DE1621473B2 - Verfahren zum chemisch mechanischen polieren von silizium oberflaechen - Google Patents

Verfahren zum chemisch mechanischen polieren von silizium oberflaechen

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DE1621473B2 DE19671621473 DE1621473A DE1621473B2 DE 1621473 B2 DE1621473 B2 DE 1621473B2 DE 19671621473 DE19671621473 DE 19671621473 DE 1621473 A DE1621473 A DE 1621473A DE 1621473 B2 DE1621473 B2 DE 1621473B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Polieren von Siliziumoberflächen, bei dem ein Metall der Gruppe Ib des Periodischen Systems der Elemente in einer Lösung zum stromlosen Metallabscheiden auf die Siliziumoberfläche aufgebracht und wieder entfernt wird.
Halbleiterbauelemente, ζ. Β. integrierte monolithische Schaltungen, Transistoren, Dioden, passive Schaltelemente, werden durch Anwendung verschiedener additiver Verfahren, z. B. Diffusionsverfahren, Epitaxieverfahren usw., auf die planare Oberfläche eines SiliziumkristaHs hergestellt. Die hohe Güte der planaren Siliziumoberfläche bezüglich der Feinstruktur in der Größenordnung einiger Ä, der Planarität, der Gleichförmigkeit und der Freiheit von mechanischen Beschädigungen stellt eine fundamentale Voraussetzung für die Herstellung der Halbleiterbauelemente dar.
Welcher Grad an Präzision im allgemeinen erforderlich ist, kann daraus ersehen werden, daß es zur Zeit keine Seltenheit ist, daß mehr als 20 000 aktive und passive Bauelemente innerhalb eines Siliziumplättchens mit einem Durchmesser von etwa 3 cm erzeugt werden.
Wegen dieser anhaltenden Tendenz zur Verkleinerung der Abmessungen der Bauelemente, wird die Planizität der Oberfläche des Plättchens bei photolithographischen Maskierungsverfahren sehr kritisch. Eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Maske und der zu maskierenden Plättchenoberfläche, verursacht durch Abweichungen von der idealen planen Oberfläche des Plättchens, beeinflußt in ungünstiger Weise die Bildauflösung der auf der Oberfläche des Flättchens aufzubringenden, sehr feinen Strukturen. Dieser Unebenheitseffekt wird an den Rändern des Plättchens noch ausgeprägter, wodurch eine schlechte Ausbeute an der Peripherie des Plättchens zu erwarten ist. Die Größe des unbrauchbare Halbleiterbauelemente ergebenden Bereichs ist abhängig vom Grad der Unebenheit des Plättchens. Eine weitere außerordentlich wichtige Eigenschaft ist die Oberflächenfeinstruktur bezüglich des gesamten Plättchens, da durch Mängel in dieser Hinsicht überall auf dem Plättchen unbrauchbare Bauelemente vorhanden sein können. Auch mechanische oder physikalische Mängel und Unregelmäßigkeiten der planen Siliziumoberfläche verursachen schlechte oder unbrauchbare Bauelemente, verstreut über die ganze Oberfläche des Plättchens, was zur Folge haben kann, daß die Ausbeute verschwindend gering wird.
Bisher wurden in der Technik verschiedenartige Verfahren angewendet, um die genannten Schwierigkeiten zu überwinden. Einige dieser Verfahren benutzen chemisches Ätzen, Elektropolieren, mechanische Läpp- und Polierverfahren sowie Kombinationen aus den genannten Verfahren. Der meist angewendete, anfängliche Verfahrensschritt zum Polieren von planen Silizium-Flättchen umfaßt eine Reihe von mit verschiedenen abrasiven Mitteln durchgeführten Polierschritten, bei denen Poliermittel mit abgestufter Feinheit benutzt werden. Diese mechanischen Polierverfahren sind geeignet, die Mehrzahl der in der Oberfläche enthaltenen Kratzer und Unebenheiten zu entfernen. Man kann jedoch in keinem Fall hiermit Fehler der Kristallstruktur in geringer Tiefe unterhalb der Oberfläche beseitigen, die auf die vorhergehenden groben mechanischen Polierverfahrensschritte zurückzuführen sind. Es wird daher als abschließender Polierverfahrensschritt normalerweise ein chemisches Ätzverfahren benutzt, um die genannten, tiefer liegenden Defekte innerhalb des Siliziumkristalls zu beseitigen. Durch diese Verfahren konnten zwar die Eigenschaften von Siliziumoberflächen weitgehend verbessert werden, doch sind die Verfahrensschritte zeitraubend und stellen trotzdem keine kristallographisch perfekte Siliziumoberfläche sicher. Auch wird das Problem der Nichtplanarität sowie der Oberflächenfeinstruktur der zu polierenden Oberflächen damit nicht gelöst.
