße — auch Silizium Mittels der Ventile 17 und 18 und der Strömungsstark herabgesetzt. Daher bleibt der Quarzofen bei messer 11 und 12 wird die Strömungsgeschwindigkeit dieser Behandlung innen sauber, so daß die erwähnten des Wasserstoffs sowie zugesetzten Chlorwasserstoffs unerwünschten Erscheinungen nicht auftreten. aus dem Behälter 6 und das Mengenverhältnis dieser
For the training of do- The in F i g. 1 system shown schematically, the crystal elements can after the etching of germanium and silicon platelets a flowing, the desired doping material with hydrogen chloride gas and the formation of epitaxial rial containing gas and at the same time a high, layers on these platelets. In a temperature which is normally below its melting point, however, the reaction chamber 1 made of quartz is to be exposed. Germanium or silicon platelets on a quartz plate 3, which is usually made of quartz plate 3, which are placed on a support 4 made of graphite or standing reaction chambers, lightly Ger molybdenum rests on the walls of the quartz. The base 4 is heated by high manium or silicon deposits, the frequency at times via an induction coil 5; thereby crumble off and the germanium or silicon material will fall onto the semiconductor wafers initially found in the reaction chamber, where it is indirectly heated and warmed up as soon as there are points of failure. When used as an etchant it is hot, directly by induction,
a gas containing hydrogen chloride, the When etching, gaseous dry water tendency to form crystallization nuclei flows out of the storage container 7 through the inlet hood 8, which can be removed from this and a growth of germs taking place thereon, into the reaction chamber 1. nium and - to a lesser extent - also silicon by means of the valves 17 and 18 and the flow greatly reduced. Therefore, the quartz furnace remains at knife 11 and 12, the flow rate of this treatment is clean inside, so that the above-mentioned of hydrogen and added hydrogen chloride undesirable phenomena do not occur. from the container 6 and the proportion of these

Auf dünne Siliziumoxidfilme auf Germanium oder 55 beiden Gase zueinander gesteuert. Zum Reinigen kannControlled on thin silicon oxide films on germanium or 55 both gases to each other. Can be used for cleaning

Silizium angewendet erlaubt die Behandlung die Ver- das System durch Öffnen des Stickstoffventils 14When applied silicon, the treatment allows the system by opening the nitrogen valve 14

Wendung von Siliziumoxidfilmen als Schutz- oder Ab- einige Minuten lang mit Stickstoff aus der Quelle 13Turning silicon oxide films for a few minutes with nitrogen from the source 13 as a protective or protective layer

deckmittel gegen epitaxiales Wachstum. Durch Vor- durchspült werden.covering agent against epitaxial growth. By pre-flushing.

sehen von Öffnungen in dem Film vor der Gasätzung Der Chlorwasserstoff behälter 6 und die Wasserstoffkann das epitaxiale Wachstum auf die offenen Felder 60 und Stickstoff behälter 7 und 13 sind mit Absperrbeschränkt werden, während sich auf dem Silizium- hähnen 10,9 und 14 versehen, so daß die Zufuhr dieser dioxid keinerlei Silizium oder Germanium absetzt. Gase ohne Veränderung der Einstellung der Steuer-see openings in the film prior to gas etching. The hydrogen chloride container 6 and the hydrogen can the epitaxial growth on the open fields 60 and nitrogen tanks 7 and 13 are barricaded while on the silicon faucets 10, 9 and 14, so that the supply of these dioxide does not deposit any silicon or germanium. Gases without changing the setting of the control

Da der durch die in dem Siliziumoxidfilm vorge- ventile 17 und 18 gesperrt werden kann. Durch dasSince the pilot valves 17 and 18 in the silicon oxide film can be blocked. By the

sehenen öffnungen freigelegte Träger im Bereich dieser Ventil 15 werden die dem epitaxialen Wachstum dienen-Opened supports seen in the area of this valve 15 are used for epitaxial growth.

Öffnungen tiefgeätzt und dann wieder mit epitaxial ge- 65 den Steuermaterialien und Vorräte 16 abgeschaltet,Openings etched deep and then cut off again with epitaxially 65 the control materials and supplies 16,

waschenem Material aufgefüllt werden kann, ist eine wenn sie nicht benötigt werden,Washable material can be refilled, is one when it is not needed,

gute dreidimensionale geometrische Überwachung des Nach der Reinigung werden zum Ätzen von Ger-good three-dimensional geometric monitoring of the After cleaning, devices are used to etch

epitaxialen Wachstums gegeben. manium Germaniumplättchen 2 in der Reaktions-given epitaxial growth. manium germanium platelets 2 in the reaction

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kammer über 7000C, aber nicht auf die Schmalz- In den F i g. 2 bis 9 sind Verfahren zur Hsrstsllungchamber over 700 0 C, but not on the Schmalz- In the F i g. 2 to 9 are manufacturing processes

temperatur des Germaniums, in Gsgenwart von Chlor- von Halbleitervorrichtungsn mit vorteilhafter Anwaa-temperature of germanium, in the presence of chlorine from semiconductor devices with advantageous anwaa-

wasserstoffgas erhitzt. Die Tempsratur wird mit einem dung von Bshandlungan mit Cälorwasssrst^f ent ial-hydrogen gas heated. The temperature is increased with a mixture of bhandlungan with caloric water.

optischen Pyrometer gemessen, tendem Gas und Abdeoktechniken dargestellt.optical pyrometer measured, tending gas and masking techniques shown.

Für das Ätzen von Silizium werden die Siliziumplätt- 5 F i g. 2 zeigt ein Girmaniumplättchsn 2) mit einemFor the etching of silicon, the silicon plates are 5 F i g. 2 shows a Girmanium plate 2) with a

chen auf Temperaturen übsr 85O°C bis unterhalb des dünnen Siliziumoxidfilm 21 auf seiner Oberssiti. InChen to temperatures above 850 ° C. to below the thin silicon oxide film 21 on its upper surface. In

Siliziumschmelzpunktes erhitzt. den SiliziumtDxidfilm ist ein rechte;kigis Fenster 22Heated silicon melting point. the silicon oxide film is a right; kigis window 22

Das Chlorwasserstoffgas wird durch Mischen mit eingearbeitet, bsispblswsiss durch Herausätzen mittelsThe hydrogen chloride gas is incorporated by mixing, e.g. by etching out

