DE3910185C2

DE3910185C2 - Siliziumplättchen mit hervorragendem Gettervermögen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE3910185C2
Application number: DE19893910185
Authority: DE
Inventors: Masaharu Tachimori; Hideo Araki; Kazunori Ishizaka
Original assignee: Nippon Steel Corp; NSC Electron Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Siltronic Japan Corp
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: DE3910185A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Siliziumplättchen mit hervorragendem Gettervermögen und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung wie beispielsweise aus der US 4 053 335 bekannt. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Siliziumplättchen mit hervorragendem Gettervermögen für Elektronik-Einheiten, wie integrierte Schaltkreise, und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Wenn bei der Herstellung integrierter Schalteinheiten auf Siliziumplättchen Mängel, verunreinigende Substanzen oder Verunreinigungen in dem Oberflächenteil des Sili ziumplättchens, worauf diese Einheiten gebildet werden, vorhanden sind, oder wenn diese in diesen Oberflächen teil eingebracht werden, rufen sie das Phänomen eines übermäßigen Stromverlustes hervor und beeinflussen die Ausbeute annehmbarer Einheiten von der Fertigungs linie ernsthaft. Diese schädlichen Mängel, verunreini genden Substanzen und Verunreinigungen können in einem bestimmten Maß von den diese Einheit bildenden Bereichen auf unschädliche Bereiche im Trägermaterial verschoben werden. Diese Tatsache wurde im technischen Bereich erkannt. Im technischen Bereich der Elektronikindustrie werden dieses Verfahren und das Verfahren zur Dispersion und zum Einschluß dieser Mängel, verunreinigenden Sub stanzen und Verunreinigungen, die in den aktiven Bereichen dieser Einheit vor und während der Herstellung der Einheit auftreten, als "Getterung" bezeichnet.

Das Verfahren, das Silangas in Gegenwart des Silizium plättchens einer thermischen Zersetzung unterzieht, wodurch auf dem Siliziumplättchen ein Dampfphasen-Wachstum einer polykristallinen Silizium schicht hervorgerufen wird, um dem Siliziumplättchen das Gettervermögen zu verleihen, ist in der Technik bekannt [JP 58-138 035 A, JP 59-186 331 A und US 4 053 335].

Übrigens wird die Getterung mit der polykristallinen Siliziumschicht durch die Tatsache erfüllt, daß die in dem Siliziumkristallplättchen vorhandenen Verunreini gungen in den Korngrenzflächen des polykristallinen Siliziums eingeschlossen werden. Zur Erhöhung des Gettervermögens ist es erforderlich, daß die Polysili ziumschicht in engem Kontakt mit dem Substrat aus Ein kristallsilizium gebildet wird, und darüber hinaus sollte die Polysiliziumschicht eine große Korngrenz oberfläche aufweisen. Damit die Korngrenzfläche reich lich groß wird, ist es erforderlich, daß die einzelnen Kristallkörner klein und einheitlich sind.

Bei dem in der US 4 053 335 beschriebenen Siliziumplättchen wird im Beispiel 1 erläutert, daß, wenn eine Seitenhälfte des Oxidfilms mit 270 nm (2700 Å) Dicke, der auf der Rückseite des Siliziumplättchens ausgebildet ist, wegge ätzt wurde, auf der Rückseite des Siliziumplättchens ein 1,6 µm dicker Polysiliziumfilm überlagert wurde, und das so behandelte Siliziumplättchen in bezug auf Effektivi tät des Getterverfahrens durch Verringerung der Strom verluste der MOS-Kondensatoren ausgewertet wurde, der Stromverlust auf der Seite mit dem weggeätzten Oxidfilm etwa um zwei Größenordnungen verringert wurde. Beispiel 1 beinhaltet deutlich, daß die Abwesenheit des Oxidfilms zwischen dem Siliziumsubstrat und dem Polysiliziumfilm eine wesentliche Forderung ist, um die Getterwirksamkeit zu erhalten.