ίο Aus dem »Journal of the Electrochemical Society«, Vol. Ill, März 1964, S. 62 c, ist es bekannt, zum Polieren von Halbleiteroberflächen aus Si, Ge, GaAs Metalle der Gruppe Ib des Periodischen Systems der Elemente in einer Lösung zum stromlosen Metallabscheiden auf die Halbleiteroberfläche aufzubringen und gleichzeitig wieder zu entfernen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein nach diesem Prinzip arbeitendes Verfahren anzugeben, das die Herstellung von bezüglich der erwähnten Eigenschaften verbesserten Siliziumoberflächen ermöglicht.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu polierenden Siliziumoberflächen fortwährend im Überschuß durch eine wäßrige Lösung des abzuscheidenden Metalls mit einem pH-Wert < 7 benutzt werden und daß zugleich eine unter einem wesentlichen Druck erfolgende Relativbewegung zwischen den zu polierenden Siliziumoberflächen und einer festen Oberfläche aufrechterhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß eine wäßrige Lösung zum stromlosen Metallabscheiden mit einem pH-Wert von 5 bis 7 verwendet wird, die Kupferionen, vorzugsweise eingebracht in der Form von Kupfernitrat, und Fluoridionen, vorzugsweise eingebracht in Form von Ammoniumfluorid, enthält.
In vorteilhafter Weise wird während des Polierens zwischen den zu polierenden Oberflächen und einer festen Oberfläche ein Druck von mehr als 0,2 kg/cm2 ausgeübt.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine Lösung zum stromlosen Metallabscheiden verwendet wird, die Silberkationen und Fluoridanionen enthält.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, daß die zu polierenden Oberflächen gegen eine feste, durch Papier oder durch ein genopptes Gewebe gebildete Oberfläche gepreßt werden.
Gemäß der Erfindung wird nach dem eigentlichen Polieren zur möglichst weitgehenden Entfernung des abgeschiedenen Metalls der mechanische Poliervorgang nach Ersetzen der Lösung zum stromlosen Metallabscheiden durch eine Lösung, aus der keine Metalle
abgeschieden werden, fortgesetzt. -
Die Erfindung wird an Hand von durch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die zur Durchführung des erfindungsgemäfien Verfahrens verwendete Einrichtung, in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung in Draufsicht,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Abtragungsrate des Siliziums in Abhängigkeit von der Normalität der Kupfernitratlösung bei konstanter Ammoniumfluoridkonzentration und
F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abtragungsrate des Siliziums in Abhängigkeit vom pH-Wert der Kupfernitrat- und Ammoniumfluorid-Lösung.
