DE2839535A1 - Verfahren zur behandlung eines einkristallinen koerpers - Google Patents

Verfahren zur behandlung eines einkristallinen koerpers

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DE2839535A1 DE19782839535 DE2839535A DE2839535A1 DE 2839535 A1 DE2839535 A1 DE 2839535A1 DE 19782839535 DE19782839535 DE 19782839535 DE 2839535 A DE2839535 A DE 2839535A DE 2839535 A1 DE2839535 A1 DE 2839535A1
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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating

Description

"Verfahren zur Behandlung eines einkristallinen Körpers,
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem ein einkristalliner Körper in einer Gasatmosphäre einer die Dicke des Körpers ändernden Behandlung unterworfen wird, wobei die Dicke des Körpers mit Hilfe eines Messkörpers geprüft vird, der derselben Behandlung unterworfen wird und der auf der Seite, die der Behandlung unterworfen wird, aus einer einkristallinen Schicht und einer angrenzenden Unterlage aus einem Material mit einer von der des einlcristal— linen Schichtmaterials verschiedenen Brechungszahl besteht; weiterhin bezieht sich die Erfindung auf
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einen Körper, der durch, dieses Verfahren behandelt ist.
Ein Verfahren der eingangs erwähnten Art ist aus der niederländischen Patentanmeldung 7.605.87T bekannt. Die die Dicke des Körpers ändernde Behandlung ist dabei ein Vorgang, bei dem auf epitaktischem Wege Silizium aus der Gasphase auf einem einkristallinen Siliziumsubstrat abgelagert wird. ¥eiter wird ein Messkörper verwendet, der durch. Implantation von Stickstoffionen in einen einkristallinen Siliziumköx"per erhalten ist, wodurch eine einkristalliiie Siliziumschicht auf einer Unterlage aus Siliziumnitrid gebildet ist, wobei sich auf der anderen Seite der Siliziumnitridunterlage der verbleibende Teil des Siliziumkörpers befindet.
Information über die Dicke der epitaktischen Schicht wird aus Interferenzmessungen erhalten. Es kann sich um Interferenz von Strahlung, die von der einkristallinen Schicht stammt und direkt aus der Schicht heraustritt, mit zuerst von der Unterlage reflektierter Strahlung handeln.
Auch kann Interferenz eingestrahlten Laserlichts, das teilweise von der Oberfläche der· einkristallinen Schicht und teilweise von der Unterlage re— flektiert wird, gemessen werden.
Zum Erhalten eines massgebenden Interferenz-
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musters ist es notwendig, dass die einkristalline Schicht eine mit der des zu behandelnden Körpers vergleichbare Güte aufweist.
Auch ist es erwünscht, dass die Unterlage des Messkörpers eine homogene Zusammensetzung und Dicke aufweist und auch die Dicke der einkristallinen Schicht konstant ist.
Eine hohe Güte der einkristallinen Schicht und der Unterlage lässt sich mit dem beschriebenen bekannten Verfahren jedoch schwer erzielen.
So ist zum Erhalten einer gut reflektierenden Unterlage durch Implantation eine hohe Dosis zu implantierender Ionen erforderlich, die bei hoher Energie hineingeschossen werden müssen, wodurch verhältnismässig viel Kristallbeschädigungen auftreten, die nicht alle durch eine Wärmebehandlung wieder verschwinden, wodurch der Messkörper und der zu behandelnde Körper schlecht vergleichbar sind.
Die Implantationstiefe ist in der Regel nicht gross, wodurch bei Behandlungen, bei denen die Dicke herabgesetzt wird, die Prüfungsdauer beschränkt ist.
Auch ist die Reaktion zwischen dem Material des Messkörpers und den implantierten Ionen oft ungenügend, wodurch die Grenzfläche zwischen der einkristallinen Schicht und der Unterlage und auch die Re-
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flexion an dieser Fläche schlecht definiert sind.
Die Erfindung bezweckt u.a., die genannten Nachteile wenigstens in erheblichem Masse zu vermeiden. Ihr liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass die Bildung der Unterlage auf der einkristallinen Schicht der Bildung der Unterlage in einem einkristallinen Körper vorzuziehen ist.
Das eingangs erwähnte Verfahren ist nach der Erfindung daher dadurch gekennzeichnet, dass ein Messkörper verwendet wird, bei dessen Herstellung die Unterlage auf einer freien Oberfläche der einkristallinen Schicht gebildet ist.
Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung kann auf übliche ¥eise die Unterlage angebracht werden, ohne dass die einkristalline Schicht beschädigt wird.
Als Material für die Unterlage kann z.B. Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid gewählt werden; diese Materialien lassen sich leicht in Form von Schichten mit homogener Zusammensetzung und Dicke anbringen.
Auch kann naturgemäss die Dicke der einkristallinen Schicht innerhalb weiter Grenzen gewählt werden.
Vorzugsweise wird der Messkörper bei der epitaktischen Ablagerung einer Schicht aus Halbleitermaterial auf einem Substrat als eine die Dicke
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-ψ - 16.6.78
des Körpers vergrössernde Behandlung verwendet.
Durch das Verfahren nach der Erfindung kann aber auch eine die Dicke des-Körpers herabsetzende Behandlung, wie Ätzen geprüft werden.
Auch können nacheinander stattfindende Ätz-, und Epitaxievorgänge auf die angegebene ¥eise geprüft werden.
