DE2225366B2 - Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an Epitaxie-Schichten - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an Epitaxie-Schichten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfer- \ von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitak- :h auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schich-
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen auf Halbleiter-Scheiben sind möglichst flache Oberflächen erwünscht, um während des photolithographischen Kopierens der Schaltungsstrukturen eine hohe Abmaßgenauigkeit zu erhalten. Während des epitak-
tischen Aufbringen* von Halbleiter-Schichten auf Substraten, wie z. B. Silizium auf Siliziun-Scheiben. entstehen oft Vorsprünge, die sich von der Oberfläche erheben.
An Epitaxie-Schichten, die gewöhnlich eine Dicke
im Bereich von 1 bis etwa 15 Mikrometer aufweisen, können Vorsprünge beobachtet werden deren Höhe von weniger als 1 bis etwa 50 Mikrometer variiert. Wenn das Verhältnis zwischen Vorsprungshöhe und Epitaxie-Schichtdicke ansteigt, können diese Vor-
'5 sprünge bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen stören. Im allgemeinen werden pro Scheibe zwischen 5 und 5000 solcher Vorsprünge beobachtet. Die Vorsprünge bilden oftmals eine Grenze bei der Festlegung kleiner Maskenstrukturen, die durch die Verwendung von Kopierverfahren erreicht werden können, und. was noch viel wichtiger ist, die Vorsprünge können auch zusätzlich Kratz- oder Bruchbeschädigung an den Photomasken verursachen.
Es sind noch keine Methoden entwickelt, um eine sichere Herstellung epitaktischer Schichten ohne diese Vorsprünge sicherzustellen. Außerdem sind derzeit keine Methoden zum direkten Entfernen dieser Vorsprünge verfügbar.
Das vorliegende Verfahren dieni zum Entfernen von Vorsprüngen an epitaktisch aufgebrachten Schichten, ohne die Güte der Schicht wesentlich zu ändern. Das Verfahren ist bei der kommerziellen Herstellung von Halbleiter-Bauelementen mit epitaktischen Schichten nützlich. Das vorliegende Ausführungsbeispiel erstreckt sich besonders auf epitaktisch aufgebrachte Silizium-Schichten.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitaktisch auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schichten verfügbar gemacht, bei dem ein Oxid auf der Oberfläche einschließlich den Vorsprüngen erzeugt wird, die Oxidoberfläche mit einer Diskontinuitäten aufweisen, ätzbeständigen Schicht bedeckt wird, die beschichtete Oberfläche mit einem ersten Ätzmittcl befeuchtet wird, das gegenüber der Schicht vorzugsweise das Oxid angreift und über den Vorsprüngen entfernt, und bei dem die beschichtete Oberfläche mit einem zweiten Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber dem Oxid vorzugsweise das unbedeckte Halbleiter-Material angreift und die Vorsprünge bevorzugt entfernt.
Zunächst wird eine Oxidschicht auf der Oberfläche gezüchtet oder niedergeschlagen, und eine Diskontinuitäten aufweisende, ätzbeständige Schicht wird auf dem Oxid aufgebracht. Diese Diskontinuitäten, Nadellöcher genannt, treten mit hoher Wahrscheinlichkeit an den Stellen der Vorsprünge auf. Die Oxidschicht über den Vorsprüngen wird so einem chemischen Ätzmittel ausgesetzt und kann durch ein
solches Ätzmittel entfernt werden, während die Oxidschicht über der restlichen Oberfläche im wesentlichen durch die ätzbeständige Schicht geschützt ist. Anschließend wird die ätzbeständige Schicht entfernt, und die Vorsprünge werden darauf durch Ätzen der gesamten Scheibe in einer chemischen Lösung, die gegenüber dem Oxid vorzugsweise die Vorsprünge ätzt, in ihrer Größe reduziert.
Um die Güte der Oberfläche sicherzustellen, wird
«t
bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wegen des statistischen Charakters der Erzeugung von Diskontinuitäten eine Wiederholung difserVerfahrensschritte erwogen. Während eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie an den Stellen der Vorsprünge auftreten, kommen Diskontinuitäten auch wahllos auf dem Rest der Oberfläche vor. Eine Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewahrt vor dem Atzen in die Epitaxie-Schicht.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fi g. 1 eine Schrägansicht der Oberfläche einer auf einem Substrat epitaktisch aufgebrachten Schicht, die die wahllose Verteilung von Vorsprüngen zeigt,
Fig. 2 bis 5 schematisch einen Querschnitt der Scheibe während vier getrennter Verfahrensschritte.
