DE1769968A1 - Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material auf der gereinigten Oberflaeche eines Siliciumkristalls - Google Patents

Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material auf der gereinigten Oberflaeche eines Siliciumkristalls

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Description

Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Materia] auf der gereinigten Oberfläche eines Silieiumkristalls
■^"r die Herstellung von Halbleitervorrichtungen ist eines der gebräuchlichsten Verfahren das Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material auf der Oberfläche eines Siliciumkristalls. Vorwiegend handelt es sich dabei um die Abscheidung einer einkristallinen SiIiciu ms c nicht auf der Oberfläche eines aus Silicium beste-
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BAD ORIGINAL
henden, scheibenförmigen Einkristalls. Da die Güte der vorzugsweise aus einem Reaktionsgas oder durch Aufdampfen niedergenchlagenen Siliciumschichten von dem Zustand der Oberfläche am Substratkristall abhängt, v/ird man im Interesse einer möglichst hohen Kristallgüte die Substratoberfläche sorgfältig reinigen und von ,Fehlstellen befreien. Inzwischen hat es sich herausgestellt, daß auch beim epitaktischen Abscheiden anderer Materialien als Silicium eine in hohem Maße gereinigte Substratoberfläche wünschenswert int. Beispielsweise gilt dies für die Abscheidung von SiOg- bzw. SiJiT.-Schichten, die bekanntlich nicht nur im Hinblick auf ihre Verwendbarkeit als Diffusionsmasken, sondern auch als Schutzschichten bei dem fertiggestellten Halbleiterbauelement eine erhebliche Bedeutung haben.
Bei der Präparierung der Halbleiterscheiben iet es üblich, diese mit einem flußsäurehaltigen Ätzmittel zu ätzen. Statt dessen ist auch die Ätzung in einem ätzend wirkenden Ga3, beispielsweise HCl, SiCl. und SiHCl,, möglich. Schließlich war es üblich, bei der Beschichtung von SiIiciumstäben diese vor dem Überleiten des Heaktionsgases in hochreinem V/asserstoff zu glühen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material, insbesondere von Silicium, auf der gereinigten Oberfläche eines Siliciumkristalls. Dieses Verfahren ißt erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Oberfläche des Siliciumkristalls zunächst oxydiert, dann die entstandene Oxydschicht durch Glühen in Wasserstoff oder Edelgas wieder vollständig abgetragen und auf der hierdurch freigelegten Siliciumoberfläche die epitaktische Abscheidung vorgenommen wird, ohne daß vorher die durch das Glühen gereinigte Siliciuraoberfläche erneut mit einem oxydierenden Medium, z. B. Luft, in Berührung kommt.
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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an Hand der eine geeignete Reaktionsanordnung zeigenden Zeichnung näher beschrieben.
Die zu beschichtenden Siliciumkristalle 5 befinden sich am Boden eines aus Quarz bestehenden Reaktors 1, dessen unterer Teil 2 vom oberen, die Gaszufuhr 9 und die Gasabfuhr 10 tragenden Teil abtrennbar ist, um die Beschickung der Apparatur mit den Siliciumscheiben 5 zu ermöglichen. Wie der Pfeil 11 erkennen läßt, ist das Gaszuführungsrohr 9 innerhalb der Dichtung 12 schwenkbar. Die Beheizung der zu beschichtenden Siliciumscheiben 5 erfolgt mittels eines unterhalb des Bodens 2 des Reaktionsgefäßes 1 angeordneten, elektrisch betriebenen Heizers 6, der über eine Tenperaturausgleichsplatte 7 die für die Reaktion erforderliche Wärme den zu beschichtenden Scheiben 5 zuführt. Die Heizvorrichtung und der untere Teil 2 des Reaktionsgefäßes 1 befinden sich in einer Heizmanschette 8.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach Beschickung der Anordnung mit den Scheiben 5 die Anordnung beheizt und die Scheiben auf einer Temperatur von 1000 - 1280° C gehalten. Während dieser Zeit strömt oxydierendes Gas, ζ. B. reiner Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Inertgas wie II« oder Ar, oder sauer stoff hai tiger Wasserstoff, durch die Apparatur. Die Behandlungsdauer beträgt zweckmäßig ca. 2 Min. Es bildet sich hierbei eine Oxydschicht von einer Stärke zwischen 20 und 100 Ä.
Nach erfolgter Oxydierung der Scheibenoberflächen wird das oxydierende Gas durch reinen Wasserstoff und/oder Argon ersetzt. Die weiterhin auf Glühtemperatur (1000 1280 C) gehaltenen Scheiben 5 verlieren hierdurch ihre
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Oxydschicht. Dies geschieht auf Grund einer Umsetzung zwischen dem SiOp und dem überschüssigen Silicium, bei der flüchtiges Siliciummonoxyd gebildet wird. Die Zeit-r dauer ist an sich eine Angelegenheit der Erfahrung. Erfahrungsgemäß wurde festgestellt, daß die Oxydschichten von einer Stärke zwischen 10 und 100 Ä bei einer Behandlungstemperatur von 1000 - 1280 C in einer Zeit von 5-20 Minuten vollständig entfernt sind. Es ist klar, daß der Prozeß zum Stillstand kommt, sobald das gesamte Oxyd von der Oberfläche entfernt ist. Erfahrungsgemäß werden hiermit auch die vorher an der Halbleiteroberfläche vorhandenen Verunreinigungen und Störstellen restlos entfernt, so daß eine einwandfreie, für die epitaktische Beschichtung geeignete Oberfläche der Substratscheiben 5 vorliegt.
Die weitere Durchführung der Erfindung wird vorgenommen, indem das während des Glühvorganges angewendete Gas (Wasserstoff oder Edelgas) unmittelbar durch das für die epitaktische Abscheidung erforderliche Reaktionsgas ersetzt wird. Der epitaktische Prozeß selbst wird in an sich bekannter V/eise vorgenommen, so daß diesbezügliche Ausführungen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht erforderlich sind.
1 Figur
3 Patentansprüche
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Claims (3)