Dieses Beispiel wurde wie folgt wiederholt. Eine Probe eines Siliziumplättchens wurde in 1%ige Fluorwasser stoffsäure getaucht, um den Oxidfilm auf der Oberfläche des Siliziumplättchens wegzuätzen und die darunterlie genden Oberflächen des einkristallinen Siliziums freizulegen. Um zu verhindern, daß auf der Oberfläche des Plättchens ein Oxidfilm wächst, wurde es in einen Niederdruckofen zur chemischen Aufdampfung (LPCVD) gegeben, der bei Raumtemperatur mit Stickstoffgas gespült wurde, das mit einer Strömungsmenge von 20 l/min hindurchgeleitet wurde. Danach wurde das Ofeninnere, das das Plättchen beinhaltet, auf 40 Pa evakuiert und von Raumtemperatur auf 650°C erwärmt, wobei die Stickstoffgasströmung bei behalten wurde, die mit einer Menge von 0,5 l/min zuge führt wurde. Als die Temperatur 650°C erreichte, wurde dem Ofen Silangas in einer Menge von 0,35 l/min zuge führt, das von der Stickstoffgasströmung getragen wurde, die mit einer Menge von 0,5 l/min 120 min lang zugeführt wurde, um auf der Oberfläche des Siliziumplättchens einen Polysiliziumfilm aufzutragen. Nach der Auftrags behandlung wurde die Oberfläche des Siliziumplättchens unter einem optischen Mikroskop und einem Rasterelektro nenmikroskop geprüft. Diese Prüfung offenbarte, daß absolut kein oder nur ein teilweises Wachstums des Poly siliziumfilms auf der Oberfläche des Siliziumplättchens auftrat. Bei einer gründlicheren Prüfung der Oberfläche, die das teilweise Wachstum des Polysiliziumfilms auf wies, wurde gefunden, daß Partikel, die innerhalb des evakuierten Ofens erzeugt wurden, am geätzten Teil hafteten oder auf dem Teil, an dem Teilchen in der Flüs sigkeit hafteten, wenn der Oxidfilm mit Fluorwasser stoffsäure weggeätzt wurde, ein Polysiliziumfilm ge wachsen war. Diese Beobachtung kann durch das Postulat logisch erklärt werden, daß auf der Oberfläche des Siliziumplättchens, von der der Oxidfilm weggeätzt wurde, um die darunterliegende Oberfläche des Ein kristallsiliziums freizulegen, kein Wachstum des Poly siliziumfilms gestattet ist, da die CVD-Reaktion epitaktischer Natur ist, während nur in dem Teil, der mit Partikeln bedeckt ist, der Polysiliziumfilm in Form einer Insel wächst.

Durch dieses in der offengelegten japanischen Patentan meldung JP 58-138 035 A beschriebene Verfahren wird kein ausreichendes Gettervermögen erhalten, da die Poly siliziumschicht direkt auf der Oberfläche des Substrats des Einkristallsiliziums gebildet wird.

Durch das Verfahren der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 59-186 331 A wird die auf der Oberfläche des Substrats des Einkristallsiliziums ge bildete Polysiliziumschicht mit Sauerstoff dotiert. Dieses Dotieren mit Sauerstoff verschlechtert jedoch eher das Gettervermögen, das durch die Polysilizium schicht hervorgerufen werden soll.

Auch mit dem Verfahren, das in der US 46 08 096 beschrieben ist, läßt sich kein Siliziumplättchen herstellen, das sich durch ein besonders gutes Gettervermögen auszeichnet.

