DE2431647B2 - Verfahren zum entfernen von vorspruengen an der oberflaeche einer epitaktischen halbleiterschicht - Google Patents

Verfahren zum entfernen von vorspruengen an der oberflaeche einer epitaktischen halbleiterschicht

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DE2431647B2 DE19742431647 DE2431647A DE2431647B2 DE 2431647 B2 DE2431647 B2 DE 2431647B2 DE 19742431647 DE19742431647 DE 19742431647 DE 2431647 A DE2431647 A DE 2431647A DE 2431647 B2 DE2431647 B2 DE 2431647B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche einer epitaktisch auf ein Substrat aufgebrachten Halbleiterschicht.
Während des epitaktischen Aufbringens von Halbleiterschichten auf Substrate, zum Beispiel von Siliziumschichten auf Siliziumscheiben, entsteht oft eine Vielzahl von Vorsprüngen auf der Oberfläche der epitaktischen Haibleiterschicht, derer Höhen bis zu 100 μπι erreichen können. Diese Voisprüngc sind bei der Herstellung von integrierten HaJbleiterschaltungen sehr störend, da sie während des photolithographischen Kopierens da= ma'igenaue Übertragen von Maskenmustern auf Jie Halb/citerschichten negati / beeinflussen und somit eine Grenze bei c^r Festlegung kleiner Abmessungen der Muster bilden. Außerdem verursachen solche Vorsprünge oft erhebliche Kratz- und Bruchbeschädigur.gen an den I'hotomasken, die sich in -liier Regol in einer verminderten Ausbeute an guten Schaltkreisen auf den Halbleiterscheiben niederschlagen.
Aus der DT-AS 2225366 ist bereits ein Verfahren zürn Hnifernen solcher Vorsprünge bekannt, be· dem auf der Oberfläche einer epitaktischen Siliziumschicht einschließlich der VorsDrünge zuerst eine Siliziumdioxidschicht erzeugt wird, dann die Oberfläche der Siliziumuioxidschicht mit einer Diskontinuitäten aufweisenden atzbeständigen Schicht bedeckt wird, die Oberfläche der so ^schichteten Siiiziumscheibe mit einem ersten Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber der ätzbeständigen Schicht vorzugsweise das Siliziumdioxid angreift und dieses über den Vorsprüngen entfernt ru»i ilpm dann ilipqp Oh«rflache mit einem Tweiteii Ätzmittel benetzt wird, das gegenüber dem Siliziumdioxid vorzugsweise das unbedeckte Silizium angreift und die Vorsprünge bevorzugt entfernt. Dieses Verfahi en ist wegen der verhältnismäßig großen Anzahl an Verfahrensschritten aufwendig um! (cut ι
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bc genüber dem bekannten vereinfachtes Verfahi cn der eingangs genannten Art anzugeben, durch das /uvcr lässig eine Oberfläche der epitaktischen Halbleiter schicht in befriedigender Güte erhalten wird
Nach der Erfindung wird diese AufgaK· n.«durch gelöst, daß auf Jic Oberfläche der epitaktischen Schicht eine dünne, ät/besiändige Schicht aufgebracht ird, daß dann das so beschichtete Substrat auf eine Temperatur nahe der Fließgrenze der ätzbeständigen Schicht erhitzt wird und daß dann zum Entfernen der Vorsprünge das beschichtete Substrat in eine Ätzlösung eingetaucht wird.
Nach dem Entfernen der Vorsprunge kann die ät/-beständige Schicht entlernt weiden
i„ Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfindung an Hand eines Ausführungsheispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. I eine perspektivische Darstellungeines Substrates mit einer darauf aufgebrachten epitaktischen Schicht,die an ihrer Oberfläche wahllos veiteilte Vorsprünge aufweist,
Fig. 2 einen Schnitt nach der I.inie H-II der Fig. 1, Fig. 3 das beschichtete Substrat nach Fig. 2 nach dem Aufbringen der ätzbeständigen Schicht,
Fig. 4 das beschichtete Substrat nach Fig. 3 nach der Temperaturbehandlung,
Fig. 5 das beschichtete Substrat nach Fig. 4 nach dem Abätzen der Vorsprünge, und
Fig. ft das beschichtete Substrat nach Fig. 5 nach a5 dem Entfernen der ätzbeständigen Schicht.
