DE1521956C2 - Process for producing clean surfaces of semiconductor bodies with the aid of a gas mixture containing hydrogen halide - Google Patents
Process for producing clean surfaces of semiconductor bodies with the aid of a gas mixture containing hydrogen halideInfo
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- DE1521956C2 DE1521956C2 DE1963S0086211 DES0086211A DE1521956C2 DE 1521956 C2 DE1521956 C2 DE 1521956C2 DE 1963S0086211 DE1963S0086211 DE 1963S0086211 DE S0086211 A DES0086211 A DE S0086211A DE 1521956 C2 DE1521956 C2 DE 1521956C2
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zuführen. Ein einwandfreies, planes Abtragen ist Herstellen reiner Oberflächen von Halbleiterkörpern jedoch auch bei diesem Ätzverfahren nicht möglich, mit Hilfe eines halogenwasserstoffhaltigen Gas- Die genannten Nachteile der Naßätzverfahren wer-The invention relates to a method for feeding. A flawless, planar removal is Manufacture of pure surfaces of semiconductor bodies is not possible with this etching process either, with the aid of a gas containing hydrogen halide. The disadvantages of wet etching processes mentioned are
gemisches. den durch das erfindungsgemäße Gasätzverfahrenmixed. by the gas etching process according to the invention
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß 5 vermieden; es kann vorteilhafterweise in der Aufdas Gasgemisch, das neben dem Halogenwasserstoff wachszelle selbst kurz vor dem Aufwachsprozeß Wasserstoff und eine Halogenverbindung des Halb- vorgenommen werden. Es ist hierbei nicht erforderleiterstoffs enthält, über den Halbleiterkörper bei lieh, die durch Zersägen des Halbleiterstabes geeiner Temperatur von etwa 50 bis 500° C unterhalb wonnenen Scheiben vor der Gasätzung zu läppen seiner Schmelztemperatur für die Dauer von 1 bis io oder zu polieren. Durch das Gasätzen wird die nach . 60 Minuten geleitet wird, derart, daß eine Ätz- dem Sägen verunreinigte, rauhe und kristallographisch reaktion im Sinne einer regelbaren Abtragung der gestörte Oberflächenschicht der Trägerkristalle geOberfläche des Halbleiterkörpers stattfindet. reinigt und geglättet. Es ist leicht möglich, Schichten Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es definierter Dicke vollkommen abzutragen, so daß es sich um ein Gasätzverfahren. Es ist besonders in »5 keine Schwierigkeiten bereitet, die gestörte Kristall-Verbindung mit Herstellungsverfahren von Halb- schicht restlos zu entfernen.The invention is characterized in that 5 avoided; it can advantageously be used in the Aufdas Gas mixture in addition to the hydrogen halide wax cell itself shortly before the growth process Hydrogen and a halogen compound of the half- can be made. It is not required here contains, on the semiconductor body at borrowed, the geeiner by sawing the semiconductor rod To lap a temperature of about 50 to 500 ° C below the wafers before the gas etching its melting temperature for the duration of 1 to io or polish. Through the gas etching, the after . 60 minutes is conducted in such a way that an etching the sawing contaminated, rough and crystallographic reaction in the sense of a controllable removal of the disturbed surface layer of the carrier crystals of the semiconductor body takes place. cleans and smoothes. It is easy to do layers In the method according to the invention, it is a question of completely removing a defined thickness, so that it is a gas etching process. Especially in »5 there is no problem with the disturbed crystal connection can be completely removed from the half-layer using manufacturing processes.
leiterbauelementen geeignet, die durch einkristalline Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich fürSuitable conductor components that are produced by monocrystalline The method according to the invention can be used for
Abscheidung aus der Gasphase auf geätzte Träger- Halbleiterkörper aus den halbleitenden Elementen, kristalle hergestellt werden. Solche Halbleiterbau- wie z. B. Silizium oder Germanium, sowie für halbelemente bestehen vorzugsweise aus einem einkristal- ao leitende Verbindungen, z. B. vom Typ AmBv, verlinen Grundkörper mit mehreren Zonen unterschied- wenden. Die geometrische Form der Träger ist ohne liehen Leitungstyps bzw. unterschiedlicher Dotie- Bedeutung. Es können z. B. stabförmige oder beliebig rungskonzentration. Wesentliche Voraussetzung für anders geformte Halbleiterkörper gleich gut gasgeätzt die Herstellung solcher technisch brauchbaren Bau- werden.Deposition from the gas phase on etched carrier semiconductor bodies from the semiconducting elements, crystals are produced. Such semiconductor construction such. B. silicon or germanium, as well as for half elements preferably consist of a single crystal ao conductive compounds, z. B. of type A m B v , lined basic body with several zones differently turn. The geometric shape of the carrier has no borrowed conductivity type or different doping significance. It can e.g. B. rod-shaped or any approximate concentration. An essential prerequisite for differently shaped semiconductor bodies equally well gas-etched is the production of such technically useful structures.