Es ist folglich Aufgabe dieser Erfindung, ein Silizium plättchen, das ein hervorragendes Gettervermögen auf weist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Siliziumplättchen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die obengenannte Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumplättchens gemäß Patentanspruch 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Siliziumplättchens bzw. des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Da bei diesem Verfahren die Polysiliziumschicht durch das Medium des Siliziumoxidfilms, der eine bestimmte Dicke aufweist, auf dem Substrat des einkristallinen Siliziums gebildet wird, zeichnet sich die Polysilizium schicht durch Haftvermögen und Homogenität aus, und die einzelnen Kristallkörner der Polysiliziumschicht weisen eine geringe und einheitliche Größe auf. Verglichen mit dem herkömmlichen Siliziumplättchen, das nur aus der Polysiliziumschicht gebildet wird, zeigt das erfindungs gemäße Siliziumplättchen ein stark erwünschtes Getter vermögen, da die Korngrenzfläche groß ist. Dieses Sili ziumplättchen kann folglich als Material verwendet wer den, das die Herstellung sehr dichter IC-Einheiten mit hoher Ausbeute gestattet.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Siliziumplättchen mit hervorragendem Gettervermögen um faßt ein Substrat aus einkristallinem Silizium, einen auf einer Oberfläche des Substrats gebildeten Siliziumoxid film mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,8 nm (1 bis 8 Å) und eine auf dem Siliziumoxidfilm gebildete Polysiliziumschicht.

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Substrat des einkristallinen Siliziums wird hergestellt, indem die Oberfläche des Substrats von einkristallinem Silizium fein geschliffen wird und diese feingeschliffene Oberfläche anschließend einer chemischen Ätzbehandlung unterzogen wird, wodurch eine Oberflächenschicht von nicht mehr als einigen Zehnteln µm Dicke entfernt wird und eine ge schliffene Oberfläche hervorgerufen wird. Dieses Sub strat weist eine Dicke im Bereich von 200 bis 2000 µm, vorzugsweise 300 bis 1000 µm, auf.

Der auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums gebildete Siliziumoxidfilm weist eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,8 nm (1 bis 8 Å), vorzugsweise 0,1 bis 0,5 nm (1 bis 5 Å), auf. Solange der auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums gebildete Siliziumoxidfilm eine Dicke von mindestens 0,1 nm (1 Å) aufweist, wird die Polysiliziumschicht, die auf dem Siliziumoxidfilm aufgebracht werden soll, über die gesamte Oberfläche des Substrats einheitlich und mit hohem Haftvermögen gebildet. Wenn die Dicke des Sili ziumoxidfilms weniger als 0,1 nm (1 Å) beträgt, wird die Polysiliziumschicht uneinheitlich mit schlechtem Haft vermögen gebildet, und die Polysiliziumkörper sind über mäßig groß. Wenn umgekehrt die Dicke des Siliziumoxid films 0,8 nm (8 Å) übersteigt, wird das Gettervermögen verschlechtert, da der Siliziumoxidfilm durch die Wan derung von Verunreinigungen aus dem Substrat des Ein kristallsiliziums in die Polysiliziumschicht gestört wird. Folglich ist es erwünscht, daß die Dicke des Siliziumoxidfilms im Bereich von 0,1 bis 0,8 nm (1 bis 8 Å) liegt.