Ein Messkörper zur Anwendung bei dem Verfahren nach der Erfindung kann auf verhältnismässig einfache Weise dadurch erhalten werden, dass auf einem wenigstens in bezug auf die Leitungseigen— schäften von der einkristallinen Schicht verschiedenen Substrat die einkristalline Schicht epitaktisch abgelagert, dann die Unterlage angebracht und danach das genannte Substrat entfernt wird.
Dabei wird vorzugsweise das genannte Substrat mit Hilfe eines in bezug auf die einkristalline Schicht selektiven Ätzvorgangs entfernt.
Derartige Ätzvorgänge können leicht angegeben werden, wenn bei der Behandlung ein Halbleitermaterial transportiert wird, das zu der durch Silizirim und IlX-V-Verbindungen gebildeten Gruppe gehört. Vorzugsweise wird als Unterlage eine Schicht aus Siliziumnitrid oder aus Siliziumdioxid verwendet und wird zur Vergrösserung der Festigkeit des Messkörpers auf der Unterlage eine Schicht aus Polysilizium angebracht,
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Die Erfindung bezieht sich auch auf einen einkristallinen Körper, der unter Verwendung des erfindungsgemässen Verfahren behandelt ist.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Beispiels und der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen die Figuren 1 und 2 schematisch einen Schnitt durch einen bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendeten Messkörper in aufeinanderfolgenden Stufen seiner Herstellung.
In dem Beispiel wird ein einkristalliner Siliziumkörper in einer Gasatmosphäre die Dicke des Körpers ändernden Behandlungen unterworfen. Dabei wird die Dicke des Körpers mit Hilfe eines Messkörpers 1 geprüft, der denselben Behandlungen unterworfen wird.
Der Messkörper 1 besteht auf der Seite, die den Behandlungen unterworfen wird, aus einer einkristallinen Schicht 2 und einer angrenzenden Unterlage aus einem Material mit einer von der des einkristallinen Schichtmaterials verschiedenen Brechungszahl.
Nach der Erfindung wird ein Messkörper verwendet, bei dessen Herstellung die Unterlage 3 auf einer freien Oberfläche der Siliziumschicht· 2 angebracht ist.
Der Messkörper 1 wird dadurch erhalten, dass auf einem scheibenförmigen Substrat 4 mit einem
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Durchmesser von 5 cm und einer Dicke von 200/um aus einkristallinem Silizium vom η -Typ epitaktisch eine
3/um dicke einkristalline Schicht 2 vom η-Typ nieder-/ *■ .-
geschlagen wird.
Auf der Schicht 2 wird eine Unterlage 3 aus Siliziumnitrid (0,3/um dick) oder Siliziumdioxid (o,^5 /um dick) und dann eine 200/um dicke hochohmige PolySiliziumschicht 5 angebracht.
Anschliessend wird das Substrat k mit Hilfe eines in bezug auf die einkristalline Schicht 2 selektiven Itzvorgangs entfernt,
Silizium weist eine Brechungszahl von 3,k2 und Siliziumnitrid eine Brechungszahl von 2,00 auf. Das scheibenförmige Substrat 4 wird dann auf übliche Weise in Messkörper mit Oberflächenabtnessungen von 7 mm χ 7 mm unterteilt.
Bei den die Dicke ändernden Behandlungen und bei der Herstellung des Messkörpers können an sich üblichen Verfahren Anwendung finden.
Der genannte selektive Ätzvorgang kann in einem geeigneten Ätzbad gegebenenfalls auf elektrochemischem Wege durchgeführt werden und kann gegebenenfalls eine teilweise mechanische Entfernung des Substrats k ergänzen.
Im vorliegenden Beispiel werden der zu behandelnde Körper und der Messkörper in einen Reaktor
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gesetzt und nacheinander einer Jltzbehandlung in einer chorwasserstoffhaltigen Atmosphäre und danach einer Epitaxiebehandlung in einer· siliziumtetrachloridhaltigen Atmosphäre unterworfen.
Dickenverringerung und -vergrösserung werden auf übliche Weise durch Messung der Intensität aus der einkristallinen Schicht heraustretender Strahlung aufgezeichnet. Der Zeitunterschied zwischen den Aufzeichnungen von zwei aufeinanderfolgenden Intensitätsmaxima entspricht einer Dickenverringerung oder -vergrösserung, die nicht nur von der Wellenlänge der aufgezeichneten Strahlung, sondern auch von dem Auftrittswinkel der Strahlung und vor allem von der Brechungszahl des Schichtmaterials abhängt.
Es hat sich herausgestellt, dass Dickenänderungen von etwa 6 /um, die 20 Perioden von etwa 0,3 /um in den Intensitätsänderungen entsprechen, aufgezeichnet werden können.
Der Anzahl von Perioden von Intensitätsänderungen sind durch die Bandbreite der aufgezeichneten Strahlung, die Streuung durch die Unterlage und die Absorption der Strahlung in dem wachsenden Material Grenzen gesetzt.
Ausser durch Aufzeichnung emittierter, im Falle von Silizium infraroter, Strahlung kann auch Reflexion von Laserstrahlung gemessen werden, wobei
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-AA -
bei zunehmender Schichtdicke eine geringere Löschung auftritt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das gegebene Beispiel.
' So kann ,statt einer amorphen Unterlage, wie Siliziumnitrid, auch eine einkristalline Unterlage, z.B. aus Saphir, verwendet werden.
Die beschriebene Dickenprüfung kann bei einem Vorgang zur Regelung der Waclistumsgeschwindigkeit einer epitaktischen Schicht verwendet werden.
Ausser Silizium können mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung z.B. auch III-V-Verbindungen gewachsen werden.
Das Material des zu behandelnden Körpers kann dem der einkristallinen Schicht des Messkörpers gleich sein, aber dies ist nicht unbedingt notwendig.
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ι - 4*
Leerseite