Patentansprüche
1.) Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material, insbesondere von Silicium, auf der gereinigten Oberfläche eines Siliciumkristalls, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Oberfläche des Siliciumkristalls zunächst oxydiert, dann die entstandene Oxydschicht durch Glühen in Wasserstoff und/oder Edelgas wieder vollständig abgetragen und schließlich auf der hierdurch freigelegten SiIiciumoberfläche die epitaktische Abscheidung vorgenommen wird, ohne daß vorher die durch das Glühen gereinigte Siliciumoberfläche erneut mit einem oxydierenden Medium, z. B. luft, in Berührung kommt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Oxydschicht auf einen Wert von 10 - 100 α eingestellt wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühen bei mindestens 1000° C, vorzugsweise zwischen 1000 und 1280° C, vorgenommen wird.
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Leerseite
DE19681769968 1968-08-14 1968-08-14 Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material auf der gereinigten Oberfläche eines SiIiciumkristalls Expired DE1769968C3 (de)

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CH1222069A CH516649A (de) 1968-08-14 1969-08-12 Verfahren zum epitaktischen Abscheiden von anorganischem Material auf der gereinigten Oberfläche eines Siliciumkristalls
GB4038169A GB1243890A (en) 1968-08-14 1969-08-13 Improvements in or relating to the epitaxial deposition of inorganic material on a surface of a silicon crystal
CA059501A CA918549A (en) 1968-08-14 1969-08-14 Epitaxial deposition of inorganic material on a surface of a silicon crystal
SE1135069A SE348950B (de) 1968-08-14 1969-08-14
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SE348950B (de) 1972-09-18
FR2016937A1 (de) 1970-05-15
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