Damit der Siliziumoxidfilm wirksam auf der Substratober fläche des einkristallinen Siliziums gebildet wird, wird das Substrat des einkristallinen Siliziums mit verdünnter Fluor wasserstoffsäure behandelt, um Oxide und verfärbende bzw. verschmutzende Substanzen zu entfernen, die an dessen Oberfläche haften, danach wird mit entionisiertem Wasser gespült und weiterhin getrocknet. Danach wird das Substrat des einkristallinen Siliziums in einer Atmosphäre eines Gases, das molekularen Sauerstoff enthält, oder in einer Dampfatmosphäre erwärmt, um den Siliziumoxidfilm darauf zu bilden. Das für diesen Zweck verwendbare Gas, das molekularen Sauerstoff enthält, umfaßt z. B. reines Sauerstoffgas, eine Mischung von Sauerstoffgas mit einem Inertgas, Luft und mit Sauerstoff angereicherte Luft. Die Bildung des Siliziumoxidfilms kann andererseits er reicht werden, indem das Substrat des einkristallinen Sili ziums in Sauerstoffplasma belassen wird. Alternativ kann sie durch Tauchen eines Monosiliziumsubstrats in ein oxidierendes chemisches Mittel erreicht werden, oder indem das Substrat einer anodischen Oxidation unterzogen wird. Die wirksam für diesen Zweck verwendbaren oxidie renden chemischen Mittel umfassen z. B. Salpetersäure, Dichromate oder Salze davon, Permanganate oder Salze davon, Perchloride oder Salze davon und eine wäßrige Wasserstoffperoxidlösung. Die Dicke des Siliziumoxid films hängt von den Oxidationsbedingungen ab. Wenn der Siliziumoxidfilm z. B. durch Erwärmen des Substrats des einkristallinen Siliziums in Luft bei einem Druck von 9,81 × 10⁴ Pa (1 at) gebildet wird, weisen die Wachstumsgeschwindigkeit des Oxidfilms und die Tempera tur des Substrats des einkristallinen Siliziums den folgenden Zusammenhang auf:

Um die Bildung des Oxidfilms in Luft durchzuführen, wird folglich das Substrat während eines Zeitraums im Bereich von 2 bis 100 min, vorzugsweise 2 bis 50 min bei einer Temperatur im Bereich von 300 bis 700°C, vorzugsweise 300 bis 500°C erwärmt.

Die hier betrachtete Dicke des Siliziumoxidfilms stellt eine Größenordnung dar, die mit einem Ellipsometer ge messen wird. Diese Messung wird unmittelbar nach der Behandlung des Substrats des einkristallinen Siliziums zur Oxidation, und zwar vor der Bildung der Polysilizium schicht, durchgeführt. In diesem Fall wird der Nullpunkt, der wie nachfolgend festgelegt wird, von der Skala sub strahiert, die auf dem Ellipsometer abgelesen wird. Das Substrat des einkristallinen Siliziums wird in eine wäßrige 1%ige Fluorwasserstoffsäurelösung getaucht, um den na türlichen Oxidfilm von der Oberfläche zu entfernen, danach in entionisiertem Wasser gespült, der Schleuder trocknung unterzogen und unmittelbar danach der Messung mit dem Ellipsometer unterzogen. Der durch diese Messung erhaltene Zahlenwert wird als Nullpunkt genommen. Es wird angenommen, daß der Oxidfilm einen Brechungsindex von 1,460 aufweist.

Auf dem Siliziumoxidfilm wird eine Polysiliziumschicht gebildet. Die Dicke der Polysiliziumschicht liegt im Bereich von 100 nm (1000 Å) bis 5 µm, vorzugsweise von 500 nm (5000 Å) bis 1,5 µm. Die Kristallkörner dieser Schicht weisen einen Durchmesser auf, der 2 µm nicht übersteigt und vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,5 µm liegt.

Die Bildung der Polysiliziumschicht auf dem Silizium oxidfilm wird durchgeführt, indem das Substrat des einkristallinen Siliziums in einer Atmosphäre aus gasförmigem Silan, verdünnt mit Stickstoffgas oder Argongas, z. B. bei einer Temperatur im Bereich von 570 bis 800°C, vorzugsweise 580°C bis 700°C während eines Zeitraums im Bereich von 0,1 bis 7 h, vorzugsweise 0,3 bis 2 h, unter Vakuum oder bei atmosphärischem Druck erwärmt wird. Die Behandlung dieser Art kann durch das CVD-Ver fahren bei geringem Druck durchgeführt werden. Die in dieser Erfindung verwendbaren Silane umfassen z. B. Monosilan (SiH₄), Dichlorsilan (SiH₂Cl₂) und Monochlorsilan (SiH₃Cl).

