DE2431647A1 - Verfahren zum entfernen von vorspruengen an epitaxie-schichten - Google Patents

Verfahren zum entfernen von vorspruengen an epitaxie-schichten

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Description

  • Verfahren zum Entfernen von VorsprUngen an Epitaxie-Schichten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitaktisch auf Substrate aufgebrachten Halbleiterschichten.
  • Während des epitaktischen Aufbringens von Haibleiterschichten auf Substrate, zum Beispiel von Silizium auf Silizium-Scheiben, entstehen oft eine Vielzahl von Vorsprüngen auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht, deren Höhen bis zu 100 o m erreichen können. Diese Vorsprünge sind bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen sehr störend, da sie während des photolitographischen Kopierens das maßgenaue Übertragen von Maskenstrukturen auf die Halb leiterp latten negativ beeinflussen und somit eine Grenze bei der Festlegung kleiner Strukturen bilden. Außerdem verursachen solche Vorsprünge oft erhebliche Kratz- und Bruchbeschädigungen an Photomasken#, die sich in aller Regel in einer verminderten Ausbeute an guten Schaltkreisen auf den Halbleiterscheiben niederschlagen.
  • Es ist bereits ein Verfahren zum Entfernen solcher Vorsprünge bekanntgeworden, bei dem euf der Oberfläche der epitaktischen Schicht einschließlich der Vorsprünge zuerst eine Siliziumdioxydschicht erzeugt wird, dann die Oxidoberfläche mit einer Diskontinuitäten aufweisenden ätzbeständigen Schicht-bedeckt wird, die keschichtete Oberfläche mit einem ersten Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber der ätzbeständigen Schicht vorzugsweise das Oxid angreift und dieses über den Vorsprüngen entfernt, bei dem dann die beschichtete Oberfläche mit einem zweiten Atzmittel benetzt wird, da; gegenüber dem Oxid vorzugsweise das unbedeckte Halbleiterinaterial angreift und die Vorsprünge bevorzugt entfernt. Dieses Verfahren ist wegen der verhältnismßig großen Anzahl an Verfahrensschritten aufwendig und teuer.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln.
  • Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht eine dünne, ätzbeständige Schicht aufgebracht wird, daß dann das so beschichtete Substrat auf eine Temperatur nahe der Fließgrenze der ätzbeständigen Schicht erhitzt wird, daß dann zum Entfernen der Vorsprünge die Anordnung in eine an sich bekannte Ätzlösung eingetaucht wird. Nach dem Entfernen der Vorsprünge kann die ätzbeständige Schicht entfernt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Substrates mit einer darauf aufgebrachten epitaktischen Schicht, die an ihrer Oberfläche wahllos verteilte Vorsprünge aufweist; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 ie Anordnung nach Fig. 2 nach dem Aufbringen der #tzbeständigen Schicht; Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 nach der Temperaturbehandlung; Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 nach dem Abätzen der Vorsprünge; Fig. 6 die Anordnung nach Fig. 5 nach dem Entfernen der ctzbeständigen Schicht.
  • Im einzelnen umfaßt das Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an auf Scheiben epitaktisch aufgebrachten Schichten folgende Verfahrensschritte: a) Aufbringen einer dünnen, ätzbeständigen Schicht auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht; b) Temperaturbehandlung der ätzbeständigen Schicht zur Gütesicherung der Scheibenoberfläche; c) Entfernen der Vorsprünge durch eine Ätzlösung, die bevorzugt diese Vorsprünge ätzt; d) Entfernen der ätzbeständigen Schicht.
  • Diese Schritte werden im folgenden ausführlich diskutiert.
  • a) Aufbringen einer dünnen, ätzbeständigen Schicht Als ätzbeständige Schicht kann irgend eine Schicht benutzt werden, die auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht genügend haftet, die gegenüber den verwendeten Ätzmitteln beständig ist, die ausreichend dünn auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht aufgebracht werden kann, die beim Aufbringen auf die epitaktische Schicht die Vorsprünge umfließen kann und die darüberhinaus leicht entfernt werden kann. Im allgemeinen können dazu polymere Substanzen, wie die bekannten Photolacke sowie geeignete Kohlenstoffderivate wie Picein verwendet werden Die verwendeten Substanzen können, gelöst in geeigneten Lösungsmitteln, durch Aufschleudern, Besprühen, Tauchen oder mit Hilfe eines Schwallverfahrens auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht aufgebracht werden. Ätzbeständige Schichten mit Dicken zwischen O,l/u-m und 5/um erhält man bei Viskositäten zwischen 0,5 und 5 centipoise.
  • Beim Aufschleudern sind Drehzahl und Viskosität der ätzbeständigen Lösung so aufeinander abzustimmen, daß die geforderte Schichtdicke erreicht wird. In einem Ausführungsbeispiel wurde zum Beispiel eine Picein-Lösung mit einer Viskosität von 0,8 centipoise bei 4000 Umdrehungen pro Minute zu einer Schicht von ca. O,5/Lm aufgeschleudert.
  • b) Temperaturbehandlung der ätzbeständigen Schicht zur Gütesicherung der Scheibenoberfläche.
