DE3738344A1 - Anlage zum einfuehren von gitterstoerstellen und verfahren dazu - Google Patents
Anlage zum einfuehren von gitterstoerstellen und verfahren dazuInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren einer Halb
leitereinrichtung, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Anlage
zum Einführen von Gitterstörstellen zum Gettern von Verunreinigungs
atomen in die Rückseitenoberfläche eines Halbleiterplättchens bzw.
einer Halbleiterwafer.
Bevorzugt gibt es kleine Verunreinigungen (wie etwa Metalle), die in
einem Halbleitersubstrat enthalten sind. Daher wird Gettern zum Bilden
einer Versetzung auf der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrates
zum Einfangen der Verunreinigungen (Metalle), die in dem gesamten
Halbleitersubstrat enthalten sind, durch Ausglühen durchgeführt, wo
durch die Oberfläche des Substrates, auf der eine Halbleiterein
richtung angebracht wird, mit weniger Verunreinigungen (Metalle) ge
halten werden kann.
Ein Verfahren des Getterns, das in einem Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitereinrichtung benutzt wird, weist z.B. ein Verfahren
des Rückseitenzerstörens zum Einführen von Gitterstörstellen in die
Rückseitenoberfläche eines Halbleiterplättchens wie Silizium oder ähn
liches auf. Dieses Verfahren sieht ein Rückseitenzerstören, wodurch
eine getternde Schicht 4 als eine Gitterstörstellenschicht gebildet
wird, durch Bürsten der Rückseitenoberfläche eines Halbleiterplätt
chens 2 oder durch Verursachen, das Teilchen (mit einem Teilchendurch
messer von ungefähr 10 µm) 3 auf das Plättchen mit Hilfe einer Quarz
bürste oder einer SiO2-Teilchensprühvorrichtung 1 auftreffen vor, wie
es schematisch in Fig. 1 gezeigt ist.
Das oben beschriebene Verfahren der Rückseitenbeschädigung weist in
sofern ein Problem auf, daß die Teilchen und die Fragmente des aufge
strahlten SiO2 oder die abgetragenen Teilchen der Quarzbürste nach
bleiben, diese werden eine Verunreinigungsquelle für das Plättchen
in nachfolgenden Schritten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Vorsehen von
Rückseitenbeschädigungen ohne Zurücklassen einer Verunreinigungsquelle
eines Plättchens vorzusehen, und insbesondere soll eine Anlage zum
Einführen von Gitterstörstellen vorgesehen werden, weiter ist es Auf
gabe ein Verfahren zur Durchführung des Einführens von Störstellen
auf einer Rückseitenoberfläche eines Halbleiterplättchens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Anlage zum Ein
führen von Gitterstörstellen in die Rückseitenoberfläche eines Halb
leiterplättchens bzw. einer Halbleiterwafer mit einer Einrichtung zum
Vorbereiten von Eisteilchen, einer Einrichtung zum Überführen der Eis
teilchen, einer Abgabeeinrichtung zum Ionisieren der Eisteilchen,
einer Einrichtung zum Beschleunigen der ionisierten Eisteilchen, und
einer Einrichtung zum Stellen eines Halbleiterplättchens, auf dem die
Gitterstörstellen erzeugt werden sollen, in den Weg der beschleunigten
Eisteilchen.
Die in der Anlage benutzten Eisteilchen zum Einführen der Gitterstör
stelle werden erfindungsgemäß durch die Einrichtung zum Vorbereiten
der Eisteilchen erzeugt, in der Abgabeeinrichtung ionisiert, in der
Beschleunigungseinrichtung beschleunigt, und dazu gezwungen, auf die
Rückseitenoberfläche des Halbleiterplättchens aufzutreffen, in der
die Gitterstörstelle einzuführen ist.
Die erfindungsgemäße Anlage zum Einführen der Gitterstörstelle ermög
licht es, daß die Eisteilchen auf die Rückseitenoberfläche des Plätt
chens mit hoher Energie auftreffen, die durch die Ionisation
und Beschleunigung der Eisteilchen erzeugt ist. Aus diesem Grund hat
die Anlage zum Einführen von einer Gitterstörstelle den Effekt, daß
eine reine, dichtere und tiefere Rückseitenzerstörung auf der Rück
seitenoberfläche des Plättchens vorgesehen werden kann.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von
den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Einfü
ren von Gitterstörstellen in die Rückseitenoberfläche
eines Halbleiterplättchens zeigt;
Fig. 2 eine Darstellung, die eine Anlage zum Einführen der
Gitterstörstelle in die Rückseitenoberfläche eines
Halbleiterplättchens auf der Basis der Erfindung dar
stellt; und
Fig. 3 eine Darstellung, die eine Anlage zum Einführen der
Gitterstörstelle in die Rückseitenoberfläche eines
Halbleiterplättchens gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird im folgenden eine Ausführungs
form der Erfindung beschrieben.