In dem nach oder vorliegenden Erfindung hergestellten Siliziumplättchen wird die Polysiliziumschicht mit ein heitlicher Dicke und hervorragendem Haftvermögen gebil det, da der eine spezifische Dicke aufweisende Silizium oxidfilm auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums gebildet wird. Der Siliziumoxidfilm zeigt zahllose Kerne, die für das Wachstum der poly kristallinen Siliziumschicht erforderlich sind. Da ohne den Siliziumoxidfilm die Polysiliziumschicht mit verun reinigenden Partikeln als Kerne in Form von Inseln wächst, mangelt es der Wachstumsgeschwindigkeit im all gemeinen an Deutlichkeit, das Wachstum in Form von Inseln verläuft bei einer Geschwindigkeit von einigen Hundertstel nm/min (Zehnteln Å/min) bzw. bei im wesentlichen ver nachlässigbarer (nicht meßbarer) Geschwindigkeit. In Gegenwart des Siliziumoxidfilms wächst die Polysilizium schicht bei einer hohen Geschwindigkeit von 15 nm/min (150 Å/min). Bei der in Form von Inseln wachsenden Poly siliziumschicht, da der Siliziumoxidfilm fehlt, liegt die kristalline Korngröße im Bereich von 3 bis 10 µm. Bei der Polysiliziumschicht des erfindungsgemäßen Sili ziumplättchens sind die Kristallkörner einheitlich und so klein, daß sie ungefähr im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm liegen (durch TEM-Querschnittsbeobachtung bestimmt). Selbst wenn auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums eine leichte Verunreinigung vorhan den ist, ist diese Markierung dieser Verunreinigung nach der Bildung der Polysiliziumschicht nicht länger sicht bar, da der Oxidfilm zahllose Kerne zum Wachstum der Polykristalle liefert.

Wenn das erfindungsgemäße Siliziumplättchen z. B. zur Herstellung einer IC-Einheit verwendet wird, bewirkt die Wärmebehandlung, die am Beginn des Verfahrens bei einer Temperatur oberhalb 900°C durchgeführt wird, daß der Siliziumoxidfilm agglomeriert und in viele Oxidpartikel umgewandelt wird und evtl. aufhört zu existieren, und gestattet, daß das Substrat des einkristallinen Siliziums und die Polysiliziumschicht in direkten Kontakt miteinander kommen.

In der vorliegenden Erfindung wird das Gettervermögen wie folgt bestimmt.

Das Siliziumplättchen wird hergestellt, indem der Siliziumoxidfilm auf einer Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums gebildet wird, auf diesem Film eine Polysiliziumschicht überlagert wird und die verbleibende Oberfläche des Substrats zu einer spiegelnden Oberfläche poliert wird. MOS-Kondensatoren werden hergestellt, indem die spiegelnde Oberfläche reinem Sauerstoffgas ausgesetzt wird, das auf 1000°C erwärmt wurde, wodurch auf der spiegelnden Oberfläche ein Oxidfilm von etwa 30 nm (300 Å) Dicke gebildet wird und danach durch Vakuumbeschichtung auf dem Oxidfilm scheibenförmige Aluminiumelektroden mit 1 mm Durchmesser und 500 nm (5000 Å) Dicke gebildet werden. Danach wird die Generationslebensdauer (generation life time) der Minoritätsladungsträger der MOS-Kondensatoren geprüft. Das Gettervermögen des Siliziumplättchens wird auf dem Maßstab dieser Generationslebensdauer ausgewertet. Zur Information über die Messung der Generationslebensdauer der Minoritätsladungsträger wird auf "MOS Physics and Technology" (John Wiley & Sons, 1982) von E. H. Nicollian und J. R. Brews, Seiten 409-422 und 642-643 Bezug genommen. Die Generationslebensdauer der Minoritätsladungsträger wird verringert, wenn das Siliziumsubstrat mit metallischer Verun reinigung verunreinigt ist. Die Generationslebensdauer wird verbessert und verlängert, wenn diese metallische Verun reinigung der Getterung unterzogen wurde. Da MOS-Konden satoren im allgemeinen beim Herstellungsverfahren einer Oxidationsbehandlung unterzogen werden, kann die Stelle dieser Behandlung nicht vollständig vor spontaner Verun reinigung mit einer kleinen Spurenmenge einer metalli schen Verunreinigung aus der Umgebungsluft bewahrt wer den. Wenn eine Vielzahl von Siliziumsubstraten mit un terschiedlichem Gettervermögen gleichzeitig behandelt werden, zeigen sie folglich proportionale Unterschiede der Generationslebensdauer der Minoritätsladungsträger und gestatten einen relativen Vergleich ihres Gettervermö gens.