elemente ist hierbei, daß der Trägerkristall, insbeson- as Im folgenden wird das Verfahren gemäß der Erdere
seine Oberfläche, rein und völlig frei von Kri- findung an Hand der Zeichnung und der Ausfühstallbaufehlern
ist. Man erhält die Trägerkristalle rungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt
z. B. durch Zersägen eines einkristallinen Halbleiter- F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorstabes
vom gewünschten Durchmesser. Radiochemi- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
sehe Untersuchungen haben gezeigt, daß beim Sägen 30 Verfahrens,One of the elements here is that the carrier crystal, in particular in the following the process according to the earth's surface, is pure and completely free of defects on the basis of the drawing and the construction errors. The carrier crystals are obtained, described in more detail. It shows
z. B. by sawing a single crystal semiconductor F i g. 1 a schematic representation of a pre-rod of the desired diameter. Radiochemical device for carrying out the investigations according to the invention have shown that when sawing 30 method,
des Halbleiterstabes Verunreinigungen relativ tief, F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung der Ätzzelle,of the semiconductor rod impurities relatively deep, F i g. 2 shows an enlarged illustration of the etching cell,
30 μ und mehr, in den Kristall gepreßt werden. Fer- F i g. 3 die Abhängigkeit der Abtragungs-(Auf-30 μ and more, are pressed into the crystal. Fin- F i g. 3 the dependency of the removal
ner verlangt die Halbleitertechnik extrem plane Auf- wachs-)rate von der Chlorwasserstoffkonzentration
wachsschichten; deshalb wird hochglanzpoliert. Be- im Reaktionsgas beim Silizium,
sonders beim Sägen, aber auch beim Läppen und 35 In der F i g. 1 ist mit 1 ein Quarzrohr mit dem
Polieren, wird die Oberflächenschicht des Träger- Gaseinlaß 2, mit 3 eine Verschlußkappe, mit 4 ein
kristalle infolge der hohen mechanischen Beanspru- Gasauslaß bezeichnet. Das Quarzrohr 1 und die Verchung
stark geschädigt und gestört. Ein derart ge- .schlußkappe 3 bilden die Ätzzelle, die auch als Aufstörter
und verunreinigter Kristall ist als Träger völlig wachszelle verwendet werden kann. In der Verschlußungeeignet. 40 kappe 3 ist ein Quarzrohr 5 mit dem planen Ab-Man
hat versucht, die genannten Störungen durch Schluß 6 eingeschmolzen und darauf die Halterung 7
Naßätzen der Trägerscheibe zu beseitigen. Dafür ist angebracht. Die Halterung 7 dient zur Aufnahme
eine große Zahl verschiedener Ätzlösungen vorge- eines Heizstabes 8, z. B. eines Siliziumstabes. Auf
schlagen worden; z. B. Mischungen von Flußsäure diesen wird das zu ätzende Halbleiterscheibchen 9
und Salpetersäure in wechselnden Mengenverhält- 45 als Träger gelegt. In das Quarzrohr 5 ist ein Graphitnissen,
Kalilauge oder Natronlauge unterschiedlicher stempel 10 eingeschoben, bei 11 ist eine Hochfre-Konzentration
u. a. m. Trotz zahlreicher Versuche, quenzspule dargestellt, die in vertikaler Richtung
den Atzangriff durch Zusätze zu verbessern, konnte verstellbar ist. Mit 12 ist ein Quarzfenster, mit 13 der
jedoch keine der vorgeschlagenen Atzlösungen voll Verdampfer für die Halogenverbindung des Halbbefriedigen.