Kurz gesagt, das Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an auf Scheiben epitaktisch aufgebrachten Schichten umfaßt folgende Schritte:
a) Oxydation der Oberfläche der Epitaxie-Schicht (oder Niederschlag eines Oxides).
b) Aufbringen einer Diskontinuitäten aufweisenden, ätzbeständigen, sehr dünnen Schicht auf dem Oxid,
c) Entfernen des Oxids von den freiliegenden V<jisprüngen durch Verwendung einer chemischen Ätzlösung,
d) Entfernen der ätzbeständigen Schicht dadurch, daß diese in einem Lösungsmittel aufgelöst wird, und
e) Wegätzen der Vorsprünge durch Verwendung einer zweiten chemischen Ätzlösung, die die Vorsprünge wesentlich schneller ätzt als das Oxid.
Diese Schritte werden im folgenden ausführlich diskutiert.
a) Oxydation der epitaktischen Oberfläche
Für die praktische Durchführung der Erfindung ist es erwünscht, eine Oxidschicht über der Epitaxie-Schicht zu bilden. Die Dicke dieser Oxidschicht ist durch zwei Überlegungen vorgegeben: Sie muß dick genug sein, um die Epitaxie-Schicht während der Ätzschritte zu schüren, sie muß jedoch genügend dünn sein, so daß ihre Entfernung nach Vollendung des erfindiingsgemäßen Verfahrens innerhalb einer praktikablen Zeitdauer vorgenommen werden kann.
Die untere Grenze hängt von dem zweiten chemischen Ätzmittel ab, das angewendet werden soll. Bei einem Silizium-Siliziumdioxyd-Aufbau greift beispielsweise eine wäßrige Lösung von Kaliumhydroxid Siliziumdioxyd mit einer Rate von etwa 0,01 Mikrometer pro Minute und Silizium mit einer Rate von etwa 1,5 Mikrometer pro Minute an. Bei Annahme einer mittleren Vorsprungshöhe von etwa 18 Mikrometer werden mindestens etwa 12 Minuten zum Ätzen der Vorsprünge benötigt. Deshalb beträgt die dünnste verwendbare Siliziumdioxyd-Schicht etwa 0,1 Mikrometer. Für andere, gemäß dieser Erfindung erwogene Ätzmittel kann dieser Wert auf etwa 0,05 Mikrometer verringert werden.
Die obere Grenze der Oxid-Dicke beträgt etwa 1 Mikrometer, und zwar wegen Reißens und Brechens des Oxids.
Man kann viele Wege einschlagen, um auf epitaktischen Schichten eine Oxidschicht zu erzeugen. Wohlbekannte Verfahren umfassen die Anwendung von Hochfrequenz-Aufstäubung, Plasmaniederschlag, thermischem Niederschlag und thermischer Oxydation. Um eine Oxidschicht auf Silizium zu züchten, ist die thermische Oxydation eine bequeme Methode.
/,vls Beispiel einer thermischen Oxydation wird die Scheibe etwa 30 bis 60 Minuten lang einer Wasserdampfatmosphäre bei 1000 bis 11000C ausgesetzt. Wo die Verwendung eines Oxids auf einem System erwogen wird, das nicht von sich aus ein schützendes Oxid bildet, kann beispielsweise Siliziumdioxyd verwendet werden. In einem solchen Fall wird Siliziumdioxyd einfach durch Hochfrequenz-Aufstäubung niedergeschlagen.