Zuerst vor allem soll das grundlegende Konzept der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Fig. 2 diskutiert werden. Eine Anlage zum Vorsehen
der Rückseitenzerstörung zum Einführen von einer Gitterstörstelle in
die Rückseitenoberfläche eines Halbleiterplättchens ist schematisch
in Fig. 2 gezeigt. Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Halbleiterplättchen
bzw. eine Halbleiterwafer, Bezugszeichen 4 bezeichnet die Rückseiten
zerstörung, Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Eisgefrierbehälter,
Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Quelle von flüssigem Stickstoff, Be
zugszeichen 13 bezeichnet flüssigen Stickstoff, Bezugszeichen 14 be
zeichnet einen Diffusor, Bezugszeichen 15 bezeichnet einen Wärme
tauscher, Bezugszeichen 16 bezeichnet eine Düse, Bezugszeichen 17 be
zeichnet eine Quelle für reines Wasser, Bezugszeichen 18 bezeichnet
Eisteilchen, Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Förderschraube, Bezugs
zeichen 20 bezeichnet einen Trichter und Bezugszeichen 21 bezeichnet
eine Schießvorrichtung.
Z.B. ist der Behälter 11, der 400×400 mm2 im Querschnitt und 120
mm in der Höhe ist, bis zu einer Höhe von 500 mm mit flüssigem Stick
stoff 13 gefüllt, das von der Quelle für flüssigen Stickstoff 12 zu
geführt ist. Auf der Oberfläche des flüssigen Stickstoffes (LN2) 13
wird eine Welle mit einer Wellenlänge von mehreren mm erzeugt durch
Strömenlassen von Stickstoffgas (GN2) von dem Diffusor 14 mit einer
Rate von 300 l/min. Dieses Stickstoffgas wird durch den Wärmetauscher
15 von der Quelle für flüssigen Stickstoff 12 zugeführt. Andererseits
wird die oben auf dem Behälter 11 vorgesehene Düse mit reinem Wasser
von einer Quelle für reines Wasser 17 mit einem Druck von 1,2 kg/cm2G
und mit einer Flußrate von 0,1 l/min versorgt, während das Stickstoff
gas mit einem Druck von 1,2 kg/cm2G und mit einer Flußrate von 4,5
Nl/min zugeführt wird. Dann wird reines Wasser in der Art eines Nebels
von der Düse 16 gesprüht. Somit verändert sich das auf eine Nebelweise
in das flüssige Stickstoff 13 gesprühte reine Wasser sofort in feine
Eisteilchen 18. Die Eisteilchen mit einer Größenordnung von 70 bis
80 µm werden unter den oben aufgeführten Sprühbedingungen erzielt,
und die Durchmesser dieser feinen Eisteilchen können auf verschiedene
Weise durch die Sprühbedingungen des reinen Wassers, durch die Aufent
haltsdauer in dem flüssigen Stickstoff und ähnliches gesteuert werden.
Die Eisteilchen 18, die so produziert sind, werden in den Trichter
20 z.B. durch die Förderschraube 19 transportiert. Dann werden die
Eisteilchen in dem Trichter 20 der Schießvorrichtung 21 zugeführt.
Diese Schießvorrichtung 21 ist z.B. ein Hochdruckgassprühsystem, und
es sprüht die Eisteilchen mit einer Rate von 0,3 l/min durch das
Stickstoffgas bei einem Druck von 5 kg/cm2G und einer Flußrate von
1 Nm3/min. Die Rückseitenbeschädigung wird durch Auftreffen dieser
gesprühten Eisteilchen auf die Rückseitenoberfläche des Halbleiter
plättchens erzeugt, wodurch die Gitterstörstelle eingeführt wird.
Folglich verbleiben die Teilchen und die abgetragenen Substanzen, die
die Ursache der Verunreinigungsquellen sind, nicht mehr in einem
folgenden Schritt, da die feinen Eisteilchen als auftreffende Teilchen
benutzt werden, die die Gitterstörstelle gemäß der Erfindung einfüh
ren. Zusätzlich können Eisteilchen, die aus einem Eis bestehen, dessen
Widerstand auf weniger als 1 MΩ × cm durch Auflösen von Kohlendioxid
gas in dem ultrareinen Wasser gesenkt ist, benutzt werden. In diesem
Fall werden Probleme wie das Absorbieren der Verunreinigung durch
statische Elektrizität zu dem Zeitpunkt des Sprühens und Auftreffens
verhindert, da das Wasser mit einem niedrigen Widerstand zum Entladen
der statischen Elektrizität dient.