  • Die nach oben erwähnten Methoden, insbesondere durch Aufschleudern, aufgebrachten ätzbeständigen Schichten neigen dazu, sogenannte Nadellöcher zu bilden. Die Dichte der Nadellöcher kann dabei zwischen 0,1 pro mm2 und 50 pro mm2 liegen. Beim nachfolgenden Ätzen könnte die Ätzlösung durch diese Nadellöcher hindurch die Oberfläche der epitaktischen Schicht anätzen und so unerwünschte Beschädigungen hervorrufen. Um dies zu verhindern, werden die Nadellöcher durch einen geeigneten, der verwendeten ätzbeständigen Schicht angepaßten Temperaturschritt ausgeheilt. Die Temperaturen, die jeweils nahe der Fließgrenze der verwendeten Substanzen gewählt werden können, liegen im Bereich zwischen 500 C und 2500 C. Bei waagrechter Lagerung der Halbleiterscheiben während dieser Temperaturbehandlung werden gleichz#itig Vorsprünge der HalbleiterCcheiben, die beim Aufbringen der ätzbeständigen Schicht gaz oder teilweise von der ätzbeständigen Lösung bedeckt worden sind, von dieser Schicht befreit und können somit im nechfolgenden Ätzschritt einwandfrei entfernt werden.
  • Gleichzeitig erhöht diese Temperaturbehandlung den Atzwiderstand der ätzbeständigen Schickt um ein mehrfaches ihres ursprünglichen Wertes, so daß von vornherein die aufzubringende Schichtdicke entsprechend klein gewählt werden kann.
  • c) Entfernen der Vorsprünge durch eine Ätzlösung.
  • Nach den vorangegangenen Schritten ist die Oberfläche der epitaktischen Schicht mit einer dünnen, ätzbeständigen Schicht bedeckt, aus der nur die zu entfernenden Vorsprünge hervorragen. Diese Vorsprünge werden nun durch ein geeignetes ätzmittel entfernt. Man kann hier die bekannten Silizium-Ätzlösungen verwenden. Vorzugsweise wird man diejenigen Ätzlösungen verwenden, welche die Vorsprünge der epitaktischen Schicht wesentlich schneller ätzen als diese selbst (orientierungsabhängige Ätzrate). Zweckmäßigerweise wählt man die Ätzrate so, daß man bei Raumtemperatur mit einer Ätzzeit von weniger als 30 Minuten auskommt, um alle Vorsprünge zu entfernen. Beispielsweise wurde dies mit einer aus einer Mischung aus Flußsäure, Essigsäure und Salpetersäure bestehenden Ätzlösung in einer Minute erreicht. Ein Vorteil bei Verwendung einer Ätzlösung mit orientierungsabhängiger Ätzrate ist, daß bei eventuell nicht vollständig ausgeheilten Nadellöchern die Anätzung der Halbleiteroberfläche an diesen Stellen geringfügig ist.
  • d) Entfernen der ätzbeständigen Schicht.
  • Je nach Beschaffenheit der ätzbeständigen Schicht können zum Entferr#en derselben die gebräucillichen Lösungsmittel verwendet werden. Auch andere Methoden, wie Abbrennen oder Entfernen in hochfrequenzinduzierten Niederdruckplasmen können zur Anwendung kommen.
  • Die Figurer 1 und 2 zeigen eine Halbleiterscheibe 10, welche aus einem halbleitersubstrat 11 und aus einer darauf aufgebrachten eitaktischen Schicht 12 besteht. Beim epitaktischen Aufwachsen der Schicht 12 sind auf ihrer Oberfläche Vorsprünge 13 entstanden. Um diese Vorsprünge zu entfernen, ist gemäß Fig.3 auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht 12 eine ätzbeständige Schicht 14 aufgebracht worden. Die kleinsten Vorsprünge 13 erden von der ätzbeständigen Schicht 14 vollständig bedeckt.
  • Die größeren Vorsprünge 13 werden nur an ihren seitlichen Flanken von der ätzbeständigen Schicht 14 bedeckt. Aus Figur 4 ist zu erkennen, daß nach der Temperaturbehandlung die ätzbeständige Schicht 14 von den seitlichen Flanken der größeren Vorsprünge 13 zurückgewichen ist und daß die kleineren Vorsprünge 13 nicht mehr von der ätzbeständigen Schicht 14 bedeckt sind. Die Nadellöcher 16 gemäß #ig. 3 sind nach der Temperaturbehandlung ausgeheilt.
  • Figur 5 zeigt die Anordnung nach dem Abätzen der Vorsprünge.
  • Man sieht an denjenigen Stellen, wo sich vorher die Vorsprünge 13 befanden, jetzt kleine Vertiefungen 15. Die ätzbeständige Schicht 14 ist nach wie vor auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht 12 vorhanden, während Figur 6 die Anordnung nach dem Entfernen der ätzbeständigen Schicht 14 zeigt.

Claims (2)

  1. A n s p r ü c h e
    Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche von epitaktisch auf Substrate aufgebrachten Halbleiterschichten, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht (12) eine dünne, ätzbeständige Schicht (14) aufgebracht wird, daf, dann das so beschichtete Substrat auf eine temperatur nahe der Fließgrenze der ätzbständigen Schicht (14) erhitzt wir-d, daß dann zum Entfernen der Vorsprünge (13) die Anordnung in eine an sich bekannte Ätzlösung eingetaucht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Vorsprünge (13) die ätzbeständige Schicht (14) entfernt wird.
    Lee e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0300563A2 (de) * 1987-07-20 1989-01-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen wobei eine Oberfläche einer Halbleiterstruktur selektiv behandelt wird

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