DE2225366C3 - Verfahren zum Entfernen von Vorsprängen an Epitaxie-Schichten - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Vorsprängen an Epitaxie-Schichten

Info

Publication number
DE2225366C3
DE2225366C3 DE2225366A DE2225366A DE2225366C3 DE 2225366 C3 DE2225366 C3 DE 2225366C3 DE 2225366 A DE2225366 A DE 2225366A DE 2225366 A DE2225366 A DE 2225366A DE 2225366 C3 DE2225366 C3 DE 2225366C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
oxide
protrusions
micrometers
etch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2225366A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2225366A1 (de
DE2225366B2 (de
Inventor
William Charles Danielsville Erdman
Paul Allentown Miller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE2225366A1 publication Critical patent/DE2225366A1/de
Publication of DE2225366B2 publication Critical patent/DE2225366B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2225366C3 publication Critical patent/DE2225366C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30608—Anisotropic liquid etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/051—Etching
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/106—Masks, special

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entferien von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitakisch auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schichen.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen auf Halbleiter-Scheiben sind möglichst flache Oberflächen erwünschtem während des photolithographisehen Kopierens der Schaltungsstrukturen eine hohe Abmaßgenauigkeit zu erhalten. Während des epitaktischen Aufbringen von Halbleiter-Schichten auf Substraten, wie z. B. Silizium auf Silizium-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 I bis etwa 50 Mikrometer variiert. Wenn das Verhältnis zwischen Vorsprungshöhe und Epitaxie-Schiehtdicke ansteigt, können diese Vor-
•5 sprünge bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen stören. Im allgemeinen werden pro Scheibe zwischen 5 und 5000 soicher Vorsprünge beobachtet. Die Vorspränge 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 derzeii keine Methoden zum direkten Entfernen dieser Voi sprünge verfügbar.
Das vorliegende Verfahren dient 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 Aus führungsbeispiel erstreckt sich besonders auf epitaktisch aufgebrachte Sili/ium-Schichten.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Ent fernen von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitaktisch auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schichten verfügbar gemacht, bei dem ein Oxid auf der Oberfläche einschließlich den Vorsprüngen er zeugt wird, die Oxidoberfläche mit einer Diskontinuitäten aufweisen, al /beständigen Schicht bedeckt wird, die beschichtete Oberfläche mit einem ersten Ätzniittel befeuchtet wird, das gegenüber des: Schicht vorzugsweise das Oxid angreift und über den Vorsprüngt η 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 dci Vorsprünge auf. Die Oxidschicht über den Vorsprüngen wird so einem chemischen Ätzmittel ausgesetzt und kann durch ein
6'1 solches Ät/miitel entfernt werden, während die Oxidschicht über der restlichen Oberfläche im wesentlichen durch die ätzbesiändigc 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.
Dm die Güte der Oberfläche sicherzustellen, wird
bei der bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung wegen des statistischen Charakters der Erzeugung von Diskontinuitäten eine Wiederholung dieser Verfahicnss'.-hrittc erwogen. Während eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie an den Stellen der Vorsprünge auftreten, kommen D-skontinuitäten auch wahllos auf dem Rest der Oberfläche vor. Eine Wiederholung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewahrt vor dem Ätzen in die Epitaxie-Schicht.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 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 Vorsprüngen durch Verwendung einer chemischen Alzlösung,