3 4
Die Siliziumkristalle, deren plane Oberfläche im all- 0,1 N erforderlich: F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit der gemeinen als Ausgangsfläche für die additiven Ver- Abtragungsrate von der Normalität des Kupfernitrats, fahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen während F i g. 4 auf die in weiten Grenzen variable benutzt wird, besitzen im allgemeinen die Form eines Abtragungsrate in Abhängigkeit vom pH-Wert der dünnen, monokristallinen Silizium-Plättchens. Diese 5 Lösung bei einer gegebenen Kupferionenkonzenwerden durch Zersägen eines Zylinders aus mono- tration verdeutlicht. Weiterhin ist ersichtlich, daß eine kristallinem Silizium und durch anschließendes Läppen Erhöhung' der Fluoridionenkonzentration ein Ander so gewonnenen Plättchen mittels einer Läpp- wachsen der Abtragungsrate nach sich zieht; diese maschine erzeugt, wobei ein feines Schleifmittel be- Wirkung ist jedoch nicht so ausgeprägt wie die nutzt wird. Die Oberfläche des Silizium-Plättchens io Wirkung der Kupferionen enthaltenden Lösungen,
besitzt eine weitgehend gleichförmige Rauhigkeit. Sie Es ist wesentlich, daß bei der Durchführung des weist jedoch mechanische Schäden auf, zu deren Be- Verfahrens eine Relativbewegung zwischen den Oberseitigung das im folgenden beschriebene Polier- flächen der zu polierenden Plättchen und der polierenverfahren dient. den Oberfläche besteht. Auch der angewendete Druck
Bei der in den Fi g. 1 und 2 dargestellten Einrich- 15 ist kritisch. Er muß, damit die gewünschten Obertung zur Durchführung des Polierverfahrens ist mit 10 flächenqualitäten erzielt werden können, bei einer ein Hohlzylinder mit einer Abflußöffnung 12 bezeich- Polierscheibe mit einem Durchmesser von etwa 30 cm net. Innerhalb des Zylinders 10 ist die rotierende und einer Rotationsgeschwindigkeit von 80 bis 250 Um-Polierscheibe 14 angeordnet, auf der eine weiche, feste drehungen pro Minute den Wert von 0,11 kg/cm2 Oberfläche 16 befestigt ist, die aus dickem porösem 20 übersteigen. Der Druck kann herabgesetzt werden, Spezialpapier oder aus einem genoppten Textilstück wenn eine höhere Geschwindigkeit der Plättchen besteht. Die Polierscheibe 14 wird über die Welle 18 relativ zur Polierscheibe benutzt wird. Diese höhere angetrieben. Eine kleinere Scheibe 20, auf welcher die Geschwindigkeit kann durch Erhöhen der Rotationszu polierenden Suiziumplättchen 25 beispielsweise geschwindigkeit der Polierscheibe, durch Erhöhen des durch Aufkleben befestigt sind, befindet sich oberhalb 25 Durchmessers der Polierscheibe oder des Durchder Oberfläche 16. Diese Scheibe wird durch die messers der die Plättchen tragenden Scheibe oder durch Rollen 26 der Platine 22 in ihrer Lage gehalten und Kombinationen der genannten Maßnahmen erreicht durch einen auf ihre Achse 28 ausgeübten Druck P werden. Es ist zweckmäßig, die Rotation der Poliermit den zu polierenden Flächen der Suiziumplättchen scheibe 14 in Relation zu dem Druck P, welcher auf fest gegen die Fläche 16 gepreßt. Die Platine 22 ist am 30 die Scheibe 20 ausgeübt wird, so zu wählen, daß die Rand des Hohlzylinders 10 befestigt. Die Drehung der Scheibe 20 gleichfalls in Rotation gerät.