Am häufigsten wird ungleichmäßiger 50 leiterstoffs, mit 14,15 und 16 Durchgangshähne, mit
Angriff des Ätzmittels beobachtet. Die Scheiben zei- 17 der Einlaßstutzen für das Wasserstoffgas und mit
gen Ätzlöcher oder werden zum mindesten wellig. Be- 18 der Einlaßstutzen für den Halogenwasserstoff
sonders die gleichmäßige Abtragung dickerer Ober- bezeichnet.However, semiconductor technology requires extremely flat growth) rates from the concentration of hydrogen chloride in the wax layers; therefore it is polished to a high gloss. Be in the reaction gas with silicon,
especially when sawing, but also when lapping and 35 In the F i g. 1 with 1 is a quartz tube with the polishing, the surface layer of the carrier gas inlet 2, with 3 a closure cap, with 4 a crystal due to the high mechanical stress gas outlet. The quartz tube 1 and the verchung badly damaged and disturbed. Such a closure cap 3 is formed by the etching cell, which can also be used as a disruptive and contaminated crystal as a completely wax cell carrier. Unsuitable in the closure. 40 cap 3 is a quartz tube 5 with the planar Ab-Man has tried to melt down the aforementioned disturbances by closing 6 and then to eliminate the holder 7 wet etching of the carrier disk. For that is appropriate. The holder 7 is used to hold a large number of different etching solutions in front of a heating rod 8, for. B. a silicon rod. Been hit on; z. B. Mixtures of hydrofluoric acid these is the semiconductor wafer 9 to be etched and nitric acid in varying proportions 45 placed as a carrier. In the quartz tube 5 a graphite coating, potassium hydroxide solution or sodium hydroxide solution of different stamps 10 is inserted, at 11 a high frequency concentration, etc., is adjustable. With 12 there is a quartz window, with 13, however, none of the proposed etching solutions fully evaporate for the halogen compound of half-satisfying. Most frequently, uneven conductor material, with 14.15 and 16 through taps, with attack by the caustic agent is observed. The disks show the inlet port for the hydrogen gas and have etched holes or are at least wavy. The inlet port for the hydrogen halide particularly denotes the uniform removal of thicker surfaces.
flächenschichten, um die geschädigte obere Kristall- Die Hochfrequenzspule 11 wird zuerst in einesurface layers around the damaged upper crystal. The high-frequency coil 11 is first converted into a
lage zu entfernen, stößt auf große Schwierigkeiten. 55 solche Lage gebracht, daß sich sowohl der Graphit-Darüber hinaus ist es kaum möglich, die dem Träger- stempel 10 als auch der untere Teil des Heizstabes 8 kristall anhaftenden Verunreinigungen restlos zu im Hochfrequenzfeld befinden. Der Graphitstempel beseitigen. Zudem stehen genügend reine Ätzlösun- wird schnell heiß. Man wartet ab, bis der Heizstab 8 gen in der Praxis nicht zur Verfügung, so daß im am unteren Teil glüht; dann wird die Hochfrequenzallgemeinen die geätzte Kristalloberfläche durch die 60 spule 11 und damit die erhitzte Zone im Heizstab Ätzprozedur auch infolge Zementation von Verunrei- nach oben transportiert, und zwar in die Lage, wie nigungen aus der Atzlösung auf den Kristall ver- sie in der F i g. 1 dargestellt ist. Die Temperatur des unreinigt wird. Ein weiterer Nachteil der Naßätz- Halbleiterscheibchens 9 kann durch das Quarzfenster verfahren ist, daß es nur schwer möglich ist, eine 12 beobachtet und überwacht werden. Die Messung genau definierte vorgegebene Dicke des Träger- 65 der Temperatur erfolgt pyrometrisch. Die Strömungskristalls abzutragen. geschwindigkeiten für jedes Gas werden mittels nicht . Es ist bereits bekannt, die Ätzprozedur mit Hilfe gezeichneter Gasströmungsmesser eingestellt und eines halogenwasserstoffhaltigen Gasgemisches durch- kontrolliert.to remove it is met with great difficulty. 55 placed in such a position that both the graphite-over In addition, it is hardly possible that the support stamp 10 and the lower part of the heating rod 8 crystal adhering impurities are completely in the high-frequency field. The graphite stamp remove. In addition, there is enough pure etching solution - it gets hot quickly. You wait until the heating element 8 gen not available in practice, so that the lower part glows; then the high frequency becomes general the etched crystal surface through the coil 11 and thus the heated zone in the heating rod Etching procedure also transported upwards as a result of cementation of impurities, namely in the position as The Fig. shows the effects of the etching solution on the crystal. 1 is shown. The temperature of the becomes impure. Another disadvantage of the wet-etched semiconductor wafer 9 can be caused by the quartz window The problem is that it is difficult for a 12 to be observed and monitored. The measurement precisely defined, predetermined thickness of the carrier temperature is carried out pyrometrically. To remove the flow crystal. velocities for each gas are means of not . It is already known to set the etching procedure with the help of drawn gas flow meters and of a gas mixture containing hydrogen halide.