d) Entfernen der ätzbeständigen Schichi 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 iliskutiert.
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 schützen, sie muß jedoch genügend dünn sein, so daß ihre Entfernung nach Vollendung des erfindungsgemäßen 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 zw.ir 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-A ufstäubung, Plasmaniederschlag, thermischem Niederschlag und thermischer Oxydation. Um eine Oxidschicht auf Silizium zu züchten, isi die thermische Oxydation eine bequeme Methode.
y,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 ützbeständige Schicht kann im allgemeinen irgendeine Schicht sein, die auf der Oxidschicht haftet, die gegenüber dem bei der erfindungsgemäßen 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 711 den wohlbekannten Fotolack-Verfahren in ihrem unvernetzten Zustand und mit reduzierter Viskosität verwendet, um bewußt Diskontinuitäten zu erzeugen. Andere ätzbestandige Schichten können, wenn sie die erforderlichen Eigenschaften haben, als genauso geeignet \erwendet werden.
Die Erfindung beruht zum Teil auf der Beobachtung, daß die Diskontinuitäten eine hohe statistische Wahrscheinlichkeit haben, sich an den Stellen der Vorsprunge 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 volls'äncMgen Verdampfen des Lösemittels diskontinuierliche Schichten zu bilden. Eine zu niedrige Viskosität führt jedoch zu einer unaktzeptabel hohen Nadellochdichte. 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 ätzbestandige 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 Scheibendurchmessers von etwa 30 bis 50 mm). Unterhalb 500D 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 unak/cplabci hoch wird. Eine Drehzeit von einer Sekunde ist ein praktischer unterer Grenzwert fur das Kreiscnlassen eier Scheibe, während nach einer Dreh/eil von 30 Sekunden die Schicht im wesentlichen trocken ist. Tropfenweises Zuführen einer Lösungdicser 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, sieh 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 Krafi. die zu einer Relativbewegung der Fotolacklosung über die Scheibe führt, kann zusätzlich durch andere Formen des Treibens auf eine flussige Losung auf einem sich drehenden Substrat erzeugt werden Zu;r; Beispiel können Sprühen der Fotolacklosung über eine feststehende Scheibe oder auch andere Formen einer gleichartigen relativen Bewegung da/u dienen, eine diskontinuierliche Fotolackschicht erfindungsgemäß aufzubringen, solange die Faktoren berücksichtigt werden, welche die Kraft hep orbiingen, die die relative Bewegung erzeugt
Die Werte der Viskosität der polymeren Losungen (Gegenstand der oben angeführten Betrachtungen der Nadellochdichte) und der relativen Bewegung tier Losung über die Scheibe werden so ausgewählt, daß Me eine Beschichtung mit einer maximaler. Duke \o;; !!..ι Mikrometer ergeben. Bei einer Dicke von 'weniger als 0.3 Mikrometer bilden die oben benannten Poiyniere leicht Nadellocher, wohingegen diese Materialien bei einer größeren Dicke hckarsnlüch Nadci!i>chcr nicht in wesentlicher Zahl bilden Beim Aufbringen anderer ätzbeständiger Schichten auf die Ovidoherflache tiind die Viskosität und die relative Bewegung so zu wählen, daß eine Nadellochdiehle erzeugt wird. die der Dichte der Vorsprunge etwa gleich ist.
c) Atzen des O\ids ton den Vorsprungen