Polierscheibe 14 bewirkt somit auch eine Drehung der Auf Grund theoretischer Überlegungen wird anScheibe 20. genommen, daß die Abtragungsrate eine Funktion der
Die Oberfläche der Silizium-Plättchen wird fort- Kupferionenkonzentration der Lösung ist. Die maxiwährend mit einem Überschuß einer Lösung zum 35 male Abtragungsrate ist gegeben durch die maximale stromlosen Metsllabscheiden benetzt, die aus dem Be- Löslichkeit des Kupferfluorids der Lösung. Unter der halter 30 durch eine enge Öffnung 32 auf die Ober- Annahme eines Überschusses von Fluoridionen in der fläche 16 der rotierenden Polierscheibe 14 tropft. Die Lösung wird ein Hinzufügen von Kupferionen dazu überschüssige Flüssigkeit wird von der rotierenden führen, daß die chemische Reaktion gegen ein Gleich-, Scheibe 14 weggeschleudert und entweicht durch die 40 gewicht strebt. Die Abtragungsrate ist auch vom Abflußöffnung 12. pH-Wert abhängig. Es ist klar, daß die Löslichkeit
Die benutzte Lösung enthält in wäßriger Lösung des Kupferfluorids mit dem pH-Wert der Lösung Kupfer- oder Silberkationen und Fluoridanionen. Die variiert. Bei konstanter Kupferionenkonzentration Silber- oder Kupferkationen können durch irgend- liegt der Grenzpunkt für die chemisch-mechanischen eines ihrer wasserlöslichen Salze in Lösung gebracht 45 Poliereffekte .bei dem pH-Wert 7. Dies erklärt sich werden. Die Halogen-Salze eignen sich hierzu jedoch durch die Tatsache, daß, wenn der pH-Wert mehr als am wenigsten, weil sie die Abtragungsrate des Si- 7 beträgt, sich das Kupferfluorid innerhalb der Lösung liziums auf x/e des bei der Benutzung anderer Kupfer- mit Ammoniumfluorid in einen Kupfer-Ammoniumoder Silbersalze erzielten Wertes reduzieren. Das Fluorid-Komplex umwandelt, welcher das Kupfer in Fluoridanion kann durch irgendeine, wasserlösliche 50 einer Form enthält, die eine stromlose Metall-Fluorverbindung, beispielsweise durch Ammonium- abscheidung verhindert.
fluorid, Natriumfluorid oder Galliumfluorid in Lösung Es wurde versucht, die Kupferionen durch andere
gebracht werden. Ionen zu ersetzen. Mit Ammonium, Kadmium und
Der pH-Wert der Lösung wird auf einem Wert von Natrium konnte jedoch das Polierverfahren nicht weniger als 7 gehalten. Die günstigsten Resultate 55 durchgeführt werden. Ferner wurde versucht, Gerwerden bei einem zwischen 5 und 7 liegenden Wert maniumplättchen mit diesem Verfahren zu polieren, erzielt. Zur Einstellung des pH-Wertes kann Fluor- Dabei wurde herausgefunden, daß zur Entfernung wasserstoffsäure der Lösung hinzugefügt werden. Der wesentlicher Germaniummengen eine stark saure PopH-Wert liegt vorzugsweise oberhalb von 5, da sonst lierlösung benutzt werden müßte. Diese verursacht die Lösung mit ihr in Berührung kommende Teile der 60 jedoch, wie bereits erwähnt, eine starke Korrosion der Apparatur, des Papierüberzugs oder des Textilbelags Apparatur,
angreifen oder beschädigen kann. Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, daß
Wenn nur geringe Materialdicken, z. B. wenige μ, die Polierscheibe von der restlichen Polierlösung geentfernt werden sollen, werden Polierlösungen mit reinigt und eine maximale Metallmenge von der zu Spuren von Kupferionen (etwa weniger als 0,1 N) als 65 polierenden Siliziumoberfläche entfernt wird. Hierzu Poliermittel verwendet. Wenn dagegen Materialdicken wird die Lösung zum stromlosen Metallabscheiden von mehr als 2,5 · 10~2 mm entfernt werden sollen, durch eine Lösung ersetzt, aus der kein Metall abwerden Lösungen von höherer Konzentration als geschieden wird. Dadurch wird die Abtragung des
Siliziums unterbunden und das bereits gelöste Metall in kurzer Zeit entfernt.
Die folgenden Beispiele dienen zum besseren Verständnis der Erfindung.