v ■ v ■ arsenid, bestehen kann, stellt gewissermaßen überera-arsenide, can exist, represents in a certain way over-
aus Silizium, Schmelztemperatur 1420° Cmade of silicon, melting temperature 1420 ° C
5 Beispiel 35 Example 3
£?f,r .Verdampfer 13, der mit Siliziumtetrachlorid Herstellen reiner Oberflächen mehrerer£? F, r. Evaporator 13, which uses silicon tetrachloride to produce clean surfaces of several
gefüllt ist, wird durch em Kältebad auf 0° C gehalten ... -„ . _, „ . . . ., „.,. .is filled, is kept at 0 ° C by a cold bath ... - “. _, ". . . ., ".,. .
und die Apparatur mit Wasserstoff gespült. Der SUi- scheibenförmiger Trägerknstalle aus Siliziumand the apparatus is flushed with hydrogen. The SU- disk-shaped carrier plastic made of silicon
ziumträgerkristall 9 wird mittels der Hochfrequenz- Die Erhitzung des Stabes 25 wird in der gleichen spule 11 auf eine Temperatur von 1150 bis 1250° C io Weise vorgenommen, wie es im Beispiel 1 beschrieerhitzt. Im Anschluß daran wird durch den Verdamp- ben ist. Nur wird jetzt die obere, geschlitzte Hälfte fer ein Gasgemisch, bestehend aus 1 Mol Wasserstoff des Stabes bei geeigneter Stellung der Hochfrequenz- und 0,16 Mol Chlorwasserstoffgas, geleitet. Diese Gas- spule auf 1 ISO bis 12500C gehalten. Dann wird, mischung nimmt dabei noch 0,04MoI gasförmiges wie bereits im Beispiel 1 beschrieben, gasgeätzt. Man Siliziumtetrachlorid auf. Diese Gasmischung stellt das 15 erhält glatte, glänzende Oberflächen am geheizten Ätzgas dar, das in die Ätzzelle zur Gasätzung des Stabende; alle Scheiben sind oben und unten geätzt, auf 1150° C erhitzten Trägerkristalls weitergeleitet Nach dem Ätzvorgang kann man nun zwecks Herwird. Man ätzt 3 Minuten. Dabei wird vom Träger- stellung gewünschter Halbleiteranordnungen Halbkristall eine 45 μ dicke Oberflächenschicht abgetra- leitermaterial einkristallin auf diese Träger niedergen. Die geätzte Oberfläche ist glatt und glänzend, ao schlagen. Hierbei scheiden sich auf jeder Scheibe Nach der Ätzung wird die Chlorwasserstoffzufuhr oben und unten gleichartige Halbleiterschichten ab. durch Schließen des Hahnes 19 gesperrt. Man kann Man läßt anschließend im Wasserstoffstrom erkalten nun in der gleichen Zelle, nach Umstellung auf die und trennt dann die Scheiben. Gasmischung Wasserstoff—Siliziumtetrachlorid, die Jeder Bestandteil des Ätzgases hat eine wichtige gewünschten einkristallinen Siliziumschichten auf- as Funktion beim Atzvorgang zu erfüllen. Der Wasserwachsen und schließlich die fertige Halbleiteranord- stoff dient sowohl als Trägergas als auch zur Vernung im Wasserstoff strom erkalten lassen. dünnung, insbesondere des Halogenwasserstoffanteils.Ziumträgerkristall 9 is carried out by means of the high-frequency The heating of the rod 25 is carried out in the same coil 11 to a temperature of 1150 to 1250 ° C. as described in Example 1. This is followed by evaporation. Only now the upper, slotted half fer a gas mixture consisting of 1 mol of hydrogen from the rod, if the high-frequency gas is in a suitable position, and 0.16 mol of hydrogen chloride gas, is passed. This gas coil on one ISO to 1250 0 C. Then, the mixture takes 0.04MoI of gaseous form as already described in Example 1, gas-etched. One silicon tetrachloride on. This gas mixture represents the smooth, shiny surfaces on the heated etching gas that is fed into the etching cell for gas etching of the rod end; all panes are etched at the top and bottom, transferred to a carrier crystal heated to 1150 ° C. Etch for 3 minutes. In