DE1546031B2 - Loesung zum chemischen polieren von siliziumscheiben - Google Patents
Loesung zum chemischen polieren von siliziumscheibenInfo
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Description
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, deren Halbleiterkörper wie bei Planartransistoren und
mikrominiaturisierten Schaltungsanordnungen beispielsweise aus Silizium besteht, ist es unbedingt
erforderlich, die Oberfläche der Halbleiterscheiben so vorzubehandeln, daß sie möglichst frei von Zerstörungsschichten,
Unebenheiten und Rauhigkeiten ist. Es sind also Halbleiterscheiben erforderlich, die gut
und zerstörungsfrei poliert sind.
Die bekannte mechanische Politur mit anschließender chemischer Ätzung erfordert einen relativ großen
apparativen und zeitlichen Aufwand, da die auf der Kristallscheibe durch Sägen und Läppen erzeugten
Zerstörungsschichten durch stufenweise Verkleinerung des Schleifkornes entfernt werden müssen. Jeder
Schleifprozeß ruft aber selbst wieder Zerstörungen im Kristallgitter hervor. Dieses stufenweise Schleifen
erfordert, daß entweder vor jedem Polierprozeß mit neuem Korn die Apparatur gesäubert wird oder die
Scheiben auf einer anderen Apparatur mit entsprechend kleinerem Schleifkorn weiterpoliert werden. Bei
diesem bekannten Polierverfahren besteht die Gefahr, daß gerade beim kleinsten Schleifkorn mit einem
Durchmesser von ungefähr 0,25 μ Stücke ausbrechen,
die tiefe Kratzer auf der Halbleiterscheibe hinterlassen, Solcher Kratzer entstehen auch durch Staubteilchen,
die aus der umgebenden Atmosphäre stammen und praktisch nicht zu vermeiden sind. Bei einer mechanischen
Politur bleibt also immer, auch bei kleinstem Korn, eine Zerstörungsschicht auf dem Halbleiterkristall
zurück, die nur durch einen chemischen oder elektrochemischen Prozeß entfernt werden kann.
Die elektrochemische Politur ist ein physikochemischer Vorgang, bei dem durch Einwirkung von
elektrischen Ladungsträgern, die entweder von außen an die Kristallscheibe herangebracht oder durch
Lichteinwirkung im Innern des Halbleiterkristalls erzeugt werden, Halbleiteratome in Ionen umgesetzt
und in Lösung gebracht werden. Der Nachteil des elektrochemischen Polierverfahrens besteht darin, daß
alle Teile der Oberfläche des Halbleiterkristalls, die von der Politur ausgenommen werden müssen, zur
Vermeidung einer Berührung mit dem Lösungsmittel abzudecken sind. Außerdem muß ein ohmscher
Kontakt, beispielsweise in Gestalt eines Drahtes, auf einer vorher stromlos vernickelten Fläche angelötet
werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Ätzgeschwindigkeit sehr klein ist.
_ Den geringsten Aufwand erfordert eine chemische Ätzung, da im wesentlichen nur dafür zu sorgen ist, daß die Ätzlösung gleichmäßig an der zu polierenden Oberfläche des Halbleiterkristalls vorbeigeführt wird. Obwohl man mit den bisher bekannten Ätzlösungen Zerstörungsschichten völlig abtragen kann, gelingt es nicht, eine Siliziumschicht mit völlig ebener und glatter Oberfläche zu erhalten. Die Oberfläche von Siliziumscheiben ist nach der Ätzbehandlung mit den bekannten Lösungen vielmehr stark gewölbt und weist eine beträchtliche Rauhigkeit auf, die unter dem Namen »Orange-Peel-Structure« bekannt ist. Aus diesem Grunde ist es üblich, zunächst mechanisch zu polieren und erst im Anschluß daran mit einer geeigneten Mischung eine Ätzung vorzunehmen. Bekannte Ätzlösungen bestehen aus zwei Teilen konzentrierter Salpetersäure, einem Teil konzentrierter Flußsäure und zwei Teilen Eisessig. Diesen Ätzlösungen wurden
_ Den geringsten Aufwand erfordert eine chemische Ätzung, da im wesentlichen nur dafür zu sorgen ist, daß die Ätzlösung gleichmäßig an der zu polierenden Oberfläche des Halbleiterkristalls vorbeigeführt wird. Obwohl man mit den bisher bekannten Ätzlösungen Zerstörungsschichten völlig abtragen kann, gelingt es nicht, eine Siliziumschicht mit völlig ebener und glatter Oberfläche zu erhalten. Die Oberfläche von Siliziumscheiben ist nach der Ätzbehandlung mit den bekannten Lösungen vielmehr stark gewölbt und weist eine beträchtliche Rauhigkeit auf, die unter dem Namen »Orange-Peel-Structure« bekannt ist. Aus diesem Grunde ist es üblich, zunächst mechanisch zu polieren und erst im Anschluß daran mit einer geeigneten Mischung eine Ätzung vorzunehmen. Bekannte Ätzlösungen bestehen aus zwei Teilen konzentrierter Salpetersäure, einem Teil konzentrierter Flußsäure und zwei Teilen Eisessig. Diesen Ätzlösungen wurden
ίο vielfach noch Zusätze von Brom, Jod oder Orthophosphorsäure
zugegeben. Durch diese Ätzlösungen wurde die Zerstörungsschicht einer an sich schon
durch die mechanische Politur ebenen und glatten Siliziumoberfläche abgetragen. Der Nachteil dieses
bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Güte der auf mechanischem Wege erzielten Politur unter
der zur Entfernung der Zerstörungsschicht erforderlichen chemischen Nachbehandlung leidet.
Untersuchungen haben überraschenderweise ergeben, daß Wölbungen und Rauhigkeiten bei einer chemischen
Behandlung vermieden werden können, wenn die Lösung mindestens 40 Volumprozent 83%ige
Salpetersäure, mindestens 10 Volumprozent 40%ige Flußsäure sowie mindestens 40 Volumprozent 100%igen
Eisessig enthält.
Die besten Ergebnisse, d. h. Siliziumscheiben ohne
Wölbungen und Rauhigkeiten, wurden mit einer Lösung erzielt, die folgende Zusammensetzung hat:
44,6 Volumprozent 83%ige Salpetersäure (HNO3),
11,1 Volumprozent 40%ige Flußsäure (HF) und 44,3 Volumprozent 100°/0igen Eisessig
(CH3COOH).
(CH3COOH).
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die angegebene Lösung eine chemische Politur
von Siliziumscheiben ermöglicht, die hinsichtlich Ebenheit und Rauhigkeit der Halbleiteroberfläche mindestens
ebenso gute Ergebnisse liefert wie eine mechanische Politur und auf Grund der durch ein chemisches
Verfahren gegenüber einer mechanischen Behandlung erzielten Arbeitsvereinfachung einen sehr großen
Zeitaufwand und die dadurch verbundenen Unkosten erspart.
Claims (2)
1. Lösung zum chemischen Polieren von Siliziumscheiben aus Salpetersäure, Flußsäure und
Eisessig, dadurch gekennzeichnet, daß
. sie mindestens 40 Volumprozent 83%ige Salpetersäure,
mindestens 10 Volumprozent 40°/0ige Flußsäure
sowie mindestens 40 Volumprozent 100%igen Eisessig enthält.
2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 44,6 Volumprozent 83%iger
Salpetersäure, 11,1 Volumprozent 40%iger Flußsäure und 44,3 Volumprozent 100%igem Eisessig
besteht.
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1964
- 1964-09-29 DE DE19641546031 patent/DE1546031B2/de active Pending
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