Im einzelnen umfaßt das Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen ander Oberfläche einer auf ein Substrat epitaktisch aufgebrachten Haibleiterschicht folgende Schritte:
a) Aufbringen einer dünnen, ätzbeständigen Schicht auf die Oberflache der epitaktischen H <lbleiterschicht;
b) Temperaturbehandlung der ätzbeständigen Schicht zur Gütesicherung der Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht.
c) Entfernen der Vorsprünge durch eine Ätzlösung, die bevorzugt diese Vorsprünge ätzt;
d) Entfernen der ätzbeständigen Schicht.
Diese Schritte werden im folgenden ausführlich erörtert.
a) Aufbringen ~iner dünnen, ätzbeständigen Schicht
Ais ätzbeständige Schient kann irgendeine Schicht benutzt werden, die auf der Oberfläche der epitaktisehen Halbleiterschicht genügend haftet, die gegenüber der verwendeten Ätzlösung beständig ist, die ausreichend dünn auf die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht aufgebracht werden kann, die beim Aufbringen auf die epitaktische Halbleiter-
so schicht die Vorsprünge umfließen kann und die darüber hinaus leicht entfernt werden kann. Im allgemeinen können dazu polymere Substanzen, wie die bekannten Phoiolacke sowie geeignete Koülcn-itoffderivate wie Picein verwendet werden.
Die verwendeten Substanzen können, gelöst in einem Lösungsmittel, durch Aufschleudern, Besprühen, Tauchen oder mit Hilfe eines Schwallverfahrens auf die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht aufgebracht werden. Ätzbeständige Schichten mit Dicken zwischen 0,1 μπι und 5 μΐη erhält man bei Viskositäten zwischen 0,5 bis 5 centipoise. Beim Aufcchrcudern ''incf Prchzahf rrnd Viskosität der l.ästtr.g der Substanz fur ιΊ i/besiaiuligr S hicht so aiifci:·- ;indei ili/ustimmen. daß iJn· j;efoiücite SchichLikk«· err< iv.hl αίιΊ. In en'■ "· Atisl 'liungsh« isp· I wur<l> cinePkcii: I osunj? u· lerne. Viskosität ' ''.H «-nt. !M)ISC 'MJi 4000 I'iiiilr.-riuiiiicii , > > ^'liiiiic η . > Schient ν etwa r) -■ μπι Du kr uilL»( uti'
b) Temperaturbehandlung de> äi/bcstundigen
Schicht zur Gütesicherung der Oberfläche der
ep;taktischcn Ilulhiciierschieht.
Die nach den obenerwähnten Verfahren, insbesondere durch Aufrchleudern, aufgebrachten ät/lieständig'jn Schichten neigen dazu, sogenannte Nadellöcher zu bilden. Die Dichte der Nadellöcher kann dabei zwischen 0,1 und 50 pro mm' liegen. Beim nachfolgenden Ätzen könnte die Ätzlösung durch diese Nadellöcher hindurch die Oberfläche der epitaktischen Halbleitersehieht anätzen und so unerwünschte Beschädigungen hervorrufen. Um dies /u verhindern, wenden die Nadellöcher durch einen der verwendeten abstanz für die ätzbestäiidige Schicht angepaßten Temperaturschritt ausgeheilt. Die Temperaturen, die jeweils nahe dei Fließgrenze der verwendeten Substanzen gewählt wercv - können, liegen im Bereich zwischen 50 (" und 25i. «. . Bei waagerechter Lagerung der Halbie«* "'si-rjiben während dieser Temperaturbehandlung iden gleichzeitig Vorsprünge der Halbleiie teiben, die beim Aufbringen der ätzbesiäiui'ee: jtiiicht ganz oder teilweise von der ätzbeständige.. '. «sung bedeckt worden sind, von dieser Schicht befreit und können somit im nachfolgenden Ätzschritt einwandfrei entfernt werden.
Gleichzeitig erhöht diese Temperaturbehandlung den Ätzwiderstand der ätzbeständigen Schicht 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 Überfläche der epitakiischen Halbleitersehieht mit einer dünnen, ätzbeständigen Schicht bedeckt, aus der nur die zu entfernenden Vorsprünge hervorragen. Diese Vorsprünge werden nun durch eine Ätzlösung entfernt. Man kann hier die bekannten Ätzlösungen für die Ätzung von Silizium verwenden. Vorzugsweise wird man diejenigen Ätzlösungen verwenden, welche eine ori. ntierungsabhängige Ätzgeschwindigkeit aufweisen und so die Vorsprünge der epitaktischen Siliziumschicht wesentlich schneller ätzen als diese selbst. Zweckmäßigerweise wählt man die Äizgeschwindigkeit so. daß man bei Raumtemperatui mil einei Al/ zeit von weniger als M) Minuten auskommt, um aiii· Voispruiig:· /u entfernen. Beispielsweise wuidc dies mit einer au-> einer Mischung aus Flußsauie, Issig säure und Salpetersäure bestehenden Ätzlosung m i-i nei Minute erreicht. Hin Voiteil bei V'ciw^ruluiig ci ner At/Iösung mit orientierun^sahhangigi. ι A!/gc schwindigkcit ist, daß bei eventuell nicht vollständig ausgeheilten Nadellochern die Anät/ung dei MaIbIn
ίο teiobcitlächc an diesen Stellen geringfügig ist
d) lintfernen der at/bestandigcn Schien'
Je nach Beschaffenheit dei ät/bcstaiidigcn Schicht können /um Entfernen derselben die gebiauchlicheii Lösungsmittel veiwendet werden. Auch andere Methoden wie Abbrennen odei lintfernen in hochfre quenzindu/ieiten Niedeidruckplasmcn können /ui Anwendung kommen
Die Hg. 1 und 2 /eigen eine Halbleiterscheibe 10, wcicheauscincm Halbleitersubstrat 11 und einer darauf aufgebrachten epitaktischen Halbleitersehieht 12 besteht. Beim epitaktischer Aufwalzen der Halblei !erschient 12 sind aul ihrei Oberllache Vorsprünge
13 entstanden. Um dice Vorsprunge zu entfernen, ist - vergleiche Fig. .1 - a die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht '2 eine ät/bestandige Schicht 14 aufgebracht worden. D··: kleinsten Vor Sprünge 13 werden von der ätzbeständigen Schicht 14 vollständig bedeckt. Die größeren Vorsprünge 13 wrden nur an ihren seitlichen Flanken von de itzbes tändige η Schicht 14 bedeckt. Fig. 4 zeigt, 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 Nadeilöcher 16 - vergleiche Fig. Λ sind nach der Temperaturbehandlung ausgeheilt.
Fig. 5 zeigt das beschichtete Halbleitersubstrat nach dem Abätzen der Vorsprünge 13. Man sieht an denjenigen Stellen, wo sich vo?ner die Vorsprünge 13 befanden, jetzt kleine Vertiefungen iä. Die ätzbestandige Schicht 14 ist nach wie vorauf der Oberfläche der epitaktisi.'hen Schicht 12 vorhanden, während
4.5 Fig. " das beschichtete Halbleitersubstrat nach dem Entfernen der atzbeständigen SJiicht 14 zeigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberflüche einer epitaktisch auf ein Substrat aufgebrachten Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der epitaktischen Schicht (12) eine dünne, ätzbeständige Schicht (14) aufgebracht wird, daß dann das so beschichtete Substrat auf eine Temperatur nahe der Fließgrenze der ätzbeständigen Schicht (14) erhitzt wird und daß dann zum Entfernen der Vorsprünge (13) das beschichtete Substrat in eine Atzlösung eingetaucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen der Vorsprünge (13) die ätzbeständige Schicht (14) entfernt wird.
DE19742431647 1974-07-02 1974-07-02 Verfahren zum Entfernen von Vorsprüngen an der Oberfläche einer epitaktischen Halbleiterschicht Expired DE2431647C3 (de)

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