Wasserstoffgas auf das richtige Maß verdünnt, und verdünnter Fluorwasserstoffsäure, wobei das übrigeHydrogen gas diluted to the right degree, and dilute hydrofluoric acid, with the rest

dieses Gemisch wird über die von dem Chlorwasser- io Siliziumoxid durch Abdecken mit einem gegenüberthis mixture is over that of the chlorinated water io silicon oxide by covering it with a opposite

stoff geätzten Plättchen geleitet. Die sich bildenden Fluorwasserstoffsäure beständigen Material geschätztfabric-etched platelets. The hydrofluoric acid resistant material that forms is valued

flüchtigen Produkte werden von dem Gasstrom durch wird.volatile products will be released from the gas flow through it.

die Reaktionskammer zur Abbrennöffnung 79 hinaus- F i g. 3 zeijt einen Schnitt durch das selbst noch getrieben. Nach dem Ätzen können die Plättchen aus nicht geätzte Plättchen 29 entlang der Linie 3-3. In der Reaktioaskammer herausgenommen werden; sollen 15 Fig. 4 ist eine Vertiefung 23 in das Germanium 2D sie jedoch als Trägermaterial für epitaxiales Wachstum geätzt. Hierzu wird das Plättchen über 703° C erhitzt dienen, so verbleiben sie normalerweise unberührt in und einem strömenden Gemisch aus Chlorwasssrstoff-Wasserstoffatmosphäre in der Reaktionskammer. gas und Wasssrstoffgas ausgesetzt. In F i g. 5 ist die in Epitaxiale Schichten werden auf den Plättchen 2 aus- F i g. 4 gezeigte Vertiefung 23 mit epitaxial gewachsegebildet, indem die Plättchen erhitzt werden und ein 20 nem Germanium 24 ausgefüllt. Da das Siliciumoxid gasförmiges Gemisch aus Wasserstoff und einer Chlor- dem Chlorwasserstoff enthaltenden Gas im heißen verbindung des entsprechenden Halbleitermaterials, Zustand ausgesetzt wurde, hat sich kein Germanium z. B. Siliziumtetrachlorid, Germaniumchlorid oder auf dem Film 21 gebildet. Eine einfache epitaxiale Trichlorsilan, über die frei liegenden Oberflächen der Diode entsteht, wenn das Plättchen 29 die entgegenge-Plättchen strömt. Die Temperatur der Plättchen liegt 25 setzte Leitfähigkeitsart der epiaxialen Substanz 24 hat für Germanium bei 700 bis 8500C und für Silizium bei Da das Ätzen der Vertiefung 23 und deren Auff üllea lOOO bis 1300° C. Die gasförmigen Materialien setzen mit epitaxialer Substanz 24 durchgeführt werdsn kann, sich vorzugsweise an den frei liegendea Plättchenober- ohnedaßdas Plättchen aus der Reaktionskammer 1 her-Sächen um, wobei sich auf diesen Oberflächen Schich- ausgenommen wird, kann der Übergang 25 der bsi den tea aus monokristallinem Halbleitermaterial der glei- 30 Gsrmaniuinarten sehr sauber gehalten werdsn. chen kristallinen Orientierung bilden. Zur Dotierung F i g. 6 zeigt, wie das in F i g. 5 dargestellte Gebilde des epitaktisch wachsenden Materials kann den gas- einem weiteren epitaxialen Vorgang unterworfen wsrförmigen Substanzen eine Wasserstoffverbindung des den kann, so daß ein Transistor entsteht In Stufe 1 ist gewünschten Dotiermaterials zugesetzt werden, bei- ein neuer SiliziumoxidBlra 26 über dem alten Siliziumspielsweise Phosphin, Diboran und Arsin. Das epitaxiale 35 oxidfilm 21 und dem epitaktisch gewachsenen Gerina-Wacbstum und4ie Dotiervorgäage können sehr präzise nium gebildet worden. In Stufe 2 ist ein Fenster 27 über derart gesteuert werden, daß die Verunreinigungskon- der epitaxialen Substanz aus dem Sildziuaioxid herauszentrationen und Dotierpegel in engen Grenzen gehal- geätzt. itiS£ufe3istmitCJilorwasserstQff enthaltendem ten und auch die Dbken en» toleriert werdea äcöanai. Gas «ine Vertiefung 28 in die epitaxiale Substanz 24 ge-Eine Schwierigkeit besteht darin, daß kleine Mengen 40 ätzt worden. In Stufe 4 ist diese Vertiefung mit neuer Silizium oder Germanium, die sich an den Wänden der epitaxialer Substanz 29 von entgegengesetzter Leit-Reaktionskämmer absetzen, die Neigung haben, ab- fähigkeitsart gefüllt, iso daß sich ein pnp- oder npnzaiblättern und auf die Plättchen zu fallen, so daß sich Transistor ergibt.the reaction chamber to the combustion opening 79 out- F i g. 3 shows a section through what is still being driven. After the etching, the platelets can be made from unetched platelets 29 along the line 3-3. Can be removed in the reaction chamber; 15 Fig. 4 is a recess 23 in the germanium 2D, however, it is etched as a carrier material for epitaxial growth. For this purpose, the platelets are heated to over 703 ° C., so they normally remain untouched in a flowing mixture of hydrogen chloride and hydrogen atmosphere in the reaction chamber. gas and hydrogen gas. In Fig. 5 is the in Epitaxial layers are drawn out on the platelets 2. F i g. The recess 23 shown in FIG. 4 is formed with epitaxially grown by heating the platelets and filling a 20 nm germanium 24. Since the silicon oxide was exposed to a gaseous mixture of hydrogen and a gas containing hydrogen chloride in the hot compound of the corresponding semiconductor material, no germanium z. B. silicon tetrachloride, germanium chloride or formed on the film 21. A simple epitaxial trichlorosilane, created over the exposed surfaces of the diode, when the platelet 29 flows against the opposing platelets. The temperature of the wafer is 25 sat conductivity of equiaxed substance 24 has performed for germanium at 700 and 850 0 C and for silicon at Because the etching of the recess 23 and their Auff üllea Looo to 1300 ° C. The gaseous materials set with epitaxial substance 24 If you can, preferably on the exposed platelet upper surface without the platelet from the reaction chamber 1 around, with a layer being removed on these surfaces, the transition 25 of the to the tea made of monocrystalline semiconductor material of the same types of glass can be very clean be held Chen form crystalline orientation. For doping F i g. 6 shows how the in FIG. The formation of the epitaxially growing material shown in FIG. 5 can subject the gaseous substances to a further epitaxial process a hydrogen compound of the can, so that a transistor is created. Diborane and arsine. The epitaxial oxide film 21 and the epitaxially grown gerina growth and doping precursors can be formed very precisely. In stage 2, a window 27 is controlled in such a way that the contamination condenser is etched out of the silicon dioxide and the doping level is kept within narrow limits. ItiS £ uf3 is with thent containing CJilorhydrogen and also the Dbken en »are toleratedea Äcöanai. Gas «ine recess 28 in the epitaxial substance 24. One difficulty is that small amounts 40 have been etched. In stage 4, this recess is filled with new silicon or germanium, which are deposited on the walls of the epitaxial substance 29 from opposite guide reaction chambers, which have a tendency to be depressed in a way that a pnp or npnzaiblapeln and towards the platelets fall so that transistor results.