Beispiel 1 bis 5
Ein zylinderförmiges, monokristallines Silizium-Stäbchen von 2,5 cm Durchmesser wurde in eine große Anzahl von Scheiben zerschnitten, die jeweils eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweisen. Die Oberflächen dieser Plättchen wurden geläppt, wobei ein Läppmittel von 12 μ Körnung benutzt wurde. Die Plättchen wurden mittels Ultraschall unter Benutzung von Seife und Wasser gereinigt. Gruppen von jeweils 11 Plättchen wurden auf den Scheiben 20 montiert, wobei ein Glycolphthalatharz als Klebstoff benutzt wurde. Jede dieser Gruppen von Plättchen wurde in koplaner Weise mit einer Läppmaschine unter Benutzung von Schleifmitteln aus Aluminiumoxid der Körnung 5 μ geläppt. Auf diesen Verfahrensschritt folgte ein kurzer, 5 bis 15 Minuten dauernder Polierschritt mit Diamant der Körnung 1 μ zur Entfernung der erhabenen Stellen, welche auf den Plättchen bei dem Läppvorgang zurückgeblieben waren. Nunmehr wurde die Dicke der Plättchen überprüft, bevor mit dem eigentlichen chemisch-mechanischen Polierschritt begonnen wurde. Die Messung wurde im Zentrum eines jeden Plättchsns vor und nach dem Poliervorgang durchgeführt. Es wurde eine Poliervorrichtung nach den F i g. 1 und 2 benutzt, wobei ein konstanter Druck von etwa 0,2 kg/ cm2 bei allen Beispielen angewendet wurde.
Für die Oberfläche 16 wurde ein sehr feines Textilgewebe verwendet. Die Polierscheibe 14 besaß eine Umdrehungsgeschwindigkeit von 246/min. Bei allen Beispielen betrug die Polierzeit 30 Minuten. Die folgende Tabelle enthält Angaben über die Konzentration des benutzten Ammoniumfluorids und des Kupfernitrats der Lösung zum stromlosen Metallabscheiden, über den pH-Wert und die Abtragungsrate. Insgesamt wurden etwa 300 cm3 Lösung während eines jeden Poliervorganges verbraucht.
Bei NH4F Cu(NO3), pH- Abtragsrate
spiel (Konzen (Konzen Wert 2,5 ■ 10-2mm/h
tration) tration)
1 6,5 N 0,1 N 6,4 1,6
2 6,8 N 0,3 N 6,4 2,5
3 6,8 N 0,5 N 6,4 3,4
4 6,8 N l,0N 6,4 3,9
5 6,8 N 1,18 N 6,4 4,5
Nach 29 Minuten Polierzeit wurde die Polierlösung durch Wasser ersetzt, das durch die Mündung 32 eine Minute lang auf die Polierscheibe geleitet wurde. Dann wurde die Maschine stillgesetzt, und die Plättchen wurden mit Wasser gereinigt und dann von der Scheibe 20 abgenommen. Danach wurden die Plättchen durch Eintauchen in Azeton von dem für das Montieren benutzten Harzkitt gereinigt. Zurückgebliebenes Kupfer wurde mit Hilfe von heißer, konzentrierter Salpetersäure entfernt. Anschließend wurden verschiedene Reinigungsgänge mit entionisiertem Wasser durchgeführt. Die erhaltenen Abtragungsraten von Silizium sind in F i g. 3 gegen die Konzentration der Kupfernitratlösung aufgetragen. Die erhaltene Kurve zeigt einen etwa einer Exponentialbeziehung gleichenden Zusammenhang zwischen der Abtragungsrate des Siliziums und der Konzentration der Kupfernitratlösung. Die Plättchenoberflächen waren spiegelähnlich und für das Auge in jedem der Beispiele als vollkommen anzusehen. Interferometrisch durchgeführte Prüfungen der Oberfläche ergaben Werte der Oberflächenfeinstruktur von etwa 150 Ä, die Abweichung von der Planizität war geringer als 1 μ über den größten Teil der Oberfläche.