this case, from the carrier position of the desired semicrystalline semiconductor arrangements, a 45 μ thick surface layer of monocrystalline conductive material is deposited on this carrier. The etched surface is smooth and shiny, ao beat. After the etching, the supply of hydrogen chloride is deposited on top and bottom of similar semiconductor layers. blocked by closing the valve 19. You can then let it cool down in the hydrogen stream, now in the same cell, after switching to and then separating the panes. Gas mixture hydrogen and silicon tetrachloride, which each constituent of the etching gas has an important, desired, single-crystalline silicon layer to fulfill its function during the etching process. The water wax and finally the finished semiconductor device serves both as a carrier gas and for cross-linking in the hydrogen stream. thinning, especially of the hydrogen halide content.
Als Heizunterlage für den Trägerkristall können Er nimmt aber auch am Ätzvorgang teil, der z. B. auch Reinstgraphit und andere in der Verfahrens- bei Silizium und Chlorwasser als Halogenwasserstoff technik für die Herstellung von Halbleiteranordnun- 30 nach der reversiblen Reaktion gen durch einkristallines Abscheiden aus der Gasphase bekanntgewordene Materialien verwendet Si + 4HCl =#= SiCl4 + 2H1 werden.As a heating pad for the carrier crystal, he can also take part in the etching process, which z. B. also pure graphite and other materials that have become known by monocrystalline deposition from the gas phase in the process of silicon and chlorine water as hydrogen halide technology for the production of semiconductor devices are used. Si + 4HCl = # = SiCl 4 + 2H 1 .
ueispi 35 wasserstoffgas allein zur Gasätzung zu Verwendernueispi 35 wassers t o ffg as for gas etching only
aus Indiumarsenid, Schmelztemperatur 946° C daß Chlorwasserstoffgas allein oder mit Wasserstofffrom indium arsenide, melting temperature 946 ° C that hydrogen chloride gas alone or with hydrogen
verdünnter Chlorwasserstoff keine glatten, glänzen-diluted hydrogen chloride no smooth, shiny
ist, wird durch ein Wasserbad auf 500C gehalten 40 Oberflächen mit vielen mehr oder weniger tiefen is, is kept at 50 0 C by a water bath 40 surfaces with many more or less deep
und die Apparatur mit Wasserstoff gespült. Der Löchern. Solche Oberflächen sind aber als Trägerand the apparatus is flushed with hydrogen. The holes. Such surfaces are, however, used as a carrier
frequenzspule 11 auf eine Temperatur von 800° C Gasphase in einkristalliner Form völlig ungeeignet,frequency coil 11 to a temperature of 800 ° C gas phase in monocrystalline form completely unsuitable,
erhitzt. Anschließend wird durch den Verdampfer Mischt man jedoch dem Wasserstoff-Halogen-heated. Then the evaporator mixes the hydrogen-halogen
ein Gasgemisch, bestehend aus 1 Mol Wasserstoff 45 wasserstoff-Gemisch wenig einer gasförmigen HaIo-a gas mixture consisting of 1 mol of hydrogen 45 hydrogen mixture little of a gaseous halo
und 0,16 Mol Chlorwasserstoff, geleitet. Die Gas- genverbindung des entsprechenden Halbleiterstoffs,and 0.16 mol of hydrogen chloride. The gas gene connection of the corresponding semiconductor material,
mischung nimmt dabei noch etwa 0,04 Mol gasför- z. B. SiCl4, bei, so erhält man glatte, glänzende Ätz-mixture takes about 0.04 mole of gas. B. SiCl 4 , so you get smooth, shiny etching
miges Arsenchlorid auf. Diese Gasmischung stellt oberflächen.moderate arsenic chloride. This gas mixture creates surfaces.