unerwünschte Störungen der Gitterstruktur bilden. Werden in dem gleichen Halbleiterträger zwei Dio-W'erdea jedoch Quarzreaktionskammern χτηά in der 45 den 3fl und 31 gebildet (Stufe 1 der F i g. 7), so kann Kammer verwendete Gegenstände aus Quarz Chlor- man diese mit «praktischer Substanz von hohem wasserstoff enthaltendem Gas bei hohen Temperaturen Widerstand gegeneinander isolieren. Solche Isolier« ngsausgesetzt, so set t sich praktisch währenddes epitaxla- techniken sind ohne weiteres bei der Herstellung ele!clen Wachstums kein Germanium oder Silizium mehr irischer Stromkreise in Halbleäterträgera brauchbar, auf dem Quarz ab, und die gebildete Epitaxiaischicht 5» In Stufe 1 der F i g. 7 sind zwei p-Zonen 39 und 31 auf hat eiae wesentlich bessere Qualität. einem gemeinsamen Abschnitt 32 von n-Halbleiter-Diese Qualität wird noch auf eine andere Weise wer- substanz gebildet worden, die ihrerseits einen Abbessert: Die aus Quarz bestehende Reaktionskammer schnitt der p-Substanz 33 von hohem Widerstand darerwärmt sich selbst durch die Induktionsspule nur sehr stellt. In Stufe 2 ist die obsre Fliehe der n- und p-Abwenig, da Quarz ein Nichtleiter ist. Die Ablagerungen 55 schnitte mit Siliziumoxid 34 öberzogsn. In Stufe 3 ist auf den Wanden der Kammer sind daher sehr gering. eine Zone 35 des Siliziumoxids zwischen den p-Ab-Bei anderen Siliziumoxidformen tritt derselbe vorteil- schnitten 3D und 31 entfernt. In Stufe 4 ist ein tiefer hafte Effekt auf. Einschnitt 36 durch den η-Abschnitt hindurch in die Gegenüber der früher angewandten Methode des untere p-Zoue 33 geätzt worden, iadera das Material in Wegätzers von Teilen einer epitaktischen Schichtzu der 60 der oben beschriebenen Weise Chlorwasserstoff «nlgemischten Form bietet die Verwendung eines Silizium- haltendem Gas ausgesetzt wurde. In Stufe 5 ist ρ SaboxidfiHms als Ätzmaske von Germanium-Oder Silizium- stanz 37 in der Verttef ung «pitaktisch abgslagsrt w,orträgern vorteilhafterweise eine außerordentlich gute den, so daß die pn-Verbindung unterhalb der p-Sjbdreidimensionale Steuerungsmöglichkeit für das epi- stanz 39 von der pn-Verbindung unter der p-Substaoz taxiale Wachstum. Die Verwendung dieser Filme ais 65 bei 31 isoliert ist.form unwanted disturbances of the lattice structure. If, however, two Dio-W'erdea quartz reaction chambers are formed in the same semiconductor substrate in the 45, 3f and 31 (level 1 of FIG. 7), objects made of quartz can be used with a high level of practical substance Insulate hydrogen-containing gas at high temperatures from one another. Such insulation "ngsausgesetzt so set t practically during epitaxla- techniques clen growth are readily ele in the production! No germanium or silicon more Irish circuits in Halbleäterträgera useful on the quartz off, and the Epitaxiaischicht 5 formed" In Stage 1 of the F i g. 7 there are two p-zones 39 and 31 on has a much better quality. a common section 32 of n-semiconductors. This quality is also formed in another way, which in turn improves one: the reaction chamber made of quartz cut the p-substance 33 of high resistance and only warms itself up very much by the induction coil represents. In stage 2 the obscure flee is the n- and p-abwenig, since quartz is a non-conductor. The deposits 55 were coated with silicon oxide 34. In stage 3 is on the walls of the chamber are therefore very low. a zone 35 of the silicon oxide between the p-Ab. In other silicon oxide forms, the same advantageous sections 3D and 31 are removed. In level 4 there is a deeper effect. Incision 36 has been etched through the η-section in the opposite of the method used earlier, the lower p-Zoue 33, iadera the material in etching away from parts of an epitaxial layer to the 60 in the manner described above, hydrogen chloride oil mixed form offers the use of a silicon has been exposed to holding gas. In stage 5, ρ SaboxidfiHms as an etching mask of germanium or silicon punch 37 in the vertex “pitactic deposited, is advantageously an extraordinarily good one, so that the pn connection below the p-type three-dimensional control option for the epistance 39 from the pn junction under the p substaoz taxial growth. The use of these films ais 65 at 31 is isolated.

Abdeckung bei Gasätzung und epitaxialer Filmbildung Die Abdeckung mit Siliziumoxid und die Gasmacht die Herstellung neuartiger Halbleiterelemente ätzung sind auch vorteilhaft beispielsweise zur Hermöglich, stellung sauberer, genauer Ätzverbmdungen, wie z. B.Cover with gas etching and epitaxial film formation The cover with silicon oxide and the gas power, the production of novel semiconductor elements etching are also advantageous, for example, to make clean, more accurate Ätzverbmdungen such . B.

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Kollektorüberzüge bei Mesatransistoren. F i g. 8 zeigt gewünschte Temperatur erhitzt, und es wird das Chlor-Collector coatings for mesa transistors. F i g. 8 shows the desired temperature being heated, and the chlorine

die einzelnen Herstellungsstufen solcher Kollektor- wasserstoffgas eingeleitet. Eine geeignete Temperaturthe individual production stages of such collector hydrogen gas initiated. A suitable temperature

Übergänge. Stufe 1 geht aus von einem Teil eines Ger- für Silizium ist 12000C, für Germanium 9000C. DasTransitions. Stage 1 is based on a part of a Ger- for silicon is 1200 0 C, for germanium 900 0 C. That

manium- oder Siliziumplättchens. Stufe 2 zeigt ein Chlorwasserstoffgas wird in die Reaktionskammer ein-manium or silicon plate. Stage 2 shows a hydrogen chloride gas is fed into the reaction chamber