b) Aufbringen einer ätzbeständigen Schicht
Die ätzbeständige Schicht kann im allgemeiner» irgendeine Schicht sein, di< auf der Oxidschicht haftet, die gegenüber dem bei dei cfindungsgemäßen Ausführung verwendeten chemischen Ätzmittel beständig ist, die dazu in der Lage ist, Diskontinuitäten oder Nadellöcher zu bilden, wenn sie genügend dünn aufgebracht wird, und die leicht entfernt werden kann. Drei erfolgreich angewendete polymerische Schichten sind die vernetzten Polyvinylcinnamat-Harze, die Polyisopren/Diazido-Vernetzungssysteme und die polaren phenolischen Harze plus Orthochinondiazide. Dies sind wohlbekannte Fotolackformeln. Die Fotolack-Eigenschaften werden hier jedoch nicht angewendet. Vielmehr werden diese Stoffe im Gegensatz zu den wohlbekannten Fotolack-Verfahren in ihrem unvernetzten Zustand und mit reduzierter Viskosität verwendet, um bewußt Diskontinuitäten zu erzeugen. Andere ätzbeständige Schichten können, wenn sie die erforderlichen Eigenschaften haben, als genauso geeignet verwendet werden.
Die Erfindung beruht zum Teil auf der Beobachtung, daß die Diskontinuitäten eine hohe statistische Wahrscheinlichkeit haben, sich an den Stellen der Vorsprünge zu bilden, wodurch die Vorsprünge frei bleiben. Demgemäß sollte eine ätzbeständige Lösung, um wirkungsvoll Diskontinuitäten zu erzeugen, eine Viskosität aufweisen, die genügend niedrig ist, um nach dem vollständigen Verdampfen des Lösemittels diskontinuierliche Schichten zu bilden. Eine zu niedrige Viskosität führt jedoch zu einer ur.aktzeptabel hohen N.ndellochdiehte. Brauchbare Viskositäten von ätzbeständigen Lösungen liegen im Bereich von 1 bis 4 centipoise (die Viskositäten der meisten bei der Fotolithographie verwendeten Fotolacke liegen im Bereich von 4,5 bis 15 centipoise).
Die ätzbeständige Beschichtung wird auf die Oberfläche des über der Epitaxieschicht befindlichen Oxids aufgebracht. Irgendeine Methode, die dem Praktiker das gleichmäßige Aufbringen der ätzbeständigen Beschichtung in einer Dicke erlaubt, die die Bildung von Diskontinuitäten in der Schicht ermöglicht, wie z. B. Drehen, Sprühen, Tauchen od. dgl., genügt für die erfindungsgemäße Durchführung. Eine Methode bei diesen Viskositäten, die mit dem Polyvinylcinnamat, dem Polyisopren und den Orthochinondiazid-Polymeren die gewünschten Resultate ergibt, besteht darin, das Substrat eine bis 30 Sekunden lang mit 5000 bis 20 000 Umdrehungen pro Minute um seine Achse kreisen zu lassen (bei Annahme eines Scheibendurch-
Ss messers von etwa 30 bis 50 mm). Unterhalb 5000 Umdrehungen pro Minute neigen die Nadellöcher nicht mehr dazu, sich an den Stellen der Vorsprünge zu bilden, während oberhalb 20 000 Umdrehungen
pro Minute die Nadelloch-Dichte unakzeptabel hoch wird. Eine Drehzeit von einer Sekunde ist ein praktischer unterer Grenzwert für das Kreisenlassen der Scheibe, während nach einer Drehzeit von 30 Sekunden die Schicht im wesentlichen trocken ist. Tropfenweises Zuführen einer Lösung dieser Polymere ist eine günstige Methode für das Aufbringen auf eine sich drehende Scheibe.
Das sich drehende Substrat übt natürlich eine bestimmte Kraft auf die Fotolacklösung aus, wenn sie aufgebracht wird, und veranlaßt diese, sich über der Scheibe in einer bestimmten bevorzugten Dicke auszubreiten. Diese Kraft hängt primär von solchen Faktoren wie der Viskosität der Fotolacklösung, deren Oberflächenspannung, der Winkelgeschwindigkeit der Scheibe und deren Durchmesser ab. Eine solche Kraft, die zu einer Relativbewegung der Fotolacklösung über die Scheibe führt, kann zusätzlich durch andere Formen des Treibens auf eine flüssige Lösung auf einem sich drehenden Substrat erzeugt werden. Zum Beispiel können Sprühen der Fotolacklösung über eine feststehende Scheibe oder auch andere Formen einer gleichartigen relativen Bewegung dazu dienen, eine diskontinuierliche Fotolackschicht erfindungsgemäß aufzubringen, solange die Faktoren berücksichtigt werden, welche die Kraft hervorbringen, die die relative Bewegung erzeugt.
Dip Werte der Viskosität der polymeren Lösungen (Gegenstand der oben angeführten Betrachtungen der Nadellochdichte) und der relativen Bewegung der Lösung über die Scheibe werden so ausgewählt, daß sie eine Beschichtung mit einer maximalen Dicke von 0,3 Mikrometer ergeben. Bei einer Dicke von'weniger als 0,3 Mikrometer bilden die oben benannten Polymere leicht Nadellöcher, wohingegen diese Materialien bei einer größeren Dicke bekanntlich Nadellöcher nicht in wesentlicher Zahl bilden. Beim Aufbringen anderer ätzbeständiger Schichten auf die Oxidoberfläche sind die Viskosität und die relative Bewegung so zu wählen, daß eine Nadellochdichte erzeugt wird, die der Dichte der Vorsprünge etwa gleich ist.
c) Ätzen des Oxids von den Vorsprüngen
Eine Lösung, die bevorzugt das Oxid angreift, wird dazu verwendet, das Oxid von den Vorsprüngen zu entfernen. Im Fall von Siliziumdioxyd ist z. B. eine solche Lösung Fluorwasserstoffsäure mit Ammoniumfluorid auf einen pH-Wert von etwa 2,0 gepuffert; diese Lösung ätzt Siliziumdioxyd mit einer Rate von etwa 0,1 Mikrometer pro Minute. Die ätzbeständigen Eigenschaften der polymeren Beschichtung, die im vorhergehenden Schritt aufgebracht worden ist, dienen jedoch dazu, den Rest der Oberfläche im wesentlichen vor dem Ätzangriff zu schützen.
d) Entfernen der polymeren Schicht
von der Oberfläche
Ein Eintauchen des Substrates in ein übliches organisches Lösungsmittel, wie z. B. Aceton oder n-Butylacetat, ist ausreichend, um die ätzbeständige Schicht abzulösen. Alternativ dazu können die ätzbeständigen Materialien zusammen mit den Vorsprüngen entfernt werden, wenn dieser Schritt umgangen werden soll. Jedoch führt die lange Anwendungszeitdauer der im folgenden Schritt beschriebenen Ätzlösung zum Entfernen sowohl der Vorsprünge als auch der ätzbeständigen Schicht eventuell zu einer Verunreinigung dieser Lösung.
e) Wegätzen der Vorsprünge
In dieser Stufe des Verfahrens weist die Oberfläche der epitaktisch aufgebrachten Schicht sowohl eine
5 Oxidbedeckung der relativ flachen Teile der Oberfläche als auch eine Zahl von Vorsprüngen auf, die von Oxid befreit worden sind. Nun wird ein Ätzmitte! zum Entfernen der Vorsprünge benutzt, das gegenüber dem Oxid im wesentlichen die Vorsprünge angreift.
Im Fall von Siliziumdioxid auf epitaktischem Silizium kann wäßriges Kaliumhydroxid verwendet werden; es ätzt Silizium mit einer Rate von etwa 1,5 Mikrometer pro Minute und Siliziumdioxid mit einer Rate von 0,01 Mikrometer pro Minute. Die Ätzrate hängt so-
wohl von der Temperatur der Ätzlösung als auch von deren Konzentration ab. Die Konzentration der wäßrigen Kaliumhydroxidlösung kann im Bereich von 2 bis 12Molar liegen; außerhalb dieser Grenzen vermindert sich die Ätzrate auf einen unakzeptablen
so Wert.
Für den Zweck der Erfindung ist es günstig, die Lösung auf erhöhten Temperaturen zu halten. Da die Ätzraie mit der Temperatur der Lösung zunimmt, ergeben Temperaturen oberhalb 70° C vernünftige
a5 Ätzzeiten. Die angewendete Temperatur ist aber auch nach oben hin durch den Siedepunkt der Lösung begrenzt.
