DE3017512A1 - Vorrichtung zum gettern von in halbleiterkristallen verhandenen verunreinigungen - Google Patents
Vorrichtung zum gettern von in halbleiterkristallen verhandenen verunreinigungenInfo
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Description
-
- Vorrichtung zum Gettern von in Halbleiterkristallen vor-
- handenen Verunreini un en Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Vorrichtung zum Gettern von Verunreinigungen in Halbleiterkristallscheiben, in denen Strukturen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiterschaltkreisen erzeugt sind und bei denen die Getterung bevorzugt von der Rückseite der Halbleiterkristallscheibe her erfolgt Aus der DE-OS 28 29 983 ist ein Verfahren zum Gettern von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiterschaltkreisen bekannt, bei dem durch Bestrahlen der Rückseite einer Halbleiterkristallscheibe mit intensiven Laserlichtpulsen Versetzungslinien erzeugt werden, die in einem nachfolgenden Hochtemperaturprozeß als Senken für Verunreinigungen wirken.
- Es wurde festgestellt, daß zur Erzeugung einer hohen Versetzungsliniendichte insbesondere große laterale Temperaturgradienten wirksam sind. Diese können z. B.
- durch Abrastern der Rückseite der Kristallscheibe mit einem intensiven, feinfokussierten und gepulsten oder nicht gepulsen Laserstrahl erzeugt werden. Diese Verfahrensweise ist jedoch zeitlich relativ langsam; sie erfordert für jede Kristallscheibe einige Minuten.
- Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, welche eine einfache und schnelle Verfahrensweise zur Getterung der Verunreinigungen in Halbleiterkristallscheiben erlaubt und zudem noch mit dem Herstellprozeß bei der Erzeugung der Halbleiterstrukturen kompatibel ist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: a) einen die Halbleiterkristallscheibe aufnehmenden Trägerkörper, b) eine, Energiepulse erzeugende, in axiale#r Richtung zum Trägerkörper angeordnete Strahlungsquelle und c) ein in den Strahlengang zwischen Halbleiterkristallscheibe und Energiequelle gebrachtes, Interferenzen erzeugendes Element, welches entsprechend der verwendeten Wellenlänge der Energiestrahlen im Strahlengang so angeordnet ist, daß auf der Halbleiterkristallscheibe feine und beliebige Interferenzfiguren in der Größenordnung der verwendeten Wellenlänge entstehen.
- Durch die eng beieinanderliegenden Interferenzextrema wird aufgrund der damit verbundenen extremen Temperaturgradienten eine außerordentlich hohe Defektdichte, d. h.
- Versetzungsliniendichte auf der Oberfläche, d. h. Rückseite der Halbleiterkristallscheibe erzeugt. Nur im Interferenzverfahren ist die durch die Welleneigenschaft des Lichtes gegebene theoretische Grenze der Temperaturgradienten erreichbar.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, als Energiequelle einen Riesenimpulslaser mit einer bevorzugten Emissionsdauer im nsec-Bereich zu verwenden. Dadurch kann die Halbleiterkristallscheibe ganzflächig und ausreichend mit einem einzigen Puls beaufschlagt werden, so daß die Bearbeitungszeit pro Kristallscheibe nur durch die Ladezeit des Lasers bestimmt wird, welche bevorzugt im Bereich von einigen Sekunden oder weniger liegt.
- Es ist aber auch möglich, einen Gaslaser auf der Basis Helium-Neon, Argon, C02, Jod oder Eximer-Laser oder einen Festkörperlaser, vorzugsweise einen Rubinlaser oder Nd:YAG-Laser (Nd:YAG = Abkürzung für Nedym:Yi#trium-Aluminium-Granat) zu verwenden.
- Desgleichen können auch zur Erzeugung hoher Energien rasche Elektronen eingesetzt werden, wobei die Energiequelle aus einem Elektronenstrahlgerät, vorzugsweise einem Elektronenblitzgerät besteht. Eine weitere Möglichkeit ist durch die Verwendung einer Hochdruckblitzentladungslampe gegeben.
- In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, als Interferenzen erzeugendes Element z. Bo ein Biprisma oder einen Fresnelschen Doppelspiegel im Strahlengang anzuordnen, welches ein Streifenmuster auf dem bestrahlten Objekt erzeugt.
- Interferenzfiguren in der Größenordnung der insbesondere einem Laser zugeordneten Lichtwellenlänge können auch durch den Einbau eines optischen Parallel-Strichgitters, Kreuzstrichgitters oder Punktkrauzgitters entstehen.
- Weitere Möglichkeiten bieten Punkt-Beugungskreisscheiben oder Beugungsrechteckscheiben.
- Das die Interferenzen erzeugende Element kann auch aus einer z. B. mit kleinen Glaskugeln eines Durchmessers im /um Bereich versetzten, lichtdurchlässigen Platte bestehen (siehe Figur 2).
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben und näher erläutert.
- Figur 1 zeigt schematisch, wie die, die erfindungsgemäße Vorrichtung bildenden, einzelnen Geräte zuein- ander angeordnet sind.
- Figur 2 zeigt in Perspektive das die Interferenzfiguren erzeugende Element in Form eines Punktstreugitters.