das Ätzgas dar. Es wird zur Gasätzung des auf Durch Änderung des Anteils an Halogenwasser-800° C erhitzten InAs-Trägerkristalls in die Reak- so stoff bzw. der Halogenverbindung des Halbleiterstoffs tionszelle weitergeleitet. Man ätzt 15 Minuten. Die im Ätzgas kann man die Abtragungsgeschwindigkeit geätzte Oberfläche ist glatt und glänzend. Man kann in weiten Grenzen variieren; sie wird größer durch im Anschluß daran nach bekannten Verfahren die Erhöhung des Halogenwasserstoffanteils bzw. Vergewünschten einkristallinen InAs-Schichten auf- minderung des Anteils der Halogenverbindung des wachsen lassen. 55 Halbleiterstoffs; sie wird umgekehrt kleiner durchThe etching gas is used for gas etching the InAs carrier crystal heated to -800 ° C by changing the proportion of halogen water into the reactant or the halogen compound of the semiconductor material tion cell forwarded. You etch for 15 minutes. The one in the etching gas can be the removal rate etched surface is smooth and shiny. One can vary within wide limits; it gets bigger through then, according to known methods, increasing the proportion of hydrogen halide or reducing the proportion of the halogen compound of the desired monocrystalline InAs layers to let something grow. 55 semiconductor material; conversely, it becomes smaller through
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- Verminderung des Halogenwasserstoffanteils bzw. fahrens besteht darin, daß scheibenförmige Träger- Erhöhung des Anteils der Halogenverbindung des kristalle auch ganz ohne eigentliche Heizunterlage Halbleiterstoffs. Die Abtragungsgeschwindigkeit ist geätzt und beschichtet werden können. Diese Ver- darüber hinaus auch von der Ätztemperatur abhängig, fahrensweise wird an Hand der Fig. 2 und eines 60 Damit ist die Möglichkeit gegeben, das erfindungsweiteren Ausführungsbeispiels erläutert. gemäße Ätzverfahren auf ein bestimmtes ÄtzproblemA great advantage of the inventive reduction in the hydrogen halide content or driving is that disc-shaped carrier increase in the proportion of the halogen compound of the Crystals even without any actual heating base of semiconductor material. The removal rate is can be etched and coated. This also depends on the etching temperature, Driving-wise, the further exemplary embodiment of the invention is explained with reference to FIG. 2 and a 60. appropriate etching process to a specific etching problem
leitermaterial bezeichnet, der in seiner oberen Hälfte 63 der Chlorwasserstoffkonzentration in einer konstantdenotes conductor material, which in its upper half 63 of the hydrogen chloride concentration in a constant
in der Art, wie in der deutschen Patentschrift gehaltenen Mischung aus 1 Mol Wasserstoff undin the way as held in the German patent mixture of 1 mol of hydrogen and
1138 481 beschrieben, mit Schlitzen 26 versehen ist. 0,04 Mol Siliziumtetrachlorid bei einer Temperatur1138 481 described, is provided with slots 26. 0.04 moles of silicon tetrachloride at one temperature
ist die molare Chlorwaserstoffkonzentration in bezug auf ein Gemisch aus 1 Mol Wasserstoff und 0,04 Mol Siliziumtetrachlorid aufgetragen. Auf der Ordinate ist nach oben die Abtragungsrate und nach unten die Aufwachsrate in μ pro Minute aufgetragen. Der Verlauf der Abtragungsrate bzw. Aufwachsrate ist durch die Kurve 31 dargestellt Die Abtragungsrate nimmt mit sinkender Chlorwasserstoffkonzentration ab. Sie wird Null bei der. Konzentration 0,0125 Mol HCl/ (1 Mol H1 + 0,04 Mol StClJ. Bei dieser Gaszusammensetzung durchläuft die Reaktion einen Zustand, bei der sie ideal reversibel verläuft In diesem Zustand wird also Silizium weder abgetragen, noch wächst es auf. Durch weitere Verringerung der Chlorwasserstoffkonzentration gelangt man schließlieh in einen Bereich, in'dem die Reaktion in umgekehrtem Sinn vor sich geht, in dem also Silizium aufwächst.the molar hydrogen chloride concentration is plotted in relation to a mixture of 1 mol of hydrogen and 0.04 mol of silicon tetrachloride. The ablation rate is plotted upwards on the ordinate and the growth rate in μ per minute downwards. The course of the erosion rate or growth rate is shown by curve 31. The erosion rate decreases with decreasing hydrogen chloride concentration. It will be zero at the. Concentration 0.0125 mol HCl / (1 mol H 1 + 0.04 mol StClJ. With this gas composition, the reaction goes through a state in which it is ideally reversible. In this state, silicon is neither removed nor grows A reduction in the hydrogen chloride concentration leads to a region in which the reaction proceeds in the opposite direction, i.e. in which silicon grows.