Andere Ätzmittel für das Silizium-Siliziumdioxyd-Sysieiii umfassen wäßrige Lösungen von Hydra-
zin und von Äthylendiamin plus Katechol. Der brauchbare Konzentrationsbereich der ersten Lösung kann von 5 bis 25 Molar variieren, während der der letzten für Äthylendiamin im Bereich von 5 bis 15 Molar und für Katechol im Bereich von 0,2 bis 1 Molar liegt. Die praktische untere Temperaturgrenze der Hydrazin-Lösung beträgt 90° C, während die der Äthylendiamin/Katechol-Lösung 80° C beträgt.
Eine Ätzzeit von 12 bis 25 Minuten ist gewöhnlich ausreichend, um ein im wesentlichen vollständiges Entfernen aller Vorsprünge von der Oberfläche sicherzustellen, unabhängig davon, welches Ätzmittel verwendet wird.
f) Andere Betrachtungen
Während die oben angeführten Verfahrensschritte für die erfindungsgemäße Durchführung ausreichen, ist es notwendig und zu bevorzugen, die Schritte b) bis einschließlich d) mindestens einmal zu wiederholen, und jedesmal lediglich einen Teil der Oxidschicht zu entfernen. Es sei noch einmal daran erinnert, daß die Nadellöcher, die durch Erzeugen der genügend dünnen ätzbeständigen Schicht hervorgebracht werden, primär an den Stellen der Vorsprünge auftreten. Zusätzlich entsteht jedoch eine große Anzahl von Nadellöchern an beliebigen Stellen über der Oberfläche. Somit würde ein vollständiges Abätzen des Oxids von den Vorsprüngen gleichzeitig zu Tausenden von Nadellöchern durch die Oxidoberfläche selbst führen. Die Existenz dieser Nadellöcher würde dann möglicherweise zu einer nachfolgenden weitreichenden Beschädigung der epitaktischen Schicht während des Ätzens der Vorsprünge führen. Deshalb führt das Wiederholen der Schritte b) bis d) und das jeweilige Entfernen lediglich eines Teils des Oxids dazu, daß nach einem vollständigen Durchgang der Prozeßschritte lediglich ein Teil des so freigelegten Oxids entfernt wird, wodurch Tausende von Vertiefungen in der Oxidschicht gebildet werden. Durch Entfernen
de n< S(
der iitzbcständigen Schicht und Aufbringen einer neuen Schicht werden diese Vertiefungen mit der Schicht aufgefüllt. Auch jetzt wieder werden Nadellöcher vorzugsweise an den Stellen von Vorsprüngen gf-isildet. Wenn auch wieder eine große Zahl von Nadellochern beliebig über die Oberfläche verteilt ist, werden diese kaum an den Stellen der vorher beliebig verteilten Nadellöcher auftreten. Folglich sind die einzigen Stellen, an denen das Oxid nach der wiederholten Anwendung der Verfahrensschritte vollständig weggeätzt ist, die Stellen der Vorsprünge.
Es sind auf epitaktisch auf Silizium-Scheiben aufgebrachtem Silizium von weniger als 1 bis mehr als 600 Vorsprünge pro cmJ beobachtet worden. Bei Ausführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Wiederholung ist weniger als ein Loch pro mm2 in der epitaktischen Siliziumschicht beobachtet worden.
In Fig. 1 ist eine Scheibe 10 mit einem Substrat 11 gezeigt, auf dem eine Schicht 12 epitaktisch aufgebracht worden ist. Als Folge des epitaktischen Auf bringungsverfahrens treten sich von der Oberfläche erhebende Projektionen 13 auf.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen einen Querschnitt der Scheibe längs, der Richtung 2-2; F i g. 2 zeigt die in Fig. 1 beschriebene Scheibe 10 vor den erfindungsjemäßen Verfahrensschritten.
Fig. 3 stellt eine Oxidschicht 20, wie sie auf der Überflache der Epiiaxic-Schicht 12 erzeugt worden ist, und die Vorsprünge 13 dar. Die bevorzugte Dicke der Oxidschicht ist 0,2 bis 0,5 Mikrometer. Es wird nun über der Oxidschicht 20 eine ätzbeständige Schicht 21 mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0,1 Mikrometer aufgebracht, wie in Fi g. 4 gezeigt ist. Die Nadellöcher oder Diskontinuitäten 22 sind statistisch an den Stellen der Oxid-bedeckten Vorsprünge erzeugt, wodurch diese frei bleiben, während der Rest der Oberfläche im wesentlichen durch die ätzbeständige Schicht 21 geschützt ist. Die Diskontinuitäten 22 können jedoch auch beliebig über der Oberfläche der ätzbeständigen Schicht 21 auftreten. Eine bevorzugte Methode zum Aufbringen der die Diskontinuitäten enthaltenden ätzbeständigen Schicht 21 über dem Oxid 12 besteht darin, wenige Tropfen einer verdünnten (etwa 3 bis 4 centipoise) flüssigen Lösung des Schichtmittels (nicht gezeigt) auf die Oberfläche der Oxidschicht zu geben. Die Scheibe 10 wird dann 10 bis 16 Sekunden lang mit 8000 bis 10 000 Umdrehungen pro Miroute um ihre Achse gedreht (bei Annahme eines Scheibendurchmessers von 30 bis 50 Millime ter).
Darauf wird die obenerwähnte, gepufferte Fluorwasserstoffsäurelösung angewendet, um das Oxid über den Vorsptüngen wegzuätzen. Beispielsweise werden für die Zusammensetzung dieser Lösung 40 g Ammoniumfluorid in 60 Millilitern Wasser gelöst. Auf 100 Milliliter dieser Vorratslösung werden 15 Milliliter von 49 % Fluorwasserstoffsäure in Wasser zugegeben. Der pH-Wert wird durch Verwenden der Vorratslösung auf etwa 2,0 gehalten.
Als nächstes wird die ätzbeständige Schicht in einem üblichen organischen Lösungsmittel wie z. B. Aceton oder n-Butylacetat entfernt. Die Scheibe wird dann einem Ätzmittel ausgesetzt, das gegenüber dem auf der Oberfläche verbleibenden Oxid die frei liegenden Vorsprünge angreift. Im Falle von epitaktisch aufgebrachtem Silizium mit einer Schutzschicht aus Süiziumdicxyd auf der Oberfläche ist eine 5-molare-Kaliumhydroxid-Lösung, auf 85° C gehalten, ein bevorzugtes Ätzmittel.
Wenn die Entfernung der Vorsprünge durchgeführt ist, wird die Entfernung der Oxidschicht durch bekannte Methoden erreicht, wie z.B. durch die Verwendung der oben beschriebenen gepufferten Fluorwasserstoffsäurelösung. Eine Querschnittsansicht der Oberfläche hat im Anschluß an das erfindungsgemäße Verfahren das in Fig. 5 gezeigte Aussehen, wo nun an den Stellen, die vormals durch die Vorsprünge besetzt waren, Vertiefungen 23 bestehen. Die Scheiben können nun in der üblichen Weise für die Herstellung von Schaltungen usw. verwendet werden, wie es auf diesem Gebiet üblich ist.
»5 Im folgenden wird ein Beispiel gegeben, um dem Praktiker bei der Anwendung der Erfindung behilflich zu sein. Wenn das Beispiel auch in bezug auf epitaktisch aufgebrachtes Silizium und ein besonderes, ätzbeständiges Material gegeben ist, so soll doch darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern vielmehr auf die Entfernung von Vorsprüngen an irgendeiner Schicht, die während deren Aufwachsen erzeugt worden sind, unter Verwendung irgendeines verfügbaren, ätzbeständigen *5 Mittels angewendet werden kann, das genügend dünn hergestellt werden kann, um Diskontinuitäten zu erzeugen, die auf diese Art bevorzugt solche Vorsprünge freilegen.
Knitaktisch aufgebrachtes Silizium auf Silizium-Scheiben (mit Durchmessern von etwa 30 mm) sind folgendermaßen behandelt worden:
A) Eine 0,5 Mikrometer dicke Siliziumdioxydschicht wurde auf der Oberfläche einer epitaktisch aufgebrachten Siliziumschicht gebildet. 32 Minuten langes [(lOO)-OrientierungJ oder 36 Minuten langes [ (111 )-Orientierung] Einwirkenlassen einer Wasserdampfatmosphure bei einer Temperatur von 1100" C war dafür ausreichend.
