DE1546031C - Losung zum chemischen Polieren von Siliziumscheiben - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, deren Halbleiterkörper wie bei Planartransistoren und mikrominiaturisierten Schaltungsanordnungen beispielsweise aus Silizium besteht, ist es unbedingt erforderlich, die Oberfläche der Halbleiterscheiben so vorzubehandeln, daß sie möglichst frei von Zerstörungsschichten, Unebenheiten und Rauhigkeiten, ist. Es sind also Halbleiterscheiben erforderlich, die gut und zerstörungsfrei poliert sind.

Die bekannte mechanische Politur mit anschließender chemischer Ätzung erfordert einen relativ großen apparativen und zeitlichen Aufwand, da die auf der Kristallscheibe durch Sägen und Läppen erzeugten Zerstörungsschichten durch stufenweise Verkleinerung des Schleifkornes entfernt werden müssen. Jeder Schleifprozeß ruft aber'selbst wieder Zerstörungen im Kristallgitter hervor. Dieses stufenweise Schleifen erfordert, daß entweder vor jedem Polierprozeß mit neuem Korn die Apparatur gesäubert wird oder die Scheiben auf einer anderen Apparatur mit entsprechend kleinerem Schleifkorn weiterpoliert werden. Bei diesem bekannten Polierverfahren besteht die Gefahr, daß gerade beim kleinsten Schleifkorn mit einem Durchmesser von ungefähr 0,25 μ Stücke ausbrechen, die tiefe Kratzer auf der Halbleiterscheibe hinterlassen, Solcher Kratzer entstehen auch durch Staubteilchen, die aus der umgebenden Atmosphäre stammen und praktisch nicht zu vermeiden sind. Bei einer mechanischen Politur bleibt also immer, auch bei kleinstem Korn,' eine Zerstörungsschicht auf dem Halbleiterkristall zurück, die nur durch einen chemischen oder elektrochemischen Prozeß entfernt werden kann.

Die elektrochemische Politur ist ein physikochemischer Vorgang, bei dem durch Einwirkung von elektrischen Ladungsträgern, die entweder von außen an die Kristallscheibe herangebracht oder durch Lichteinwirkung im Innern des Halbleiterkristalls erzeugt werden, Halbleiteratome in Ionen umgesetzt und in Lösung gebracht werden. Der Nachteil des elektrochemischen Polierverfahrens besteht darin, daß alle Teile der Oberfläche des Halbleiterkristalls, die von der Politur ausgenommen werden müssen, zur Vermeidung einer Berührung mit dem Lösungsmittel abzudecken sind. Außerdem muß ein ohmscher Kontakt, beispielsweise in Gestalt eines Drahtes, auf. einer vorher stromlos vernickelten Fläche angelötet werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Ätzgeschwindigkeit sehr klein ist.

Den geringsten Aufwand erfordert eine chemische Ätzung, da jm wesentlichen nur dafür zu sorgen ist, daß die Ätzlösung gleichmäßig an der zu polierenden Oberfläche des Halbleiterkristalls vorbeigeführt wird. Obwohl man mit den bisher bekannten Ätzlösungen Zerstöriingsschichten völlig abtragen kann, gelingt es nicht, eine Siliziumschicht mit völlig ebener und glatter Oberfläche zu erhalten. Die Oberfläche von Siliziumscheiben ist nach der Ätzbehandlung mit den bekannten Lösungen vielmehr stark gewölbt und weist eine beträchtliche Rauhigkeit auf, die unter dem Namen »Orange-Peel-Structure« bekannt ist. Aus diesem Grunde ist es üblich, zunächst mechanisch zu polieren und erst im Anschluß daran mit einer geeigneten Mischung eine Ätzung vorzunehmen. Bekannte Ätzlösungen bestehen aus zwei Teilen konzentrierter Salpetersäure, einem Teil konzentrierter Fhißsäure und zwei Teilen Eisessig. Diesen Ätzlösungen wurden vielfach noch Zusätze von Brom, Jod oder Orthophosphorsäure zugegeben. Durch diese Ätzlösungen wurde die Zerstörungsschicht einer an sich schon durch die mechanische Politur ebenen und glatten Siliziumoberlläche abgetragen. Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Güte der auf mechanischem Wege erzielten Politur unter der zur Entfernung der Zerstörungsschicht erforderlichen chemischen Nachbehandlung leidet.

Untersuchungen haben überraschenderweise ergeben, daß Wölbungen und Rauhigkeiten" bei einer chemischen Behandlung vermieden werden können, wenn die Lösung mindestens 40 Volumprozent 83%'g^e Salpetersäure, mindestens 10 Volumprozent 40^u/₀ige Flußsäuresowie mindestens 40 Volumprozent 100%'ge'i Eisessig enthält.

Die besten Ergebnisse, d. h. Siliziumscheiben ohne Wölbungen und Rauhigkeiten, wurden mit einer Lösung erzielt, die folgende Zusammensetzung hat: 44,6 Volumprozent 83%ige Salpetersäure (HNO_;1), 11,1 Volumprozent 40⁰/₀'ge Flußsäure (HF) und 44,3 Volumprozent 100%igen Eisessig
(CH₃COOH).

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die angegebene Lösung eine chemische Politur von Siliziumscheiben ermöglicht, die hinsichtlich Ebenheit und Rauhigkeit der Halbleiteroberfläche mindestens ebenso gute Ergebnisse liefert wie eine mechanische Politur und auf Grund der durch ein chemisches Verfahren gegenüber einer mechanischen Behandlung erzielten Arbeitsvereinfachung einen sehr großen Zeitaufwand und die dadurch verbundenen Unkosten erspart. \ ■

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lösung zum chemischen Polieren von Siliziumscheiben aus Salpetersäure, Flußsäure und Eisessig, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 40 Volumprozent 83%ige Salpetersäure, mindestens 10 Volumprozent 4O°/oige Flußsäure sowie mindestens 40 Volumprozent 100%igen Eisessig enthält.

2. Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 44,6 Volumprozent 83%'ger Salpetersäure, ll,l Volumprozent 40%iger Flußsäure und 44,3 Volumprozent 100%igem Eisessig besteht.