Fine Lösung, die bevorzugt das Oxid angreift, wird da/u verwendet, das Oxid von den Vorsprungen /v. entfernen. Im Fall von Siliziumdioxyd ist /. R eine solche Lösung Fluorwasserstoffsäure mit Ammoniumfluorid auf einen pH-Wert von etwa 2.0 gepuffert: diese Lösung ätzt Siliziumdioxyd mit einer R;\te von etwa 0.1 Mikrometer pro Minute Die ät/beständigen Eigenschaften der polymeren Beschichtung, die im vorhergehenden Schritt aufgebracht worden ist. dienen jedoch dazu, den Rest der Oberfläche im wesentlichen vor dem Atzangriff zu schützen.
d) Entfernen der polymeren Schicht
vor der Oberflache
Fin F.intauchcn des Substrates in ein übliches organisches Lösungsmittel, wie z. B. Aceton oder n-But\ I-acetat, ist ausreichend, um die ätz.bestandige Schicht abzulösen. Alternativ dazu können die ätzbeständigen Materialien zusammen mir den Vorsprungen entleint werden, wenn dieser Schrill umgangen werden soll. Jedoch fuhrt die lange Anwendungs/eitdaiier der im folgenden Schritt beschriebenen Äizlösung zum FnI-fernen sowohl der Vorsprunge als auch der ät/beständigcn Schicht eventuell zu einer Verunreinigung dieser Lösung.
c I Wegäi/en der Vorsprünge
In diesel' Stlile des Verfahrens weist die Oberfläche der epitaklisch aufgebrachten Schicht sowohl eine (Jxidbedeckuns' der relativ flachen Teile der Oberfläche als auch eine Zahl von Vorsprungen auf. die von Oxid befreit worden sind. Nun wird ein Ätzmittel zuiv Entfernen der Vorsprünge benutzt, das gegenübe: dem Oxid im wesentlichen die Vorsprünge angreift Im lall von Siliciumdioxid auf epitaktischem Silizium kann wäl.iriges Kaliumhvdioxid verwendet werden: e> äi/t Silizium mit einer Rate von etwa 1,5 Mikromelei pro Minute und Siliziumdioxid mit einer Rate von 0.01 Mikrometer pro Minute. Die Ätzrate hängt so-
1S wohl von der I emperatur der Ätzlösumg als auch vor deren Konzentration ab. Die Konzentration tier wäßrigen Kaliumhydroxidlösung kann im Bereich \oi> 2 bis I 2 Molar liegen: außerhalb dieser Grenzen vermindert sich die Al/rate auf einen (inakzeptablen
™ Wert.
Fur den Zweck der Erfindung ist es günstig. die Lösung auf erhöhten Temperaturen zu halten. Da ^ Atzrate mit der Temperatur der Losung zunimmt, e: geben Temperaturen oberhalb 700C venumtliuc At/zeilen Die angewendete Temperatur ist aber auch nach oben hin durch <.h·» Siedepunkt der Losung begrenzt.
Andere At/mittel für das Silizium-Siliziumdio- \\d-S\stem umfassen wäßrige Lösungen von Hydia-
.'"■ /in und von Athylendiamin plus Katcchol. Per brauchbare Kon/entrationsbereieh der ersten Lösung kann von 5 bis 2.S Molar variieren, wahrend ·.*.·.·: de ι letzten fur Athv !cndiamin im Bereich von 5 bis !> Molar und tür Katcchol im Bereich von 0.2 bis 1 Mob.r liegt. Die praktische untere Tcmperaturgreii/c der H\drazin-Lösung beträgt WC, während die dci Athyienuiamn; Katechni ϊ 'V-ur,«; SO" C bewäüi
Eine Ät/.zeii von 12 bis 25 Minuten ist gew-iimüc!- ausreichend. um cm im wesentlichen vollständige^
4" Entfeinen aller Vorsprunge von der Oberfläche ^ eherzustellcn. unabhängig davon, weiches Äi/mi;;c! verwendet wird.
I) Andere Betrachtungen
»5 Wahrend die oben angefiihrtcn VerfahrcnsschriHe fur die erfindungsgemäße Durchführung ausreichen, ist es notwendig und zu bevorzugen, die Schritte b) bis einschließlich d) mindestens einmal zu wiederholen, und jedesmal lediglieh einen Teil der Oxidschicht zu cntlerncn. Fs sei noch einmal daran erinnert, j-.i.'ö die Nadellöcher, die durch Erzeugen der gcnuüc.H dünnen ätzbestiindigcn Schicht hervorgebracht werden, primär an den Stellen der Vorsprünge auftreten. Zusätzlich entsteht jedoch eine große Anzahl von Xadcllöchern an beliebigen Stellen über der Oberflache. Somit wurde ein vollständiges Abätzen des Oxids von den Vorsprungen gleichzeitig zu lausenden von Nadellöchern durch die Oxidoberflächc selbst fuhren. Die Existenz dieser Nadeilöeher würde dann mögli-
