DE2517159B2 - Verfahren zum beseitigen von kristallwuchsstoerungen von epitaktischen halbleiterschichten - Google Patents

Verfahren zum beseitigen von kristallwuchsstoerungen von epitaktischen halbleiterschichten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen von pickelartig sich über die Oberfläche erhebenden so Kristallwuchsstörungen von einer auf einer Halbleiterplatte epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht, bei dem die pickelartigen Kristallwuchsstörungen abgebrochen und die Brachstückchen durch eine Badbehandlung entfernt werden.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DT-OS 21 04 671 bekannt.
Bei der Epitaxie ist bekanntlich eine störungsfreie einkristalline Oberfläche der epitaktisch abgeschiedenen Halbleiterschicht sehr schwierig herstellbar. Es treten beispielsweise Störungen durch Substratfehler und während der Epitaxie Störungen durch feuchte Gase auf. Diese Störungen bestehen in polykristallinem Wuchs; sie wachsen schnell und ragen nach Beendigung der Epitaxie über die einkristalline Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht pickelartig heraus. Bei scharfen Kanten des plattenförmigen Halbleitersubstrats treten ebenfalls Randaufwölbungeiti und bevor
zugt pickelartige Kristallwuchsstörungen auf.
Es ist bekannt, daß diese pickelartigen Knstallwuchsstörungen zu entfernen sied, da sie die Ursache von Störungen bei der Anwendung von Photomasken sind, so daß bei den Planardiffusionsverfahren infolge der photolithographischen Ätzprozesse Fehler in der Diffusionsmaskierung auftreten. Aus der genannten DT-OS 21 04 671 ist ferner bekannt, die pickelartigen Kristallwuchsstörungen unter schrägem Lichteinfall sichtbar zu machen. Kleinere Störungen können mit solchen Methoden jedoch nicht erfaßt werden und führen zu kaum feststellbaren Verletzungen der Photomasken, wenn diese auf die mit Photolack bedeckten Halbleiterschichten zur Belichtung aufgelegt werden. Diese Photomaskenfehler wirken sich bei der Photomaskierung aller nachfolgend zu diffundierenden Halbleiterplatten aus, unscharfe Ränder beim photolithographischen Prozeß, Löcher in der Diffusionsmaskierung, ein erhöhter Maskenverschleiß und eine Ausbeuteverminderung beim Herstellungsverfahren sind die Folge.
Beim Verfahren der vorstehend genannten DT-OS 21 04 671 werden die Kristallwuchsstörungen dadurch abgebrochen, daß gegen die betreffende Oberfläche ein flacher Teil entsprechender Härte gedrückt wird. Dies hat aber den Nachteil, daß die abgebrochenen pickelartigen Kristallwuchsstörungen die Oberfläche der abgeschiedenen Halbleiterschicht beschädigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beseitigen von pickelartig sich über die Oberfläche erhebenden Kristallwuchsstörungen so auszubilden, daß mechanische Beschädigungen der Oberfläche der auf einer Halbleiterplatte epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschichten ausgeschlossen sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß so wie in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben verfahren wird.
Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil, daß auch eine weitgehend an Kristallgitterstörungen freie Halbleiteroberfläche erhalten wird, da nicht nur eine Beschädigung der Halbleiteroberfläche neben den Abbrachstellen durch die Schutzschicht ausgeschlossen wird, sondern auch noch das an den Abbruchstellen gestörte Halbleitermaterial entfernt wird.
Bei diesem Verfahren wird die freiliegende Oberfläche der epitaktisch abgeschiedenen Halbleiterschicht sofort nach Beendigung der Epitaxie mit einer mechanisch wirksamen Schutzschicht versehen. Vorzugsweise wird zu diesem Zwecke thermisch eine Oxidschicht bei einer Temperatur aufgebracht, welche niedriger ist als die einer nachfolgenden Oxidation, wie sie zur Herstellung einer Diffusionsmaskierung für die Anwendung eines Planardiffusionsprozesses erforderlich ist Eine solche thermisch erzeugte Oxidschicht schützt die ebene Halbleiteroberfläche gegen eine Beschädigung bei der Entfernung der pickelartigen Kristallwuchsstörungen.
Ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren
F i g. 1 bis 4 die Halbleiterplatte nach aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen des Verfahrens nach der Erfindung und deren
F i g. 5 die Befestigung der Halbleiterplatte auf einem Drehteller zeigen.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird die die pickelartige Kristallwuchsstörungen aufweisende oxidierte Oberfläche der Halbleiter-
schicht 1 mit einem Scherwerkzeug 4 bearbeitet, welches zumindest an der Kante aus besonders reinem und ausreichend hartem-Material besteht Zu diesem Zwecke ist beispielsweise die Kante einer scharf gebrochenen, etwa 200 um dicken Scheibe aus reinem s Silizium brauchbar. Da das Silizium jedoch sehr spröde kt, kann auch ein Scherwerkzeug 4 verwendet werden, welches zumindest an der Kante 3 aus einem relativ harten Kunststoff, wie Hart-PVC-Polyester oder auch aus einem Papier mit Kunstsioffhärtung, besteht Zu diesem Zweck kann eine mit einer Kante 3 versehene Folie aus einem solchen Material als Scherwerkzeug 4 verwendet werden.
Wird nun auf einer Halbleäterplatte 6, welche in bekannter Weise mit diffundierten Zonen 7 — vgl. F i g. 1 — versehen ist, epitaktisch die Halbleiterschicht 1 abgeschieden, so entstehen sehr kleine pickelartige Kristallwuchsstörungen 5, wie die F i g. 2 veranschaulicht
Zur Beseitigung dieser pickelartigen Kristallwuchsstörungen 5 wird bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung zunächst die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht t mit einer Siliziumoxidschicht 2 versehen. Dabei ist es besonders günstig, die Siliziumoxidschicht in einer solchen Beschaffenheit aufzubringen, wie sie bei der thermischen Oxidation unterhalb solcher Temperaturen erhalten wird, die zur Herstellung von Diffusionsmasken erforderlich sind. Daher erwies sich eine thermische Oxidation der Siliziumoberfläche mit Wasserdampf bei 920° C wäh- jp rend 30 Minuten als günstig.
Danach wurde die Siliziumplatte 6 rückseitig auf einem Drehteller 8 über dessen Hohlwelle 9 — vgl. F i g. 5 - angesaugt und auf etwa 3000 bis 6000 Umdrehungen pro Minute gebracht Die Kante 3 des Scherwerkzeuges 4 wurde gegen die zu bearbeitende oxidierte Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht 1 gehalten, so daß die Pickel 5 und die überstehenden Ränder oberhalb der oxidierten Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht 1 abgeschert wurden. Durch die Bearbeitung der Halbleiteroberfläche mit im Sinne der Halbleitertechnik reinem Material und aufgrund der hochreinen Siliziumoxidschicht 2 ist eint Verunreinigung und Zerstörung der epitaktischen Halbleiterschicht 1 völlig ausgeschlossea
Eine weitere Verbesserung der Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht 1 wird bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung dadurch erzielt daß nach der Entfernung der pickelartigen Kristallwuchsstörungen 5 die Halbleiteroberfläche mit einem solchen Ätzmittel behandelt wird, welches zumindest das im Kristallgitter gestörte Halbleitermaterial angreift wie es an den scharfen Kanten der abgescherten pickelartigen Kristallwuchsstörungen und unmittelbar an den Stellen der Halbleiteroberfläche vorhanden ist an denen die pickelartigen Kristallwuchsstörungen S saßen. Zu diesem Zwecke kann die Halbleiterplatte in ein Bad aus einem Säuregemisch aus 5 Teilen Essigsäure, 1 Teil Orthophosphorsäure, 1,2 Teilen Salpetersäure und 0,65 Teilen Flußsäure einige Minuten getaucht werden. Da dieses Säuregemisch auch Siliziumoxid angreift kann die Behandlung so lange fortgesetzt werden, bis auch die schützende Siliziumoxidschicht 2 entfernt ist Diese ist nun entbehrlich, da die scharfen Kanten an den abgescherten Teilen der pickelartigen Kristallwuchsstörungen entfernt sind. Die mit der epitaktischen Halbleiterschicht 1 versehene Halbleiterplatte 6 kann nach nachfolgender Spülung und Trocknung sofort der für die Planardiffusion erforderlichen thermischen Oxidation zum Herstellen der Diffusionsmaskierungsschicht unterworfen werden.
Wird ein Ätzmittel verwendet welches nur im Kristallgitter gestörtes Halbleitermaterial angreift, so kann die schützende Siliziumschicht 2 mit Flußsäure nachträglich entfernt werden, wobei die auf der Oberfläche der Siliziumoxidschicht 2 haftenden abgescherten pickelartigen Kristallteilchen beim Ätzen mit der Flußsäure abgeschwemmt werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Beseitigen von pickelartig sich über die Oberfläche erhebenden Kristallwuchsstörangen von einer auf einer Halbleiterplatte epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht, bei dem die pickelartigen Kristallwuchsstörungen abgebrochen und die Brachstückchen durch eine Badbehandlung entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht (1) zunächst mit einer mechanisch wirksamen Schutzschicht (2) versehen wird, danach so gegen eine Kante (3) eines Scherwerkzeuges (4) bewegt wird, daß die pickelartigen Kristallwuchsstörungen (5) an der Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht (1) abbrechen, und daß schließlich die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht (1) einem Ätzmittel ausgesetzt wird, welches zumindest im Kristallgitter gestörtes Halbleitermaterial angreift
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht (1) gegen ein zumindest an der Kante (3) aus reinem Halbleitermaterial bestehendes Scherwerkzeug (4) gehalten und relativ dazu bewegt wird.
3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbletterplatte (6) mit der epitaktischen Halbleiterschicht (1) in ein flüssiges Ätzmittel getaucht wird, welches die aus Siliziumoxid bestehende Schutzschicht (2) und >m wesentlichen nur im Kristallgitter gestörtes Halbleitermaterial angreift.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Siliziumoxid bestehende Schutzschicht (2) durch thermische Oxidation einer epitaktischen Halb'eiterschicht (1) aus Silizium hergestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bearbeitung mit dem Scherwerkzeug die von der epitaktischen Halbleiterschicht (1) abgelegene Oberfläche der Halbleiterplatte (6) an einem Drehteller (8) befestigt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0023775A1 (de) * 1979-07-11 1981-02-11 Fujitsu Limited Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
EP0211168A1 (de) * 1985-07-11 1987-02-25 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Verfahren zum Herstellen einer Durchsichtphotokathode

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EP0023775A1 (de) * 1979-07-11 1981-02-11 Fujitsu Limited Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
EP0211168A1 (de) * 1985-07-11 1987-02-25 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Verfahren zum Herstellen einer Durchsichtphotokathode

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