Beispiele 1 bis 4

Ein Substrat von einkristallinem Silizium mit 600 µm Dicke wurde in eine wäßrige 1%ige Fluorwasserstoffsäure lösung getaucht, um den an der Oberfläche haftenden natürlichen Oxidfilm zu entfernen, danach in entioni siertem Wasser gespült und mit einem Schleudertrockner getrocknet. Unmittelbar am Ende der Trocknungsbehandlung wurde das einkristalline Silizium-Substrat in einen Elektroofen gegeben, der mit Luft von 400°C gefüllt war, und dort während unterschiedlicher Zeiträume von 7, 22, 36 oder 43 min belassen, um darauf einen Siliziumoxidfilm mit unterschiedlicher Dicke von 0,1 nm (1 Å), 0,3 nm (3 Å), 0,5 nm (5 Å) oder 0,6 nm (6 Å) zu bilden. Danach wurde das Substrat mit dem LPCVD-Verfahren behan delt, wobei die thermische Zersetzung von Silan(SiH₄)-Gas angewendet wurde, das von Stickstoffgas mit 650°C getragen wurde, um auf dem Siliziumoxidfilm eine Poly siliziumschicht von etwa 1 µm Dicke zu bilden.

Das folglich erhaltene Plättchen hatte auf jeder Ober fläche eine polykristalline Siliziumschicht und einen Siliziumoxidfilm. Eine Oberfläche dieses Plättchens wurde abgerieben, um die polykristalline Siliziumschicht und den darunterliegenden Siliziumoxidfilm zu entfernen und das Substrat des einkristallinen Siliziums freizulegen. Die abgeriebene Oberfläche wurde weiter poliert, um ihr eine spiegelnde äußere Beschaffenheit zu verleihen. Auf dieser spiegelnden Oberfläche des so hergestellten Plättchens wurde ein MOS-Kondensator der oben beschrie benen Art gefertigt und in bezug auf die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger geprüft. Das Gettervermögen des Siliziumplättchens wurde auf der Basis dieser Lebens dauer ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Die Beobachtung des Siliziumplättchens unter einem optischen Mikroskop und einem Rasterelektronenmikroskop ergab, daß die Wachstumsgeschwindigkeit der polykristal linen Siliziumschicht 15 nm/min (150 Å/min) betrug und der Durchmesser der Kristallkörner im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm lag. Wenn das Siliziumplättchen in einen dunklen Raum gegeben und unter einem Lichtstrahl beobachtet wurden wurde absolut kein weißes Muster nach gewiesen, das durch das teilweise Wachstum der poly kristallinen Siliziumschicht hervorgerufen wird.