<"'■ cherweise zu einer nachfolgenden weitreichenden Beschädigung der epitaktischen Schicht während des At /ens der Vorsprünge fuhren. Deshalb führt das Wiederholen der Schritte b) bis d) und das jeweilige Entfernen lediglich eines "Teils des Oxids dazu, daü
fi5 nach einem vollständigen Durchgang der Prozeß schritte lediglich ein Teil des so freigelegten Oxids entfernt wird, wodurch Tausende von Verticfunucr-, iii der Oxidschicht gebildet werden. Durch F.ntlV! un
4λγ lil/.bcstiindigen Schicht und Aufbringen einer •cue η Schicht werden diese Vertiefungen mil tier fchichi aufgefüllt. Auch jetzt wieder werden Nadello-Cher vorzugsweise an den Stellen von Vorsprungen gebildet. Wenn auch wieder eine große /aiii von Natellochcrn beliebig über die Oberfläche verleih ist. Werden diese kaum an den Stellen der vorher beliebig »erteilten Nadcllöchcr auftreten, l-olglieh sind die ein/igen Stollen, an denen das O\id nach der wiederholten Anwendung der Verfahrenssehriue vollständig »eggeätzt ist, die Stellen der Vorsprung^.
Es sind auf epitaktisch auf Silizium-Scheiben aufgebrachtem Silizium von weniger als 1 bis mehr als 600 Vorspriinge pro cm" beobachtet worden Bei Ausführung des beschriebenen Verfahrens mit einer Wiederholung ist weniger als ein Loch pro mm in der epitaktischen Siliziumseliu hi beobachtet -vor den.
In Fig. 1 ist eine Scheibe 1(1 mit einem Substrat Il gezeigt, auf dem eine Schicht 12 epitaktisch aufgebracht worden ist. Als Folge des cpilaklischen Aufluingungsverfahrens treten sieh von der Oberflaehe erhebende Projektionen 13 auf
Die Fig. 2 bis 5 zeigen einen Querschnitt der Scheibe längs der Richtung 2-2: Fig. 2 /eigl die in l-'ig. 1 beschriebene Scheibe 10 \or den erfindungsgemaßen Verfahrensschritten.
Fig. 3 stellt eine Oxidschicht 20. wie sie auf der Oberfläche der F.pitaxie-Sehiehi 12 erzeugt worden ist, und die Vorsprunge 113 dar. Die bevorzugte Dicke dei Oxidschicht ist 0,2 bis 0.5 Mikrometer. Es wird nun ubcr der Oxidschicht 20 eine atzbeständige Schicht 21 mit einer bevorzugten Dicke von etwa 0.1 Mikrometer aufgebracht, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Oie Nadellocher oder Diskontinuitäten 22 sind statistisch an den Stellen der Oxid-bedeckten Vorsprünge erzeugt, wodurch diese frei bleiben, während der Res! tier Oberfläche im wesentlichen durch die äl/bestänliige Schi<-hi 2Ϊ geschützt ist. Die Diskontinuitäten 22 können jedoch auch beliebig über dei Oberfläche der ät/beständigen Schicht 21 auftreten Kine bevorzugie Methode zum Aufbringen der die Diskontinuitäten enthaltenden ätzbeständigen Schicht 21 über dem O\ui 12 besteht darin, wenige Tropfen einer verdünnten (etwa 3 bis 4 ccntipoisc) flussigen Losung des Sehiehtmitlels (nicht gezeigt) auf die Oberfläche der Oxidschicht zu geben. Die Scheibe K) wird dann 10 bis Hi Sekunden langniit 8000 bis 10 000 S imdrehungen pro Minute um ihre Achse gedreht (bei Annahme eine·, Scheibendtirchmessers von 30 bis 50 Millimeter!
Darauf wird die obenerwähnte, gepufferte Fluorjvasscrstoffsä'urclosuns; angewendet, um dns Oxid über den Vorsptungen wegzuätzen. Beispielsweise «erden fur die 'Zusammensetzung dieser Losung 40g Ainmoniumfluorid in dO Millilitern Wasser gelöst. Auf 100 Milliliter dieser Vorratslosung werden 15 Milliliter von 4') r/> Fluorwasserstoffsäure in Waster zugegeben. DcrpH-Wcrl wird durch Verwenden tier Vorralsltisung auf etwa 2.0 gehallen