Plättchen 38 nach der Ausbildung eines Siliziumfilmes. 5 gelassen, um mit dem Ätzvorgang zu beginnen. BeimPlate 38 after the formation of a silicon film. 5 left to start the etching process. At the

Stuf e 3 zeigt das Plättchen 38 mit Siliziumoxid 39 Ätzen von Silizium läßt man 500 ecm pro Minute, beimStep e 3 shows the platelet 38 with silicon oxide 39. Etching of silicon is left at 500 ecm per minute

und mit einem gegenüber Fluorwasserstoffsäure be- Ätzen von Germanium 1,41 pro Minute einströmen,and with an etching of germanium 1.41 per minute compared to hydrofluoric acid,

ständigen Material 40. Stufe 4 zeigt das Plättchen nach Unter diesen Bedingungen werden etwa 0,3 Mikronpermanent material 40. Stage 4 shows the flake after under these conditions it will be about 0.3 microns

dem Ätzen des Siliziumoxids in Fluorwasserstoffsäure Silizium und etwa 1,0 Mikron Germanium pro Minuteetching the silicon oxide in hydrofluoric acid silicon and about 1.0 micron germanium per minute

und nach Entfernung des gegenüber der Fluorwasser- io fortgeätzt.and after removal of the opposite of the fluorinated water io etched away.

stoff säure beständigen Materials von dem verbliebenen Wenn genügend Material von den Plättchen weg-Siliziumoxid41. Stufe 5 zeigt das Plättchen 38 nach der geätzt worden ist, wird der Vorgang durch langsames Ätzung mit Chlorwasserstoff enthaltendem Gas mit Herunterschalten der HF-Energie zwecks Abkühlung den Mesa-Erhöhungen 42 unter dem Siliziumoxid 41. der Plättchen angehalten. Das Chlorwasserstoff gas und In F i g. 6 ist das Siliziumoxid, beispielsweise durch 15 das Wasserstoffgas werden dann in dieser Reihenfolge Fluorwasserstoffdampf, wieder entfernt. Das Plättchen abgeschaltet, und die Kammer wird mit Stickstoff kann verhältnismäßig konzentrierten Fluorwasserstoff- durchspült. Nach mindestens 3 Minuten kann die Abdämpfen nicht innerhalb der Reaktionskammer 1 aus- schlußglocke entfernt, und die geätzten Plättchen köngesetzt werden, da die Kammer selbst bald weggeätzt nen entnommen werden.acid-resistant material from the remaining If enough material away from the platelets-silicon oxide41. Stage 5 shows the wafer 38 after which has been etched, the process is through slow Etching with gas containing hydrogen chloride with switching down the HF energy for the purpose of cooling the mesa bumps 42 under the silicon oxide 41st of the platelets. The hydrogen chloride gas and In Fig. 6 is the silicon oxide, for example through 15 the hydrogen gas will then be in that order Hydrogen fluoride vapor, removed again. The platelet is shut off, and the chamber is filled with nitrogen Can be flushed with relatively concentrated hydrogen fluoride. After at least 3 minutes, the steaming can be done the exclusion bell is not removed within the reaction chamber 1, and the etched platelets can be set as the chamber itself will soon be removed by etching away.

wäre. Für diese Stufe ist daher eine weitere, nicht dar- 20 Soll sich auf der gesamten Oberfläche der Plättchen gestellte Kammer aus Polyäthylen zweckmäßig. Es ein epitaxialer Film bilden, so verfährt man insofern kann jedoch die Tatsache ausgenutzt werden, daß etwas anders, als nach Abschalten des Chlorwasser-Fluorwasserstoff dämpfe sich bei steigender Temperatur Stoffs das System etwa 2 Minuten lang mit Wasserstoffschneller mit Siliziumoxid umsetzt. Fluorwasserstoff- gas gespült und dann das epitaktische Wachstum eingedämpfe können in starker Verdünnung mit Wasser- 25 leitet wird.were. For this stage, therefore, another, not intended, 20 should be on the entire surface of the platelets Asked chamber made of polyethylene appropriate. To form an epitaxial film, this is how one proceeds However, the fact can be exploited that something different than after switching off the hydrogen chloride and hydrogen fluoride If the temperature of the substance rises, the system fumes with hydrogen for about 2 minutes and reacts faster with silicon oxide. Purged hydrogen fluoride gas and then evaporated the epitaxial growth can be strongly diluted with water.

stoff verwendet werden, wenn die Plättchen zur Be- Soll Siliziumoxid als Abdeckmaske verwendet werschleunigung der Umsetzung an ihrer Oberfläche auf den, so können die Plättchen gegebenenfalls vor dem etwa 1000C erhitzt werden. Unter diesen Umständen Aufbringen des Oxidfilms mit Chlorwasserstoff entkann die Quarzkammer benutzt werden, die wegen haltendem Gas vorgeätzt werden. Der Siliziumfilm soll ihrer nur geringfügigen Erwärmung nur leicht geätzt 30 wasserfrei, dicht, zusammenhängend und über 1000 wird. Nach Herstellen der Kollektorzone durch Ätzen Ängström-Einheiten dick sein. Zum Beispiel kann auf sind die Plättchen sauber, da die Ätzprodukte flüchtig Silizium ein Siliziumoxidfilm durch Oxydieren in sind. Sauerstoff- oder Wasserdampfatmosphäre bei 750 bisbe used cloth, if the wafer for loading target of silicon oxide used as a mask werschleunigung the reaction at its surface on the, the platelets may optionally be heated prior to about 100 0 C. Under these circumstances, deposition of the oxide film with hydrogen chloride can be used in the quartz chamber, which is pre-etched because of the holding gas. The silicon film should be only slightly etched after it has been heated to a small extent, free of water, dense, coherent and over 1000. After making the collector zone by etching, be Ängström units thick. For example, the platelets are clean because the etching products are volatile on silicon oxide by oxidizing in silicon. Oxygen or water vapor atmosphere at 750 to