Kontrolle 1

Ein Siliziumplättchen wurde nach dem Verfahren von Bei spiel 1 erhalten, wobei die Bildung des Silizium oxidfilms auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Siliziums weggelassen wurde. Nach dem Verfahren der Beispiele 1 bis 4 wurde das Gettervermögen des Siliziumplättchens geprüft, das die Polysiliziumschicht auf der Oberfläche des Substrats des einkristallinen Sili ziums aufwies. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Wenn dieses Siliziumplättchen unter einem optischen Mikroskop und einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wurde, stellte sich heraus, daß die Polysiliziumschicht in Form von Inseln bei einer Geschwindigkeit von einigen Hundertstel nm/min (Zehnteln Å/min) wuchs und tatsächlich nirgendwo ein nennenswertes Wachstum erreicht wurde. Die Wachstumsgeschwindigkeit konnte nicht allgemein definiert werden, da die Poly siliziumschicht mit verunreinigenden Partikeln als Kern wuchs. Wo diese Schicht in Form von Inseln wuchs, hatten die Kristallkörner einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 10 µm. Wenn dieses Siliziumplättchen in einen dunklen Raum gegeben und mit einem Lichtstrahl beobach tet wurde, zeigte es weiße Muster, die Sternen, Inseln oder Schlieren einer Flüssigkeit ähnelten. Die Sterne waren die der Polysiliziumschicht, die um die Partikel herum wuchs, die im LPCVD-Ofen erzeugt wurden, die Inseln waren entweder Ansammlungen der obengenannten Sterne oder die der Polysiliziumschicht, die um die Kontaktpunkte zwischen dem Siliziumplättchen und dem Schiffchen (einer Quarzbefestigung für das Plättchen) wuchsen, und die Schlieren der Flüssigkeit waren die der Polysiliziumschicht, die um die Partikel wuchs, die auf der Plättchenoberfläche geblieben waren, nachdem das Plättchen geätzt wurde, um das auf dem Plättchen haften de Oxid zu entfernen, mit entionisiertem Wasser gespült wurde und aus dem Spülbad gehoben wurde. Weiße Muster einer oder der anderen Sorte wurden auf 95 bis 100 Pro ben der Siliziumplättchen gefunden, die in der oben beschriebenen Weise im LPCVD-Ofen behandelt wurden. Auf den Siliziumplättchenproben, die kein weißes Muster auf wiesen, wurde keine Ablagerung der Polysiliziumschicht nachgewiesen.

Kontrolle 2

Ein Siliziumplättchen wurde nach dem Verfahren der Beispiele 1 bis 4 erhalten, außer daß die Dicke des Siliziumoxidfilms auf 1 nm (10 Å) geändert wurde. Das Gettervermögen dieses Siliziumplättchens wurde in glei cher Weise geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 wird klar ersichtlich, daß die erfindungs gemäßen Siliziumplättchen (Beispiele 1 bis 4) größere Werte der Generationslebensdauer der Minoritätsladungsträ ger aufwiesen, als der herkömmliche Gegentyp (Kontrolle 1). Darüber hinaus traten bei dem Siliziumplättchen der Kontrolle 1, bei dem im Verlauf kein Siliziumoxidfilm gebildet wurde, auf dem Substrat des einkristallinen Sili ziums Teile, die das Wachstum der Polysiliziumkörner gestatten, und Teile auf, die dieses Wachstum nicht gestatten, und die Kristallkörner wiesen einen durch schnittlichen Durchmesser von nicht weniger als 3 µm und teilweise größer als 10 µm auf. Demgegenüber wuchsen im Fall der Siliziumplättchen der Beispiele 1 bis 4, in die die Siliziumoxidfilme von größer 0,1 nm (1Å) einge arbeitet waren, polykristalline Siliziumkörner über die gesamte Oberfläche des Substrates des einkristallinen Siliziums. Diese Kristallkörner waren einheitlich und wiesen einen Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm auf.