- In Figur 1 ist die Energiequelle mit 1 bezeichnet, welche im Ausführungsbeispiel aus einem Riesenimpulslaser besteht. Aus ihr wird ein Laserlichtpuls 2 durch eine, im Abstand a befindliche Glasplatte 3, welche entsprechend Figur 2 mit im Abstand c1 und c2 angeordneten Glaskugeln 4 mit einem Durchmesser größer als die-eingesetzte Lichtwellenlänge , also in unserem Beispiel etwa-5 /um besetzt ist, geleitet. Durch die Beugung-an den Glaskugeln 4 entstehen interferenzfahige Lichtquellen, welche Interferenzlinien in der Größenordnung der Laserlichtwellenlänge t x = 1 /um) auf der, auf dem im Abstand b entfernten Trägerkörper 5 angeordneten Halbleiterkristallscheibe 6, welche z. B. aus einer integrierte Schaltkreise enthaltenden Siliziumscheibe besteht, erzeugt.
- Die Energiedichte des Laserstrahls 2 wird für Silizium auf einen Bereich von z. B. 10 Joule/cm2 eingestellt.
- Die Pulsdauer liegt bei etwa-20 nsec. Die Laserbestrahlung wird jeweils vor den die zu getternden Verunreinigungen erzeugenden Prozeßschritten durchgeführt. Die durch die Laserstrahlung hervorgerufenen Interferenzextrema erzeugen, bedingt durch den großen lateralen Temperaturgradienten, gestörte Kristallbereiche, die dann schon während des Prozeßschrittes, z. B. einer Diffusion bei hohen Temperaturen, zur Getterung dienen.
- Die Getterschicht weist bei der angegebenen Energiedichte und Pulsdauer der Laserstrahlung eine Dicke von 1 - 2-/um auf.
- In Figur 2 ist, die Glaskugeln 4 im Abstand c = 10 1cm enthaltende Glasplatte 3 abgebildet. Der Abstand c ergibt sich aus folgender Berechnung: Dabei bedeutet h die Laufzahl der Beugungsordnung = 1 ?¼die Wellenlänge des Laserlichtes = 10 cm(= 1 /um) c19 c2 = Abstand der Beugungspunkte im Gitter)°C = Richtungs-) winkel der Beugungsmaxima b = Abstand: Beugungsgitter zu Objekt.
- Der Abstand der Beugungspunkte (Glaskugeln 4) beträgt 1 mm bei einem Abstand zwischen Beugungsgitter zu Objekt von 1 cm. Der Abstand der Beugungsmaxima ergibt sich zu 10 1um. Der Abstand a kann beliebig gewählt werden, vorzugsweise beträgt er 20 cm.
- Anstelle der in Figur 1 und 2 verwendeten Glaskugelplatte 3 können auch die Laserblitze durch ein Biprisma (= Prisma mit einem Keilwinkel nahe 1800C) zur Erzeugung von interferenzfähigen, kohärenten, virtuellen Lichtquellen geleitet werden.
- 9 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite
Claims (9)
- Patentans#rüche.22 Vorrichtung zum Gettern von Verunreinigungen in Halbleiterkristalischeiben, in denen Strukturen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiterschaltkreisen erzeugt sind und bei denen die Getterung bevorzugt von der Rückseite der Halbleiterkristallscheibe her erfolgt, g e k e n n z e i c h n e t durch a) einen die Halbleiterkristallscheibe aufnehmenden Trägerkörper, b) eine, Energiepulse erzeugende, in axialer Richtung zum Trägerkörper angeordneten Strahlungsquelle und c) ein in den Strahlengang zwischen Halbleiterkristallscheibe und Energiequelle gebrachtes, Interferenzen erzeugendes Element, welches entsprechend der verwendeten Wellenlänge der Energiestrahlen im Strahlengang so angeordnet ist, daß auf der Halbleiterkristallscheibe feine und beliebige Interferenzfiguren in der Größenordnung der verwendete;i Wellenlänge entstehen.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Energiequelle ein Riesenimpulslaser mit einer Emissionsdauer im nsec-Bereich ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Energiequelle aus einem Gaslaser auf der Basis Helium-Neon, Argon, C0 Jod oder aus einem Eximer-Laser besteht.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Festkörperlaser, vorzugsweise ein Rubinlaser, oder Nd:YAG-Laser, verwendet ist
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Energiequelle aus einer Hochdruckblitzentladungslampe oder einem Elektronenstrahler, vorzugsweise einem Elektonenblitzgerät, besteht.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ein Biprisma als Interferenzen erzeugendes Element.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Interferenzelement aus einem optischen Parallel-Strichgititer, Kreuzstrichgitter oder Punktkreuzgitter besteht.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Interferenzelement aus einer, mit Glaskugeln mit Durchmessern im um Bereich versetzten, lichtdurchlässigen Platte besteht.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch-1 bis 8, d a d-u r c h g e k e n n z e- i c h n e t , daß die Interferenzelemente aus äquivalenten Reflexions- oder Spiegelelemente bestehen.
Priority Applications (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0251280A2 (de) * | 1986-06-30 | 1988-01-07 | Nec Corporation | Laserverfahren zur Getterung für Halbleiterscheiben |
| CN104538493A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 常州天合光能有限公司 | 提升晶体硅光伏电池转换效率的方法 |
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| DE1202898B (de) * | 1963-04-12 | 1965-10-14 | Westinghouse Electric Corp | Zylindrische Blitzlichtlampe |
| DE1906203A1 (de) * | 1968-02-08 | 1969-11-20 | Ibm | Verfahren zur Realisierung von Diffusionsvorgaengen unter Anwendung eines Laserstrahles als Waermequelle,insbesondere zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
| DE1444501B2 (de) * | 1962-08-03 | 1971-10-21 | Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg | Verfahren zum gettern eines halbleiterkoerpers |
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1980
- 1980-05-07 DE DE19803017512 patent/DE3017512A1/de not_active Withdrawn
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| Weber - Herziger - Laser: Grundlagen und Anwendungen, Weinheim 1972, S. 98-101, 123, 124, 134-139 * |
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