Nach diesen Ausführungen gewährleistet erst die Anwesenheit der Halogenverbindung des Halbleiter- so Stoffs im Atzgas den gewünschten, weitgehend reversiblen Ablauf der Atzreaktion, der die Voraussetzung ist für die einwandfreie, plane Abtragung des Halbleiterstoffs. In den angeführten Beispielen wird sie der Wasserstoff-Halogenwasserstoff-Mischung vor ihrem Eintritt in die Atzzellc aus einem geeigneten Behälter zugegeben. Es sind aber auch Arbeitsweisen möglich, bei denen die Halogenverbindung des Halbleiterstoffs während der Verfahrensdurchführung ■ durch eine Reaktion des Halbleiterstoffs mit dem 3« Halogenwasserstoff der Wasserstoff-Halogenwasseritoff-Mischung gebildet und erst dadurch die Atzgaszusammensetzung vervollständigt wird. Im Fall des Siliziums kommt dabei z. B. die ReaktionAccording to these statements, the presence of the halogen compound of the semiconductor is only guaranteed Substance in the etching gas the desired, largely reversible course of the etching reaction, which is the prerequisite is for the perfect, planar removal of the semiconductor material. In the examples given, it becomes the hydrogen-hydrogen halide mixture before it enters the Atzzellc from a suitable Container added. However, procedures are also possible in which the halogen compound of the semiconductor material during the process execution ■ formed by a reaction of the semiconductor material with the 3% hydrogen halide of the hydrogen-hydrogen halide mixture and only thereby the etching gas composition is completed. In the case of the Silicon comes here z. B. the reaction
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in Betracht. Selbstverständlich müssen die Reaktionsbedingungen so gewählt werden, daß eine für den nachfolgenden Ätzvorgang ausreichende Menge Halogenwasserstoff im Atzgas verbleibt;into consideration. Of course, the reaction conditions must be chosen so that one for the subsequent etching process sufficient amount of hydrogen halide remains in the etching gas;
Man kann die Reaktion, die zur Bildung der Halogenverbindung des Halbleiterstoffs führt, entweder vor dem Eintritt des Atzgases in die Atzzelle oder auch in der Atzzelle selbst ablaufen lassen. Die letztgenannte Reaktionsführung empfiehlt sich insbesondere zum Atzen von Halbleiterstoffen, die auf einer heizbaren Unterlage aus dem gleichen Halbleiterstoff angeordnet sind. Man kann z. B. über Siliziumkörper, die auf einem aus Silizium bzw. aus einem heizbaren silizierten Material bestehenden Unterlage angeordnet sind, bei einer Temperatur von etwa 1050 bis 1350° C ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Chlorwasserstoff für die Dauer von 1 bis 60 Minuten leiten. Als Unterlage eignet sich z. B. ein siliziertes Graphitbrett.The reaction which leads to the formation of the halogen compound of the semiconductor material can either be carried out before the etching gas enters the etching cell or let it run off in the etching cell itself. The last-mentioned reaction procedure is particularly recommended for etching semiconductor materials that are based on a heatable base made of the same semiconductor material are arranged. You can z. B. over Silicon bodies which are made of silicon or a heatable siliconized material Underlay are arranged at a temperature of about 1050 to 1350 ° C a gas mixture of hydrogen and hydrogen chloride for a period of 1 to Conduct 60 minutes. As a base is z. B. a siliconized graphite board.
Claims (7)
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