B) Zwei Tropfen einer verdünnten Polyvinylcinnamat-Lösung mit einer Viskosität von 3,5 centipoise ließ man 15 Sekunden lang bei 9000 Umdrehungen pro Minute auf der Oxidoberfläche rotieren, wodurch eine etwa 0,1 Mikrometer dicke polymere Schicht erzeugt wurde.
C) Nach 10 Minuten Lufttrocknung wurde die Scheibe 2,5 Minuten lang in eine wäßrige Fluorwasserstoffsäurelösung, mit Ammoniumfluorid auf einen pH-Wert von 2,0 gepuffert, getaucht, um 50 % der Dicke der Siliziumdioxydschicht abzuätzen.
D) Die ätzbeständige Schicht wurde durch 3 Minuten langes Eintauchen der Scheibe in Aceton entfernt, worauf eine 3 Minuten lange Spülung in deionisiertem Wasser folgte.
E) Die Fchritte B) bis D) wurden einmal wiederholt.
F) Die Scheibenoberfläche wurde 24 Minuten lang in 5-molarem-Kalhimhydroxid bei 85° C geätzt, wodurch alle Vorsprünge im wesentlichen entfernt wurden. Die Scheibe wurde dann 3 Minuten lang in deionisiertem Wasser gespült.
Einhundert Scheiben sowohl mit (100)- als auch (lll)-Flächen wurden unter Verwendung des oben ausgeführten Verfahrens behandelt Eine Mikroskop-Prüfung der Scheiben vor und nach Ίργ Behandlung zeigte, daß mehr als 90 % aller meßbaren Vorsprünge eliminiert worden waren; es ergab sich eine
iur sehr geringe Beschädigung der epitaktisch aufgemachten Siliziumschicht selbst. Weit weniger als ein -och pro mm2 in der epitaktisch aufgebrachten Siliziimschicht konnte den beliebig verteilten Löchern in ler ätzbeständigen Schicht zugeschrieben werden.
Vor Anwendung dieses Verfahrens wurden nahezu
10
22 % der inspizierten Fotomasken auf Grund von Kratzern und anderen Beschädigungen ausgeschieden, die durch das Vorhandensein von Vorsprüngen verursacht worden waren. Nach Anwendung dieses Verfahrens verringerte sich die Ausscheidungsrate auf etwa 2,5 %.
Hierzu I Blatt Zeicliiniimcn

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitaktisch auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid auf der Oberfläche einschließlich den Vorsprüngen erzeugt wird, die Oxidoberflache mit einer Diskontinuitäten aufweisenden ätzbeständigen Schicht bedeckt wird, die beschichtete Oberfläche mit einem ersten Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber der Schicht vorzugsweise das Oxid angreift und dieses über den Vorsprüngen entfernt, und die beschichtete Oberfläche mit einem zweiten Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber dem Oxid vorzugsweise das unbedeckte Halbleiter-Material angreift und die Vorsprünge bevorzugt entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Benetzen mit dcrr. zweiten Ätzmittel die beschichtete Oberfläche mit einem Lösungsmittel benetzt wird, das die Diskontinuitäten aufweisende Schicht entfernt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte mit Ausnahme der Oxidbildung wenigstens zweimal ausgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Epitaxie-Schicht von Silizium ausgegangen wird.
5. Verfahren nach Anspr .ch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid auf der Oberfläche einschließlich den Vorsprüngen in einer Dicke von 0,05 bis 1,0 Mikrometer erzeugt wird.
6. Verfahren räch Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid in einer Dicke von 0,2 bis 0,5 Mikrometer erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuitäten aufweisende Schicht durch Aufbringen einer Lösung des Schichtmaterials auf die oxydierte Oberfläche erzeugt wird, deren Viskosität im Bereich von 1 bis 4 centipoise liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ätzbeständige Schicht im wesentlichen aus einem organischen Polymer mit einer maximalen Dicke von 0,3 Mikrometer besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine maximale Dicke von 0,1 Mikrometer aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus der Gruppe Poly(vinylcinnamat)-Harzen, Polyisopren/Diazido-Harzen und polaren phenolischen Harzen plus Orthochinondiaziden ausgewählt wird.
DE2225366A 1971-05-28 1972-05-25 Verfahren zum Entfernen von Vorsprängen an Epitaxie-Schichten Expired DE2225366C3 (de)

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