Das in dem vorhergehenden beschriebene Verfahren weist jedoch insoweit
einen Nachteil auf, daß es schwierig ist, einen tiefen und dichten
Rückseitendefekt zu erzeugen wegen der Abhängigkeit der Energie in
den Eisteilchen von der Trägheitskraft durch einen Gasstrom beim
Sprühen der Teilchen in die Rückseitenoberfläche des Plättchens zum
Vorsehen des Rückseitendefektes. Somit löst die Erfindung das oben
beschriebene Problem mit Hilfe der Konstruktion der im folgenden be
schriebenen Einrichtung zum Vorsehen des Rückseitendefektes.
Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezug
nahme auf Fig. 3 diskutiert; diese zeigt schematisch die Einrichtung
zum Vorsehen des dichten und tiefen Rückseitendefektes auf der Rück
seitenoberfläche eines Halbleiterplättchens.
Das Bezugszeichen A bezeichnet eine Einrichtung zum Vorbereiten des
Eises, diese enthält die in Fig. 2 gezeigten Komponenten 11 bis 20,
Bezugszeichen 2 bezeichnet das Plättchen, Bezugszeichen 4 bezeichnet
den Rückseitendefekt, Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Abgabeein
richtung, Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Beschleunigungseinrichtung,
Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Probenkammer, Bezugszeichen 27 be
zeichnet eine Pumpe und die Bezugszeichen 28 und 29 bezeichnen
Ventile.
Der Betrieb der Anlage wird beschrieben. Zuerst wird das Ventil 28
geöffnet, und dann werden die Abgabeeinrichtung 24, die Beschleuni
gungseinrichtung 25 und die Probenkammer 26 auf einen erniedrigten
Druckpegel von 1 bis 10-6 Torr durch die Pumpe 27 gebracht. Dann wird
das Ventil 28 geöffnet und die Eisteilchen innerhalb der Einrichtung
zum Vorbereiten des Eises werden in die Abgabeeinrichtung 24 (z.B.
eine Elektronenshowereinrichtung) gesaugt. Zu dieser Zeit wird eine
Hochspannung (50 bis 500 V) an die Abgabeeinrichtung gelegt,
und die Eisteilchen werden ionisiert und durch Koronaentladung gela
den. Die geladenen Eisteilchen werden durch die Beschleunigungsein
richtung 25 beschleunigt und dazu gezwungen, auf das Halbleiterplätt
chen 2 aufzuschlagen. Der Rückseitendefekt 4 wird entsprechend dem
oben beschriebenen Verfahren erzeugt. Zusätzlich ist der Beschleuni
gungsabschnitt 25 mit einer Mehrzahl von ringförmigen Elektroden ver
sehen, die durch eine hochfrequente Wechselstromversorgung geschaltet
werden, und die Länge von jeder Elektrode in die Richtung der Bewegung
der Eisteilchen ist so gesetzt, daß sie in Abhängigkeit von der Ge
schwindigkeit der Eisteilchen einstellbar ist. Der bevorzugte Durch
messer der Eisteilchen ist hierbei 1 bis 50 µm, da Defekte größer
als die Siliziumversetzung auf dem Plättchen erzeugt würden, wenn
der Durchmesser der Eisteilchen zu groß wäre.
Eine getternde Schicht kann als eine Gitterstörstellenschicht besser
gebildet werden, indem mehr Gitterstörstellen in die Rückseiten
oberfläche des oben beschriebenen Plättchens 2 eingeführt werden
durch Einführen durch Ionenimplantation der Verunreinigungen wie
eines der Elemente, das zu den Gruppen III, IV, V und VIII oder
chemischen Verbindungen, die diese enthalten, gehört.
Weiterhin kann nicht nur Ionenimplantation, sondern auch das ge
wöhnliche Verfahren zum Einführen von Verunreinigungen wie
Diffusion zum Einführen der Verunreinigungen in die Rückseiten
oberfläche des Plättchens 2 benutzt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt ist,
sollte es klar sein, daß dieses nur zum Zwecke der Illustration
und als ein Beispiel getan ist und nicht als ein Mittel zur Be
grenzung genommen werden darf; der Inhalt und der Schutzumfang
der Erfindung wird nur durch die Ansprüche gegeben.
Claims (11)
1. Anlage zum Einführen von Gitterstörstellen in die Rückseitenober
fläche eines Halbleiterplättchens (2),
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (A) zum Vorbereiten von Eisteilchen (18),
eine Einrichtung (26, 27, 28, 29) zum Transportieren der Eisteilchen (18),
eine Einrichtung (24, 25) zum Ionisieren und Beschleunigen der Eis teilchen (18) und
eine Einrichtung zum Stellen des Halbleiterplättchens (2), auf dem die Gitterstörstellen eingeführt werden sollen, in den Weg der ioni sierten und beschleunigten Eisteilchen (18).
eine Einrichtung (A) zum Vorbereiten von Eisteilchen (18),
eine Einrichtung (26, 27, 28, 29) zum Transportieren der Eisteilchen (18),
eine Einrichtung (24, 25) zum Ionisieren und Beschleunigen der Eis teilchen (18) und
eine Einrichtung zum Stellen des Halbleiterplättchens (2), auf dem die Gitterstörstellen eingeführt werden sollen, in den Weg der ioni sierten und beschleunigten Eisteilchen (18).