Bezugsbeispiel

Das in Beispiel 1 hergestellte Siliziumplättchen, das mit dem Siliziumoxidfilm von 0,5 nm (5 Å) Dicke und der Polysiliziumschicht von 1 µm Dicke versehen war, wurde 2 h lang in einer Dampfatmosphäre von 900°C oxidiert. Es wurde im Schnitt unter einem Durchstrahlungs-Elektro nenmikroskop beobachtet, und gleichzeitig wurde die chemische Zusammensetzung analysiert. Es wurde kein kontinuierlicher Oxidfilm nachgewiesen, in der Grenz fläche zwischen dem Substrat des einkristallinen Siliziums und der Polysiliziumschicht wurde jedoch das Auftreten des Oxids in Form "gestreuter Reiskörner" gefunden. Im größeren Teil der Grenzfläche haften das Substrat des einkristallinen Siliziums und die Polysiliziumschicht un mittelbar aneinander, und ein Teil der Polysilizium schicht unterlag dem epitaktischen Festphasen-Wachstum.

Beim Verfahren der IC-Herstellung wird zum Dotieren eines geeigneten Elementes in beträchtliche Bereiche im Siliziumplättchen oder zum örtlichen Oxidieren des Siliziumplättchens, um einen Bereich dieser Einheit von anderen zu isolieren, ein Nitrid-Film als Maske verwendet. Im allgemeinen wird unter diesem Nitrid-Film ein Oxidfilm gebildet. In diesem Fall wird der Oxidfilm als Polster- bzw. Kissen-Oxidfilm bezeichnet (nachfol gend als Polster-Oxidfilm bezeichnet). Beim Verfahren der IC-Herstellung liegt dieser Schritt zur Bildung des Polster-Oxidfilms häufig fast am Beginn des Verfahrens. Typischerweise wird die Polsteroxidation in einer Atmos phäre von trockenem Sauerstoff 1 h lang bei 1000°C oder 2 h lang in einer Dampfatmosphäre von 900°C durchge führt. Unter diesen Bedingungen wird der Polster-Oxid film mit ungefähr 50 nm (500 Å) Dicke gebildet. Wenn das erfindungsgemäße Siliziumplättchen den Bedingungen aus gesetzt wird, die der obengenannte Schritt zur Bildung des Polster-Oxidfilms umfaßt, wird wie hier demonstriert der Oxidfilm mit 0,1 bis 0,8 nm (1 bis 8 Å) Dicke, der zwischen dem Substrat des einkristallinen Siliziums und der Polysiliziumschicht zwischengelagert ist, aufhören zu existieren, und das Substrat und die Polysiliziumschicht gelangen in unmittelbaren Kontakt miteinander.

Claims

1. Siliziumplättchen mit einem Substrat aus einkristallinem Silizium und einer Polysilizium-Getterschicht, gekennzeichnet durch einen zwischen einer Oberfläche des Substrats und der Polysilizium-Getterschicht gebildeten Siliziumoxidfilm mit 0,1 bis 0,8 nm Dicke.

2. Siliziumplättchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Silizi umoxidfilm eine Dicke von 0,1 bis 0,5 nm aufweist.

3. Siliziumplättchen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Polysilizium-Getterschicht eine Dicke von 100 nm bis 5 µm aufweist.

4. Siliziumplättchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Polysilizium-Getterschicht eine Dicke von 500 nm bis 1,5 µm aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumplättchens mit hervorragendem Gettervermögen nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
Oxidation zumindest einer Oberfläche des Substrats aus einkristalli nem Silizium, um auf dieser Oberfläche einen Siliziumoxidfilm von 0,1 bis 0,8 nm Dicke zu bilden, und
Behandlung des Siliziumoxidfilms in gasförmigem Silan bei einer Temperatur von 570 bis 800°C, um auf dem Siliziumoxidfilm eine Polysilizium-Getterschicht zu bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation in einer Atmosphäre eines sauerstoffhaltigen Gases bei einer Temperatur von 300 bis 700°C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas Luft ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation durch Tauchen in ein oxidierendes chemisches Mittel durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Oberflächen des Substrats aus einkristallinem Silizium oxidiert wer den, auf den resultierenden Siliziumoxidfilmen Polysilizium-Getterschichten gebildet werden und von einer Oberfläche des Substrats der Siliziumoxidfilm und die Polysilizium-Getterschicht durch Abrieb entfernt werden.