Als nächstes wird die atzbestandige Schicht in ei m/m üblichen organischen Losungsmittel wie z.H. Aceton oder n-BuIylacctat entfernt Die Scheibe wild dann einem Ätzmittel ausgesetzt, das gegenüber dem auf dei '■ itxrrflachc verbleibenden Oxid die frei licj . nden \ orspninge angreift. Im !-"alle von epitaktisch aufgebrachtem Silizium mil einer Schutzschicht aus SiIi 'pimdioxvd auf der Oberfläche ist eine 5-molnrc-Kaliuinhvdroxid-I.osung. auf 85" C." gehallen, ein bevorzugtes ,Atzmittel.
Wenn die Entfernung der Vorspriinge durchgeführt ist. wird die Entfernung der Oxidschicht durch bekannte Methoden erreicht, wie /.. Ii. durch die Verwendung der oben beschriebenen gepufferten Fluorwassersioffsäiirelüsung. F.inc Querschnittsansicht der ()bei I lache hat im Anschluß an das erfindungsgemäße Verfahren das in Fig. 5 gezeigte Aussehen, wo nun an den Stellen, die vormals durch die Vorspriinge 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 tiebiet üblich ist.
Ti Im folgenden wird ein Beispiel gegeben, um dem Praktiker bei der Anwendungdcr Erfindung behilflich zu sein. Wenn das Beispiel auch in bezug auf epitaklisch aufgebrachtes Silizium und ein besonderes, ätzbeständiges Mateiial gegeben ist. so soll doch darauf 2(" hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht darauf beschrankt ist, sondern vielmehr auf die Eintfernung vim Vorsprangen an irgendeiner Schicht, die während deren Aufwachsen erzeugt worden sind, unter Verwendung irgendeines verfügbaren, ätzbeständigen 2S Mittel-- angewendet werden kann, das genügend dünn hergestellt werden kann, um Diskontinuitäten zu erzeugen, die auf diese Art bevorzugt solche Vorsprünge frei legen.
Epitakiiscli aufgebrachtes Silizium auf Sili/ium-Scheiben (mit Durchmessern von etwa 30 mm) sind folgendermaßen behandelt worden:
A) Eine 0.5 Mikrometer dicke Siliziumdioxydsehicht wurde auf der Oberfläche einer epitaK-lisch aufgebrachten Siliziumschicht gebildet. 32 .<?, Minuten langes ((lOOi-Oricnticrung] oder 3fi
Minuten langes [ (1 I i l· Orientierung j Einwirkenkissen c-incr Wasserdampfatmosphärc bei einer Temperatur von 1 i00" C war dafür ausreichend
■i» B) Zwei Tropfen einer verdünnten Polyvinyicmnaiiust Losung mit einer Viskosität von 3,5 centipoise ließ man 15 Sekunden lang bei «000 Umdrehungen pt ο Minute auf der Oxidoberflache rotiere;!, wodurch eine etwa 0,1 Mikrometer dicke pol·.niere Schicht erzeugt wurde.
C) N.ich 10 Minuten Lufttrocknung wurde die Scheibe 2..^ Mumien lang in eine wäßrige Fluorwasscrstoffsäurelosimg. mit Ammoniiimfluorid ;.uif einen pH Wer! von 2.0 gepuffert, getauchl
ν um 50 ' ■ der Dicke der Siliz.iumdioxydschichi
.lbzuatzen.
D) Die alzbeständige Schicht wurde durch 3 Minuten laniies Eintauchen der Scheibe in Aceton entfernt, worauf eine 3 Minuten lange Spülung ii
.is deionisiertem Wasser folgte.
ii! Die Sehnt te B) bis D) wurden einmal wieder höh.
I) Die Scheibenoberflache wurde 24 Minuten lanj in 5-mrslarem-K.aliumhydroxid bei 85" C" geätzt f<o wodurch alle Vorspninge im wesentlichen ent
lernt wurden. Die Scheibe wurde dann 3 Minutei lang in deionisierlcm Wasser gespült.
Finhundeit Scheiben sowohl mit (100)- als auel MlI (Flachen wurden unter Verwendung des obei β5 ausgeführten Verfahrens behandelt. F.inc Mikro skop-Prufungdcr Seheiben vor und nach der Behänd lung zeigte, daß mehr als °0 rf aller meßbaren Vor Sprunge eliminieii worden waren; es ergab sich ein:
nur sehr geringe Beschädigung der epitaktisch aufgebrachten Siliziumschicht selbst. Weit weniger als ein Loch pro mm2 in der epilakiisch aufgebrachten Siliziumschicht konnte den beliebig verteilten Löchern in der atzbeslandigen Schicht zugeschrieben werden.
Vor Anwendung dieses Verfahrens wurden nahezu
22 "r 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 sieh die Ausscheidungsrale auf etwa 2,5 ';.
1 liei /u I Blau