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (A) zum Vorbereiten der Eisteilchen (18) eine Einrichtung (20) zum Halten der vorbereiteten Eisteilchen (18) aufweist,
daß die Einrichtung (24, 25) zum Ionisieren und Beschleunigen der Eis teilchen (18) einen Behälter (26) aufweist, dessen Innendruck ge steuert reduzierbar ist, und
daß die Einrichtung (26, 27, 28, 29) zum Transportieren der Eisteil chen (18) eine Einrichtung zum Transportieren der Eisteilchen (18) als Funktion der Druckdifferenz aufweist, die zwischen der Einrichtung (20) zum Halten der Eisteilchen (18) und dem Behälter (26) durch Re duktion des Innendruckes in dem Behälter (26) entsteht.
daß die Einrichtung (A) zum Vorbereiten der Eisteilchen (18) eine Einrichtung (20) zum Halten der vorbereiteten Eisteilchen (18) aufweist,
daß die Einrichtung (24, 25) zum Ionisieren und Beschleunigen der Eis teilchen (18) einen Behälter (26) aufweist, dessen Innendruck ge steuert reduzierbar ist, und
daß die Einrichtung (26, 27, 28, 29) zum Transportieren der Eisteil chen (18) eine Einrichtung zum Transportieren der Eisteilchen (18) als Funktion der Druckdifferenz aufweist, die zwischen der Einrichtung (20) zum Halten der Eisteilchen (18) und dem Behälter (26) durch Re duktion des Innendruckes in dem Behälter (26) entsteht.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein
richtung (24, 25) zum Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen
(18) eine Elektronenshowereinrichtung (24) aufweist.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilchendurchmesser der Eisteilchen (18) 1 bis 50 µm beträgt.
5. Verfahren zum Einführen von Gitterstörstellen in die Rückseiten
oberfläche eines Halbleiterplättchens,
gekennzeichnet durch
Vorbereiten von Eisteilchen
Transportieren der vorbereiteten Eisteilchen
Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen
Stellen des Halbleiterplättchens, in das die Gitterstörstellen einge führt werden sollen, in den Weg der beschleunigten Eisteilchen, so daß die beschleunigten Eisteilchen auf das Halbleiterplättchen auf treffen.
Vorbereiten von Eisteilchen
Transportieren der vorbereiteten Eisteilchen
Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen
Stellen des Halbleiterplättchens, in das die Gitterstörstellen einge führt werden sollen, in den Weg der beschleunigten Eisteilchen, so daß die beschleunigten Eisteilchen auf das Halbleiterplättchen auf treffen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
Einführen von Verunreinigungen in die Rückseitenoberfläche des Halb
leiterplättchens.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einfüh
ren der Gitterstörstellen in die Rückseitenoberfläche des Halbleiter
plättchens den Schritt der Ionenimplantation aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verunreinigungen zu einer der Gruppen III, IV, V oder VIII oder einer
Verbindung, die eine von ihnen einschließt, gehört.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorbereiten der Eisteilchen das Vorbereiten eines ersten Be hälters zum Halten der vorbereiteten Eisteilchen aufweist,
daß das Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen das Vorbereiten eines zweiten Behälters, dessen Druck steuerbar reduzierbar ist, auf weist,
daß das Transportieren der Eisteilchen das Einstellen des ersten Be hälters auf einen ersten Druck, das Einstellen des zweiten Behälters auf einen zweiten Druck, der niedriger als der erste Druck ist, und
das Transportieren der Eisteilchen unter Benutzung des Unterschiedes zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck aufweist.
daß das Vorbereiten der Eisteilchen das Vorbereiten eines ersten Be hälters zum Halten der vorbereiteten Eisteilchen aufweist,
daß das Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen das Vorbereiten eines zweiten Behälters, dessen Druck steuerbar reduzierbar ist, auf weist,
daß das Transportieren der Eisteilchen das Einstellen des ersten Be hälters auf einen ersten Druck, das Einstellen des zweiten Behälters auf einen zweiten Druck, der niedriger als der erste Druck ist, und
das Transportieren der Eisteilchen unter Benutzung des Unterschiedes zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck aufweist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß das Ionisieren und Beschleunigen der Eisteilchen das Benutzen
einer Elektronenshowereinrichtung aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Teilchendurchmesser der Eisteilchen 10 bis 50 µm beträgt.
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