Bei richtiger Durchführung der Gasätzung bleibt die 1200° C gebildet werden. Durch Hydrolysieren von Glätte eines flächengeätzten Plättchens mindestens er- 35 Siliziumtetrachloriddämpfen kann ein Siliziumoxidhalten, wird im allgemeinen sogar verbessert. Nach film auf Silizium wie auf Germanium gebildet werden, dem Läppen oder Polieren werden die Plättchen mittels Die zu behandelnden Bezirke auf den Plättchen wer-Trichloräthylendampf entfettet, in Alkohol gewaschen den durch Wegätzen des Siliziumoxids an diesen Stellen und mit Baumwolle trocken gerieben. Die sauberen freigelegt. Dazu wird das Siliziumoxid außer an diesen Plättchen werden auf eine Platte aus geschmolzenem 40 bestimmten Stellen mit einem von Fluorwasserstoff-Quarz 3 gelegt, die eine Graphitunterlage 4 bedeckt säure nicht angreifbarem Mittel abgedeckt, und das Die Graphitunterlage hat etwa die Maße Plättchen wird zum Wegätzen des frei liegenden SiIi-0,94 · 5,1 · 20,3 cm, und die Quarzauflage ist etwa ziumoxids in verdünnte Fluorwasserstoffsäure gelegt. 0,15 cm dick. Danach wird es in Wasser abgespült und getrocknet,If the gas etching is carried out correctly, 1200 ° C will remain. By hydrolyzing 35 Silicon tetrachloride vapors can contain a silicon oxide, is generally even improved. After film are formed on silicon as on germanium, After lapping or polishing, the platelets are removed from the platelets using trichlorethylene vapor degreased, washed in alcohol by etching away the silicon oxide in these places and rubbed dry with cotton. The clean exposed. To do this, the silicon oxide is added to these Platelets are placed on a plate of melted 40 specific spots with a quartz made of hydrogen fluoride 3 laid, which covers a graphite base 4 covered acid non-vulnerable agent, and that The graphite base is about the size of a platelet for etching away the exposed SiIi-0.94 X 5.1 x 8 inches, and the quartz pad is placed about zium oxide in dilute hydrofluoric acid. 0.15 cm thick. Then it is rinsed in water and dried,

Nach Auflegen der Plättchen werden Quarz und 45 und das Abdeckmittel wird durch ein geeignetes VerUnterlage in den von der Spule umgebenen Bezirk der fahren entfernt. Das Plättchen wird dann gründlich ge-Reaktionskammer 1 eingebracht. Ein nicht dargestellter reinigt.After placing the platelets, quartz and 45 and the covering medium are supported by a suitable underlay located in the district of the drive surrounded by the coil. The platelet is then thoroughly subjected to the reaction chamber 1 introduced. A not shown cleans.

Quarzsockel ist in der Reaktionskammer vorgesehen Die Plättchen werden in der gleichen Weise, wie vor- und hält die Unterlage und die Quarzauflage in einem stehend beim Ätzvorgang zu diesem Ausführungsbei-Winkel von etwa 6° zur Längsachse der Reaktions- 50 spiel beschrieben, in die Reaktionskammer eingebracht, kammer, wie in F i g. 1 gezeigt. Es wurde festgestellt, Von diesem Punkt an ist das Verfahren das gleiche wie daß dieser kleine Winkel die Gleichmäßigkeit des Ätz- beim Ätzen eines nicht abgedeckten Plättchens. Auch Vorganges und außerdem das Wachstum der epitak- die Einströmgeschwindigkeiten und Temperaturen tischen Substanz fördert. sind die gleichen.Quartz base is provided in the reaction chamber The platelets are placed in the same way as before and keeps the base and the quartz overlay at a standing angle during the etching process from about 6 ° to the longitudinal axis of the reaction game described, introduced into the reaction chamber, chamber, as in FIG. 1 shown. It has been found, From that point on, the procedure is the same as that that this small angle increases the evenness of the etch when etching an uncovered plate. Even Process and also the growth of the epitaxial flow velocities and temperatures promotes table substance. they are the same.

Nach dem Beschicken wird das System durch Auf- 55 Nachdem bis zur gewünschten Tiefe geätzt wordenAfter loading, the system is then etched to the desired depth

setzen der Abschlußkappe 8 auf die Reaktionskam- ist, können die Vertiefungen mit epitaxial gewachsenemPut the end cap 8 on the reaction chamber, the wells can be epitaxially grown

mer 1 geschlossen. Luft wird aus der Reaktionskam- Silizium oder Germanium gefüllt werden. Mittels diesermer 1 closed. Air will be filled from the reaction chamber- silicon or germanium. By means of this

mer 1 mittels trockenen Stickstoffs herausgespült. Bei Ausführungsformen des Verfahrens können die in denmer 1 flushed out using dry nitrogen. In embodiments of the method in the

einem Innendurchmesser der Kammer von 74 mm und F i g. 3 bis 9 dargestellten und ähnliche Gebilde herge-an internal diameter of the chamber of 74 mm and FIG. 3 to 9 and similar structures produced

einer Länge von etwa 1 Meter wird sie durch ein 60 stellt werden.a length of about 1 meter it will be put by a 60.

3minutiges Spülen mit 61 Stickstoff pro Minute gut ge- Da die Ätzung mit Chlorwasserstoff enthaltendemFlushing with 61 nitrogen per minute for 3 minutes was good

reinigt. Gas ein sehr sauberer Vorgang ist, wäre es günstig, diecleans. Gas is a very clean process, it would be beneficial to that

Mit dem Einströmen des Wasserstoffs wird sofort frei liegenden Halbleiterübergänge mit einem Film ausAs the hydrogen flows in, exposed semiconductor junctions with a film are immediately made

nach dem Abschalten des Stickstoffs begonnen. Bei Siliziumoxid zu schützen, bevor das frisch geätztestarted after switching off the nitrogen. Protect in case of silicon oxide before the freshly etched

dem Ausführungsbeispiel für Silizium läfot man nor- 65 Material aus der Ätzkammer 1 entnommen wird,In the exemplary embodiment for silicon, material is normally taken from the etching chamber 1,

malerweise 321 Wasserstoff in der Minute einströmen, F i g. 9, in der die Stufe 1 ein Schnitt der in F i g. 8 ge-sometimes 321 hydrogen flow in per minute, F i g. 9, in which the stage 1 is a section of the in F i g. 8 ge

bei Germanium 25,41 in der Minute. Dann werden die zeigten Stufe 5 ist, zeigt ein anderes Verfahren zur Be-for germanium 25.41 per minute. Then the showed stage 5 is showing another method of loading

Plättchen nach Einschalten des HF-Generators auf die arbeitung von Mesagebilden. In F i g. 9, Stufe 1, ist dieAfter switching on the HF generator, platelets are used to form a mesa. In Fig. 9, level 1, is the

9 ίο9 ίο

Oberfläche der Mesa-Erhöhung 42 des Plättchens 38 chenoberfläche Siliziumoxid bildet. Die Silizmmoxidmit Siliziumoxid bedeckt. Gewöhnlich hat eine Mesaan- bildung kann durch Erhitzen der Plättchen auf eine Ordnung eine Halbleiterzone 43 von entgegengesetzter Temperatur unterhalb von 2000C beschleunigt werden. Leitfähigkeitsart, so daß sich eine pn-Verbindung 44 Werden die Plättchen jedoch zu stark erhitzt, so entergibt. In Stufe 2 ist auf den Oberflächen des Platt- 5 weicht das Wasser von ihrer Oberfläche, und die Umchens ein Siliziumoxidfilm 45 gebildet, so daß der Über- Setzung verläuft unvollkommen,
gang 44 nicht frei liegt. Das Siliziumoxid kann auf Das Ätzen mit Chlorwasserstoff enthaltendem Gas mehrere Arten auf das Plättchen aufgebracht bzw. auf eignet sich ebenfalls als Behandlung von Halbleiterihm gebildet werden, ohne daß dieses aus der Reak- material unmittelbar vor Festkörperdiffusionsvorgäntionskammer genommen wird. Ein Verfahren besteht io gen und gelegentlich auch anschließend. Diese Behanddarin, daß, falls die Plättchen aus Silizium bestehen, lung kann normalerweise in der gleichen Vorrichtung Feuchtigkeit in die Kammer eingelassen wird. Dies ge- wie die Diffusion vorgenommen werden. F i g. 12 schient in der Weise, daß nach Abschalten des Chlor- zeigt die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung, jedoch zuwasserstoff s Wasserstoff durch Wasser geleitet wird, so sätzlich mit einem Dotierungsmaterial enthaltenden daß er gesättigt wird, bevor er dann in die Reaktions- 15 Druckvorratstank 53, Ventilen 54 und 55 und einem kammer eintritt. Strömungsmesser 56 versehen, so daß das Dotierungs-
Surface of the mesa elevation 42 of the plate 38 forms surface silicon oxide. The silicon oxide is covered with silicon oxide. Usually has a Mesaan- formation can be by heating the wafer to an order, a semiconductor region 43 are accelerated from opposite temperature below 200 0 C. Type of conductivity so that a pn connection is formed. If the platelets are heated too much, however, they are lost. In stage 2, the water deviates from its surface on the surface of the plate, and a silicon oxide film 45 is formed around the surface, so that the transmission proceeds imperfectly.
aisle 44 is not exposed. The silicon oxide can be applied to the wafer in several ways by etching with gas containing hydrogen chloride, or it can also be used as a treatment for semiconductors without removing it from the reaction material directly in front of the solid-state diffusion chamber. There is one procedure, and occasionally thereafter. This treatment that, if the wafers are made of silicon, moisture can normally be admitted into the chamber in the same device. This is done like diffusion. F i g. 12 shows in such a way that after switching off the chlorine shows the in F i g. 1, but hydrogen is passed through water to hydrogen, so additionally containing a doping material that it is saturated before it then enters the reaction tank 53, valves 54 and 55 and a chamber. Flow meter 56 provided so that the doping

Die in F i g. 10 dargestellte Vorrichtung ist eine Ab- material in abgemessenen Mengen in die Reaktionswandlung der in F i g. 1 dargestellten Ausführungs- kammer 1 eingelassen werden kann, über die heißen form. Die Abwandlungen bestehen im Hinzufügen einer Plättchen 2 hinwegströmt und deren Eigenschaften üblichen Laboratoriumsflüssigkeitsvorlage 47 und der 20 mittels Festkörperdiffusion des in dem Dotierungsvor-Ventile 46 und 48 parallel zum Wasserstoffventil 17. rat enthaltenden Dotiermaterials in die Plättchen ver-The in F i g. The device shown in FIG. 10 is a waste material in measured amounts in the reaction transformation of the device shown in FIG. 1 shown execution chamber 1 can be inserted over the hot form. The modifications consist in adding a platelet 2 and its properties usual laboratory fluid reservoir 47 and 20 by means of solid-state diffusion of the in the doping pre-valves 46 and 48 parallel to the hydrogen valve 17.

Nach dem Ätzen mit Chlorwasserstoff enthaltendem ändert. Wird das Ätzen mit Chlorwasserstoff enthalten-Gas werden, sofern ein Siliziumoxidfilm gebildet wer- dem Gas unmittelbar vor der Diffusion vorgenommen, den soll, die Siliziumplättchen heiß gehalten, indem man so ist die Oberfläche äußerst sauber und für die Diffudie HF-Energie eingeschaltet läßt. Das Ventil 10 zum 25 sion ideal, da die Geschwindigkeit, mit der das Dotier-Abschalten des Chlorwasserstoffs wird geschlossen material in die Plättchen an deren Oberfläche eindringt, und die Kammer 1 mit Wasserstoffgas ausgespült. über die ganze Plättchenoberfläche gleich ist, wenn Die Ventile 46 und 48 der Vorlage werden geöffnet und diese überall aus demselben Material besteht, d. h. frei das Wasserstoffventil 17 geschlossen, so daß Wasser- von Fremdbestandteilen ist. Außerdem kann die an stoff durch das in der Vorlage 47 enthaltene Wasser 30 einer Oberfläche vorhandene starke Dotiermittelkonperlt, bevor er in die Reaktionskammer gelangt. Das zentration durch Ätzen der Oberfläche mit gasförmi-Siliziumoxid wird auf den Oberflächen der Plättchen gem Chlorwasserstoff verringert werden, wobei der die gebildet, während diese sich noch in der Reaktions- übermäßige Dotiermittelkonzentration enthaltende kammer befinden, so daß die Sauberkeit des mit Oberflächenteil entfernt wird und eine neue Ober-Chlorwasserstoff behandelten Übergangs erhalten 35 fläche mit niedrigerer Konzentration zurückbleibt, bleibt. Dies ist insofern nützlich, als es eine Veränderung desAfter etching changes with containing hydrogen chloride. Etching is done with hydrogen chloride containing gas if a silicon oxide film is formed, the gas is carried out immediately before diffusion, The aim is to keep the silicon wafers hot by making the surface extremely clean and for diffusion Leaves RF energy switched on. The valve 10 for 25 sion is ideal because of the speed with which the doping shutdown the hydrogen chloride is closed material penetrates the platelets on their surface, and the chamber 1 is purged with hydrogen gas. is the same over the entire platelet surface if The valves 46 and 48 of the template are opened and the template is made of the same material throughout, i.e. H. free the hydrogen valve 17 is closed so that water is from foreign matter. In addition, the substance due to the water 30 contained in the template 47 of a surface with a strong dopant content, before it gets into the reaction chamber. The centration by etching the surface with gaseous silicon oxide will be reduced on the surfaces of the platelets according to hydrogen chloride, the the formed while this still contains excessive dopant concentration in the reaction chamber are located so that the cleanliness of the surface part is removed and a new upper hydrogen chloride treated transition area remains with a lower concentration, remain. This is useful in that it is a change in the

Siliziumoxidfilme und andere Metalloxidfilme lassen elektrischen Widerstandes, der Durchschlagsfestigkeit,Silicon oxide films and other metal oxide films have electrical resistance, dielectric strength,

sich ebenfalls nach Chlorwasserstoffätzung ohne Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit und ande-also after hydrogen chloride etching without surface recombination velocity and other

weiteres auf Halbleiterplättchen an Ort und Stelle her- rer Oberflächeneingeschaften ermöglicht,further on semiconductor wafers in place of their surface properties,

stellen, wenn die in F i g. 10 dargestellte Vorrichtung 40 Die Betriebsbedingungen der Ausführungsformenif the in F i g. Apparatus 40 shown in FIG. 10 The operating conditions of the embodiments

entsprechend F i g. 11 durch Hinzufügen beispielsweise der Erfindung dürften optimal oder fast optimal sein,according to FIG. 11 by adding the invention, for example, should be optimal or almost optimal,

eines Vorrates von Metallhalogeniddampf weiter abge- und unter den beschriebenen Bedingungen könnena supply of metal halide vapor can be further removed and under the conditions described

wandelt wird. Siliziumoxidfilme, die besonders brauch- Silizium und Germanium mit beträchtlicher Genauig-is changing. Silicon oxide films, which are particularly useful, silicon and germanium with considerable accuracy

bar sind, können bei niedrigen Temperaturen auf SiIi- keit geätzt werden, wobei ein hoher Grad von Ebenheitbar, can be etched on silence at low temperatures, with a high degree of flatness

zium- und Germaniumplättchen gebildet werden, in- 45 und Oberflächenvollkommenheit erhalten bleibt. Diezium and germanium platelets are formed, while maintaining their 45 and surface perfection. the

dem diese unter geeigneten Bedingungen Siliziumtetra- Ebenheit bleibt völlig erhalten außer an den äußerstenwhich under suitable conditions silicon tetra flatness is completely retained except at the outermost

chloriddämpfen ausgesetzt werden. In Fig. 11 ist zu Kanten,· diese werden leicht abgerundet. Die Ober-exposed to chloride fumes. In Fig. 11 is to edges, · these are slightly rounded. The upper

der in F i g. 10 dargestellten Vorrichtung eine Flüssig- flächenrauhigkeit beträgt von den höchsten zu denthe in F i g. 10 a liquid surface roughness is from the highest to the

keitsvorlage 49 mit Siliziumtetrachlorid, ein Strömungs- tiefsten Stellen gemessen 0,2 Mikron. Bei bis zu vierzigAbility template 49 with silicon tetrachloride, a flow depth measured 0.2 microns. Up to forty

anzeiger 50, ein Meßventil 51 und ein Absperrventil 52 50 gleichzeitig geätzten Plättchen schwankt die durch dasindicator 50, a measuring valve 51 and a shut-off valve 52 50 simultaneously etched platelets fluctuates through the

hinzugefügt worden. Ätzen hervorgerufene Dickenänderung um höchstenshas been added. Change in thickness caused by etching by at most

Nachdem das Silizium oder Germanium in der 3°/0.After the silicon or germanium in the 3 ° / 0 .

Kammer geätzt worden ist und sich abgekühlt hat, Die Abweichung der Dickenänderung zweier unterChamber has been etched and cooled, the deviation of the change in thickness of two below

wird die Kammer während einiger Minuten mit Stick- den gleichen Bedingungen derartig geätzter Chargenthe chamber is etched for a few minutes with stick- the same conditions for batches etched in this way

stoff gespült. Daraufhin wird das Ventil 17 geschlossen, 55 betragen maximal 5°/0.fabric rinsed. The valve 17 is then closed, 55 amounting to a maximum of 5 ° / 0 .

und die beiden zu der Wasservorlage 47 führenden Ven- Zufriedenstellendes Ätzen einschl. Flachätzen kann tile 46 und 48 werden geöffnet, so daß mit Wasser ge- innerhalb ziemlich großer Bereiche von Temperaturen, sättigter Stickstoff in die Reaktionskammer eintritt. Chlorwasserstoffkonzentrationen und Gasströmungs-DasdasSiliziumtetrachloridabschaltendeVentilwirdgegeschwindigkeiten vorgenommen werden. Diese Beöffnet, und durch Einlassen von abgemessenen Mengen 60 dingungen sind in der Tabelle wiedergegeben. Die Chlor-Stickstoff in die mit Siliziumtetrachlorid gefüllte Vor- Wasserstoffkonzentration ist der in einem gasförmigen lage 49 mittels des Meßveatils 51 und des Strömungs- Gemisch aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff entanzeigers 50 wird mit Siliziumtetrachlorid gesättigter halteae Prozentsatz. Als Strömungsgeschwindigkeit ist Stickstoff gebildet. Der Siliziumtetrachloriddampf and der Wert angegeben, den man erhält, wenn man die der Wasserdampf werden in die Reaktionskammer ge- 65 Gesamtströmungsgeschwindigkeit des gasförmigen Geleitet, wo das Wasser von der Plättchenoberfläche ab- misches aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff durch sorbiert und das Siliziumtetrachlorid von diesem den Querschnitt der Reaktionskammer an der Stelle, wo Wasser hydrolysiert wird, so daß sich auf der Platt- die Gasätzuag stattfindet, teilt.and the two veins leading to the water seal 47 can satisfactorily etch including flat etching Tiles 46 and 48 are opened so that with water within fairly wide ranges of temperatures, saturated nitrogen enters the reaction chamber. Hydrogen Chloride Concentrations and Gas Flow - The silicon tetrachloride shutoff valve is slowed down be made. This opened, and by admitting measured quantities 60 conditions are shown in the table. The chlorine nitrogen In the pre-hydrogen concentration filled with silicon tetrachloride there is that in a gaseous one position 49 by means of the measuring valve 51 and the flow mixture of hydrogen chloride and hydrogen entanzeigers 50 is the percentage more saturated with silicon tetrachloride. As the flow velocity is Nitrogen formed. The silicon tetrachloride vapor and the value given that you get when you use the the water vapor is directed into the reaction chamber. where the water from the platelet surface mixes hydrogen chloride and hydrogen through sorbed and the silicon tetrachloride from this the cross section of the reaction chamber at the point where Water is hydrolyzed, so that the Gasätzuag takes place on the plateau, divides.

Bedingungenconditions

Temperatur temperature

HCl-Konzentration HCl concentration

Gasströmungsgeschwindigkeit Gas flow rate

GermaniumGermanium

760 bis 9450C
0 bis 100%
0,3 bis 25 cm/sek
760 to 945 0 C
0 to 100%
0.3 to 25 cm / sec

Siliziumsilicon

900 bis 1435° C Obis 100% 0,3 bis 25 cm/sek900 to 1435 ° C Obis 100% 0.3 to 25 cm / sec

Unter diesen Bedingungen kann man die Ätzgeschwindigkeit bei Germanium und Silizium auf Werte zwischen 0 bis 0,25 mm/Min, einstellen.Under these conditions, the etching speed for germanium and silicon can be reached set between 0 and 0.25 mm / min.

Claims (13)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung geschichteter Halbleiter-Kristallelemente, wie z. B. Transistoren oder dergleichen, unter Anwendung der Ätzung von Halbleiter-Kristalloberfläche Q in einer Reaktionskammer mittels eines strömenden Chlorwasserstoff enthaltenden Gasgemisches unter Aufheizung des Elementes auf erhöhte, jedoch unterhalb seines Schmelzpunktes liegende Temperatur und anschließender Nachbehandlung in der gleichen Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet,daß man die Halbleiterkristalloberflächen mit einem Gasgemisch aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff in definiertem regelbarem Verhältnis behandelt und anschließend die Oberflächen in der Reaktionskammer mit einer epitaxialen Schicht oder einer Metalloxidabdeckschicht versieht bzw. einer Festkörperdiffusion unterzieht.1. Process for the production of layered semiconductor crystal elements, such as B. transistors or the like, using the etching of semiconductor crystal surface Q in a reaction chamber by means of a flowing hydrogen chloride containing gas mixture with heating of the element to increased, but below his Melting point lying temperature and subsequent aftertreatment in the same reaction chamber, characterized in that the semiconductor crystal surfaces with a gas mixture of hydrogen chloride and hydrogen Treated in a defined controllable ratio and then the surfaces in the reaction chamber provided with an epitaxial layer or a metal oxide cover layer or a solid-state diffusion undergoes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächen von Halbleiterkristallen behandelt werden, die aus Silizium oder Germanium bestehen.2. The method according to claim 1, characterized in that surfaces of semiconductor crystals which are made of silicon or germanium. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächen des Halbleiter-Kristallelements vor einem selektiven Ätzen in der Reaktionskammer mit einer haftenden, gegenüber dem Gemisch aus Chlorwasserstoff und Wasserstoff beständigen, mit Öffnungen versehenen Abdeckschicht aus Metalloxid überzieht.3. The method according to claim 1, characterized in that the surfaces of the semiconductor crystal element before a selective etching in the reaction chamber with an adhesive, opposite the mixture of hydrogen chloride and hydrogen resistant, provided with openings cover layer coated with metal oxide. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiter-Kristallelements mit einem Metalloxid überzogen wird, das aus Siliziumoxid oder Germaniumoxid besteht.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the surface of the semiconductor crystal element is coated with a metal oxide consisting of silicon oxide or germanium oxide. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halbleiter-Kristallelement nach dem Ätzen zur Bildung einer Metalloxidschicht einem strömenden Gemisch aus Metallhalogeniddampf und Wasserdampf bei einer Temperatur aussetzt, die zur Bildung einer Metalloxidabdeckschicht ausreicht.5. The method according to claim 3, characterized in that the semiconductor crystal element after etching to form a metal oxide layer, a flowing mixture of metal halide vapor and exposing it to water vapor at a temperature sufficient to form a metal oxide overcoat sufficient. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Kristallelement mit einem Metallhalogeniddampf behandelt wird, das aus Siliziumtetrachlorid besteht.6. The method according to claims 4 and 5, characterized in that the semiconductor crystal element is treated with a metal halide vapor consisting of silicon tetrachloride. 7. Verfahren nach Anspruch 3, zur Behandlung von Halbleiter-Kristallelementen aus Siliziummaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halbleiter-Kristallelement nach dem Ätzen auf eine Temperatur über 8000C erhitzt und zur Bildung einer Siliziumoxidabdeckschicht mit Wasserdampf behandelt.7. The method according to claim 3, for the treatment of semiconductor crystal elements made of silicon material, characterized in that the semiconductor crystal element is heated to a temperature above 800 0 C after the etching and treated with water vapor to form a silicon oxide cover layer. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halbleiter-Kristallelement zur Bildung einer epitaxialen Schicht auf seiner Oberfläche nach dem Ätzen in der Reaktionskammer einem strömenden Gemisch aus Wasserstoffgas und Siliziumtetrachlorid oder Germaniumtetrachlorid aussetzt und gleichzeitig erhitzt. 8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the semiconductor crystal element to form an epitaxial layer on its surface after etching in the Reaction chamber a flowing mixture of hydrogen gas and silicon tetrachloride or germanium tetrachloride exposed and heated at the same time. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem Halbleiter-Kristallelement zur Bildung eines pn-Überganges nach dem selektiven Ätzen in der Reaktionskammer auf den geätzten Kristalloberflächen Halbleitermaterial epitaxial bildet.9. Process according to claims 1 to 8, characterized in that one is on the semiconductor crystal element to form a pn junction after the selective etching in the reaction chamber forms semiconductor material epitaxially on the etched crystal surfaces. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Halbleiter-Kristallelement Vertiefungen ätzt und diese anschließend durch epitaxiales Wachstum mit Halbleitermaterial füllt.10. The method according to claim 9, characterized in that that one etches depressions in the semiconductor crystal element and then through them epitaxial growth fills with semiconductor material. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halbleiter-Kristallelement nach dem Ätzen einem strömenden, ein Dotierungsmaterial enthaltendes Gas und gleichzeitig einer hohen, unter seinem Schmelzpunkt liegenden Temperatur aussetzt.11. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the semiconductor crystal element after etching a flowing gas containing a doping material and at the same time a gas that is high, below its melting point exposed to lying temperature. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Halbleiter-Kristallelemente als Plättchen auf einer flachen Unterlage anordnet, die man um einen geringen Winkel geneigt in die Reaktionskammer einbringt, so daß die Plättchen dem durch die Reaktionskammer hindurchtretenden Gas entgegengerichtet sind.12. The method according to claims 1 to 11, characterized in that the semiconductor crystal elements arranged as a plate on a flat surface, which is placed at a small angle introduces inclined into the reaction chamber, so that the platelets through the reaction chamber passing gas are opposite. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Unterlage des Halbleiter-Kristallelementes induktiv erwärmt.13. The method according to claims 1 to 12, characterized in that the support of the Semiconductor crystal element heated inductively. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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