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberflache von epitaktisch auf Substraten aufgebrachten Halbleiter-Schichten, dadurch gekennzeichnet ,daß ein Oxid auf der Oberflüche einschließlich den Vorsprüngen erzeugt wird, die Oxidoberfläche 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 dem 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 Anspruch 1, dadurch gekcnn;seichnet, daß das Oxid auf der Oberfläche einschließlich den Vorsprüngen in einer Dicke von 0,05 bis 1,0 Mikrometer erzeugt wird.
6. Verfahren nach 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 Hegt.
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. Verfahrer, 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)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14808171A 1971-05-28 1971-05-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2225366A1 DE2225366A1 (de) 1972-12-14
DE2225366B2 DE2225366B2 (de) 1973-11-22
DE2225366C3 true DE2225366C3 (de) 1974-06-27

Family

ID=22524177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2225366A Expired DE2225366C3 (de) 1971-05-28 1972-05-25 Verfahren zum Entfernen von Vorsprängen an Epitaxie-Schichten

Country Status (12)

Country Link
US (1) US3718514A (de)
JP (1) JPS51427B1 (de)
BE (1) BE783938A (de)
CA (1) CA921374A (de)
CH (1) CH541230A (de)
DE (1) DE2225366C3 (de)
FR (1) FR2139975B1 (de)
GB (1) GB1389941A (de)
HK (1) HK35676A (de)
IT (1) IT958953B (de)
NL (1) NL7207145A (de)
SE (1) SE379213B (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2431647C3 (de) * 1974-07-02 1982-04-22 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche einer epitaktischen Halbleiterschicht
US3990925A (en) * 1975-03-31 1976-11-09 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Removal of projections on epitaxial layers
US4238275A (en) * 1978-12-29 1980-12-09 International Business Machines Corporation Pyrocatechol-amine-water solution for the determination of defects
JPS5612723A (en) * 1979-07-11 1981-02-07 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
US4515652A (en) * 1984-03-20 1985-05-07 Harris Corporation Plasma sculpturing with a non-planar sacrificial layer
FR2578107A1 (fr) * 1985-02-26 1986-08-29 Socem Dispositif de connexion et de support, notamment pour le raccordement de lignes electriques
US4789646A (en) * 1987-07-20 1988-12-06 North American Philips Corporation, Signetics Division Company Method for selective surface treatment of semiconductor structures
US5387316A (en) * 1992-12-09 1995-02-07 Motorola, Inc. Wafer etch protection method

Also Published As

Publication number Publication date
IT958953B (it) 1973-10-30
JPS51427B1 (de) 1976-01-08
US3718514A (en) 1973-02-27
GB1389941A (en) 1975-04-09
HK35676A (en) 1976-06-18
SE379213B (de) 1975-09-29
BE783938A (fr) 1972-09-18
CH541230A (de) 1973-08-31
CA921374A (en) 1973-02-20
NL7207145A (de) 1972-11-30
DE2225366A1 (de) 1972-12-14
FR2139975B1 (de) 1977-04-01
DE2225366B2 (de) 1973-11-22
FR2139975A1 (de) 1973-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3587238T2 (de) Planarisierungsverfahren fuer halbleiter und nach diesem verfahren hergestellte strukturen.
DE2706519A1 (de) Verfahren zum reinigen der oberflaeche von polierten siliciumplaettchen
DE2901697C3 (de) Verfahren zur Ausbildung von Leitungsverbindungen auf einem Substrat
DE2225366C3 (de) Verfahren zum Entfernen von Vorsprängen an Epitaxie-Schichten
EP0012861B1 (de) Verfahren zum selektiven Feststellen von durch Polieren verursachten Fehlern auf der Oberfläche von Siliziumplättchen
DE1964611A1 (de) Verfahren zum Verhindern von UEberaetzen geschichteter Materialien
DE2227344C3 (de)
DE2613490C3 (de) Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen von der Oberfläche einer Halbleiterschicht
DE2227344B2 (de) Verfahren zum aetzen von oeffnungen in eine schicht aus organischem material
EP0278996A1 (de) Verfahren zur Verbesserung der Haftung von Photoresistmaterialien
DE2304685C3 (de) Verfahren zur Herstellung mikroskopisch kleiner Metall- oder Metallegierungs-Strukturen
DE19829863B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
EP0166893A1 (de) Trockenätzverfahren
DE2121834B2 (de) Verfahren zum formgebenden aetzen eines halbleiterkoerpers
DE2431647C3 (de) Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche einer epitaktischen Halbleiterschicht
DE4129206A1 (de) Verfahren zur strukturierung von wafern
DE4104881A1 (de) Aetzloesung fuer nasschemische prozesse der halbleiterherstellung
DE19740763C2 (de) Hebelarm für ein Rasterkraftmikroskop
EP1989343A2 (de) Ätzlösung und verfahren zur strukturierung eines ubm-schichtsystems
DE1521492C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Aluminiumstrukturen auf Halbleiteroberflächen, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung des Verfahrens
EP3303658B1 (de) Verfahren zum herstellen einer diamant-elektrode und diamant-elektrode
DE19505981C2 (de) Verfahren und Anordnung zum einseitigen, naßchemischen Ätzen einer Substratscheibe
DE2746225A1 (de) Verfahren zur herstellung von lokalen anodischen oxidschichten
WO2023083628A1 (de) Verfahren zur reinigung einer halbleiterscheibe
DE10344351A1 (de) Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silizium

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee