DE2517159C

DE2517159C - Verfahren zum Beseitigen von Kristallwuchsstörungen von epitaktischen Halbleiterschichten

Info

Publication number: DE2517159C
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Calon Georges Borchert Sigurt 7800 Freiburg Kraft
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Publication date: 1977-09-29

Description

Halbleiterplatte (6) an einem Drehteller (8) befestigt

wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 40 freie Halbleiteroberfläche erhalten wird, da nicht nur dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bearbeitung eine Beschädigung der Halbleiteroberfläche neben den mit dem Scherwerkzeug die von der epitaktischen Abbruchstellen durch die Schutzschicht ausgeschlossen Halbleiterschicht (1) abgelegene Oberfläche der 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

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen von pickelartig sich über die Oberfläche erhebenden Kristallwuchsstörungen von einer auf einer Halbleiterplatte epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht, bei dem die pickelartigen Kristallwuchsstörungen abgebrochen und die Bruchstückchen 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 abgeschiede-

nen Halbleiterschicht sehr schwierig herstellbar. Es 60 anhand der Zeichnung erläutert, deren

treten beispielsweise Störungen durch Substratfehler Fig. 1 bis 4 die Halbleiterplatte nach aufeinanderfol-

und während der Epitaxie Störungen durch feuchte genden Arbeitsgängen des Verfahrens nach der

Gase auf. Diese Störungen bestehen in polykristallinem Erfindung und deren

Wuchs; sie wachsen schnell und ragen nach Beendigung F i g. 5 die Befestigung der Halbleiterplatte auf einem

der Fniinvi» rA»- -*'·~ _:_i._:-»-n;-- ~ 65 Drehteller zeigen.

Bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der

r:_j !--■ 1· 1

der Epitaxie über die einkristalTine Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht pickelartig heraus. Bei scharfen Kanten des plattenförmigen Halbleitersub strats treten ebenfalls Randaufwölbungen und bevor-Erfindung wird die die pickelartige Kristallwuchsstörungen aufweisende oxidierte Oberfläche der Halbleiter-

schicht I mit einem Scherwerkzeug 4 bearbeitet, welches zumindest an der Kante aus besonders reinem und ausreichend hartem Material besieht. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise die Kante einer scharf gebrochenen, etwa 200 μιη dicken Scheibe aus reinem Silizium brauchbar. Da das Silizium jedoch sehr spröde ist, kann auch ein Scherwerkzeug 4 verwendet werden, welches zumindest an der Kante 3 aus einem relativ harten Kunststoff, wie Harl-PVC-Po!yesier oder auch aus einem Papier mit Kunststoffhärtung, 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 llalbleiterplatte 6, welche in bekannter Weise mit diffundierten Zonen 7 - vgl. Fig. I — versehen ist, epiiaktisch die Malbleiterschichi 1 abgeschieden, so entstehen sehr klc'-ie pickelartige KrislaHwuchsslörungen 5, wie die Fig. 2 veranschaulicht.

Zur Beseitigung dieser pickelartigen Kristallwuchsstörungen 5 wird bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung zunächst die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht 1 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 während 30 Minuten als günstig.

Danach wurde die Siliziumplatte 6 rückseitig auf einem Drehteller 8 über dessen Flohlwelle 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 epiiiiktischen Halbleiterschicht I abgesehen wurden. Durch die Bearbeitung der Halbleiteroberfläche mit im Sinne der Halbleitertechnik reinem Material und aufgrund der hochreinen Siliziumoxidschicht 2 ist eine Verunreinigung und Zerstörung der epitaktischen Halblciterschicht 1 völlig ausgeschlossen.

F.ine weitere Verbesserung der Oberfläche der epitaktischen I lalbleiterschicht 1 wird bei dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung dadurch erzielt, daß nach der F.ntfernung 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 5 saßen. Zu diesem Zwecke kann die Halbleiterplalte 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

Patentansprüche:

I. Verfahren /um Beseitigen von pickelartig sich über die Oberfläche erhebenden Kristallwuchsstörungen von einer auf einer Halbleiterplatte epitaktisch aufgebrachten Halbleiterschicht, bei dem die pickelartigen Kristallwuchsstörungen abgebrochen und die Bruchstückchen durch eine Badbehandlung entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der epitaktischen Halbleiterschicht (J) 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 (I) 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 epiiaktischen Halbleiterschicht (1) gegen ein zumindest an der Kante (3) aus reinem Halbleitermaterial bestehendes Scherwerkzeug (4) gehalten und relativ dazu bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplatte (6) mit der epitaktischen Halbleiterschicht (1) in ein flüssiges Ätzmittel getaucht wird, welches die aus Siliziumoxid bestehende Schutzschicht (2) und im 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 Halbleiterschicht (1) aus Silizium hergestellt wird.

zugt pickelartige Kristallwuchsstörungen auf.

Es ist bekannt, daß diese pickelartigen Kristall wuchs störungen zu entfernen sind, da sie die Ursache von Störungen bei der Anwendung von Phoiomasken sind 5 so daß bei den Planardiffusionsverfahren infolge der photolithographischen Ätzprozesse Fehler in d_e Diffusionsmaskierung auftreten. Aus der genannten DT-OS 21 04 671 ist ferner bekannt, die pickelartigen Kristallwuchsstörungen unter schrägem I.ichteinfall 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 Photomaskenfehlcr wirken sich bei der Photomaskierung aller nachfolgend zu diffundierenden Halbleiterplat'.en aus, unscharfe Ränder beim photolithographischen Prozeß, Löcher in der Diffusionsmaskierung, ein erhöhter Maskenverschleiß und eine Ausbeute verminderung beim Hersteilungsverfahren sind die Folge.

Beim Verfahren der vorstehend gcnannien DT-OS 2' 04 671 werden die Kristallwuchsstörungen dadurch abgebrochen, daß gegen die beireffende Oberfläche ein flacher Teil entsprechender Härte gedrückt wird. Dies hat aber den Nachteil, daß die abgebrochenen piekekrtigen 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'