Beispiel 6
Das Verfahren war dasselbe wie in den Beispielen 1 bis 5. Sechs Polierlösungen von je 300 cm3 wurden angesetzt. Jede enthielt 0,3 N Kupfernitrat und 6,8 N Ammoniumfluorid, gelöst in Wasser. Die pH-Werte der Lösungen betrugen 5,9; 6,3; 6,4; 6,5; 6,7 und 7,25. Diese Werte wurden, ausgehend vom Wert 6,4, durch Hinzufügen von Fluorwasserstoffsäure oder Ammoniumhydroxid eingestellt, je nachdem, in welcher Richtung der pH-Wert verschoben werden sollte. Die an den erhaltenen Plättchen gemessenen Abtragungswerte sind in F i g. 4 dargestellt. Aus der gewonnenen Kurve zeigt sich, daß ein Poliereffekt nur möglich ist, wenn der pH-Wert kleiner als 7 ist, und daß für einen mehr in das saure Gebiet hineinreichenden pH-Wert die Abtragungsrate anwächst. Alle Plättchen, mit Ausnahme derjenigen, die wegen des pH-Wertes der Lösung oberhalb von 7,0 keine Abtragungen aufwiesen, zeigten eine gute Oberfläche mit einem hohen Vollkommenheitsgrad für das wahrnehmende Auge. Interf erometrische Messungen bzw. Fotografien zeigten ebenfalls, daß diese Plättchen als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauelementen außerordentlich gut geeignet sind.
Die Variation der Feinstruktur der Oberflächen lag
etwa bei 150 Ä. Die Abweichung von der Planizität war wiederum geringer als 1 μ über fast die gesamte Oberfläche.
Beispiel 7
Es wurden wiederum die Verfahrensschritte der Beispiele 1 bis 5 durchgeführt, jedoch wurde als Polierlösung an Stelle von Ammoniumfluorid Natriumfluorid gewählt. Die Lösung bestand aus einer 0,3 N Kupfernitrat- und einer 6,8 N Natriumfluorid-Lösung in Wasser. Es wurde Fluorwasserstoffsäure hinzugefügt, um den pH-Wert auf 5,2 zu bringen. Mit diesen Änderungen ergab sich eine Abtragungsrate von 1 · ΙΟ"2 mm pro Stunde. Die polierte planare Oberfläche jedes der behandelten Plättchen erschien für das Auge vollkommen. Interferometrische Messungen zeigten ebenfalls ausgezeichnete Oberflächen. Diese wiesen Änderungen der Feinstruktur von etwa 150 Ä auf, und die Abweichung von der absoluten Planizität war weniger als 1 μ.
Beispiele
Aus den nach dem Verfahren der Beispiele 1 bis 5 hergestellten Plättchen wurde eines ausgewählt. Ein zweites, gleich großes Plättchen, das mittels des Diamant-Schleifverfahrens der Beispiele 1 bis 5 behandelt war, wurde mit einem Schleifmittel poliert, das aus in Wasser suspendiertem, extrem feinem Aluminiumoxid bestand. Dieses Schleifmittel wurde auf ein Polierpapier aufgebracht und mechanisch über die Oberfläche des Plättchens bewegt, bis das Plättchen eine gute Politur aufwies. Beide Plättchen schienen eine gleichermaßen vollkommene Oberfläche zu besitzen. Die Plättchen wurden dann auf einer Graphit-
unterlage in eine Reaktionskammer zur epitaktischen Züchtung eingebracht und 5 Minuten lang bei etwa 1258° C mittels eines Dampfes, der 4,5% Chlorwasserstoffsäure enthielt, innerhalb eines kontinuierlich strömenden Wasserstoffstromes geätzt. Dabei wurde Material etwa in der Stärke von 2,5 · 10"2 mm von der polierten Oberfläche abgetragen. Eine mit Arsen dotierte, epitaktische Siliziumschicht von 5 μ Stärke mit dem spezifischen Widerstand von 0,1 Ω · cm wurde auf jedes dieser Plättchen aufgewachsen. Hernach wurden die Plättchenoberflächen geprüft und als gut befunden. Die Plättchen wurden dann nach einer Ätzung einer Stapelfehlerzählung unterzogen, wie sie von S i r 11 in der »Zeitschrift für Metallkunde«, Bd. 52, Nr. 8 (1961), beschrieben ist. Diese Zählung wurde innerhalb einer repräsentativen Exemplarfläche eines jeden Plättchens unter Benutzung eines Mikroskops durchgeführt. Bei dem mechanisch polierten Plättchen wurden 254 Stapelfehler pro cm2 gezählt, während das mechanisch-chemisch polierte Exemplar eine Zählung von 58,5 Stapelfehlern pro cm2 aufwies.
Beispiel 9
Das Vorgehen nach Beispiel 8 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Ätzvorgang durch Chlorwasserstoffsäuredämpfe ersetzt wurde durch Erhitzen in Wasserstoff über eine Zeitdauer von 5 Minuten bei etwa 1258° C, um zurückgebliebenes Siliziumdioxyd von der Oberfläche des Plättchens zu entfernen. Silizium wurde dagegen von der Oberfläche nicht entfernt. Bei einer anschließenden Ätzung und Stapelfehlerzählung nach S i r 11 ergab sich nach einer chemisch-mechanischen Polierung des Plättchens ein Zählergebnis von 88,7 Stapelfehlern pro cm2. Die Stapelfehlerzählung konnte bei rein mechanisch geätzten Plättchen nicht durchgeführt werden, weil die Fehler zu zahlreich auftraten. Die Beispiele 8 und 9 zeigen die Wirksamkeit des chemisch-mechanischen Polierverfahrens, das eine Möglichkeit in die Hand gibt, fast fehlerfreie Plättchen herzustellen, ohne daß es hierbei nötig wäre, auf den Poliervorgang noch einen chemischen Ätzvorgang folgen zu lassen. Durch das epitaktische Aufwachsen auf einem gegebenen Plättchen werden natürlich die Fehler auf der Oberfläche des Plättchens vergrößert. Die Ergebnisse des Beispiels 9 zeigen, daß es notwendig ist, auf den mechanischen Poliervorgang einen chemischen folgen zu lassen, da die große Anzahl der Stapelfehler in der epitaktischen Schicht des Beispiels 9 nicht zugelassen werden kann. Die 88,7 Stapelfehler pro cm2, die nach Durchführung des chemisch-mechanischen Polierverfahrens gezählt wurden, liegen dagegen innerhalb eines annehmbaren Bereichs. Ein weiterer Ätzschritt ist nicht erwünscht, weil er die Verfahrenskosten erhöht und, was schwerer wiegt, bezüglich der PIanizität des endgültig erhaltenen Plättchens von Schaden sein kann.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum mechanischen Polieren von Silizium-Oberflächen, bei dem ein Metall der Gruppe I b des Periodischen Systems der Elemente in einer Lösung zum stromlosen Metallabscheiden auf die Silizium-Oberfläche aufgebracht und wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu polierenden Silizium-Oberflächen fortwährend im Überschuß durch eine wäßrige Lösung des abzuscheidenden Metalls mit einem pH-Wert kleiner als 7 benetzt werden und daß zugleich eine unter einem wesentlichen Druck erfolgende Relativbewegung zwischen den zu polierenden Silizium-Oberflächen und einer festen Oberfläche aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung zum stromlosen Metallabscheiden mit einem pH-Wert von 5 bis 7 verwendet wird, die Kupferionen, vorzugsweise eingebracht in Form von Kupfernitrat, und Fluoridionen, vorzugsweise eingebracht in Form von Ammoniumfluorid, enthält.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Polierens zwischen den zu polierenden Oberflächen und einer festen Oberfläche ein Druck von mehr als 0,2 kg/ cma ausgeübt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung zum stromlosen Metallabscheiden verwendet wird, die Silberkationen und Fluoranionen enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu polierenden Oberflächen gegen eine feste, durch Papier oder durch ein genopptes Gewebe gebildete Oberfläche gepreßt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem eigentlichen Polieren zur möglichst weitgehenden Entfernung des abgeschiedenen Metalls der mechanische Poliervorgang nach Ersetzen der Lösung zum stromlosen Metallabscheiden durch eine Lösung, aus der keine Metalle abgeschieden werden, fortgesetzt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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