Claims (1)

  1. PIIN 8S93 16.6.78
    Patentansprüche;
    Μ'·) Verfahren, bei dem ein einkristalliner Körper in einer Gasatmosphäre einer die Dicke des Körpers ändernden Behandlung unterworfen wird, wobei die Dicke des Körpers mit Hilfe eines Messkörpers geprüft wird, der derselben Behandlung unterworfen wird und der auf der Seite, die der Behandlung unterworfen wird, aus einer einkristallinen Schicht und einer angrenzenden Unterlage aus einem Material mit einer von der des einkristallinen Schichtmaterials verschiedenen Brechungszahl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messkörper verwendet wird, bei dessen Herstellung die Unterlage auf einer freien Oberfläche der einkristal™ linen Schicht angebracht ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper bei der epitaktischen Ablagerung einer Schicht aus Halbleitermaterial auf einem Substrat als eine die Dicke des Körpers vergrössernde Behandlung verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper dadurch erhalten wird, dass auf einem wenigstens in bezug auf die Leitungseigenschaften von der einkristallinen Schicht verschiedenen Substrat die einkristalline Schicht epitaktisch abgelagert, dann die Unterlage angebracht und danach das genannte Substrat entfernt wird,
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    ORIGINAL INSPECTED
    PIIN 8893 16.6.7S
    h. Verfahren nach. Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Substrat mit Hilfe eines in bezug auf die einkristalline Schicht selektiven Atzvorgangs entfernt wird.
    5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Unterlage eine Schicht aus Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid verwendet wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, dass auf der Unterlage eine Schicht aus PoIySilizium angebracht wird.
    7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Behandlung Halbleitermaterial transportiert wird, das zu der durch Silizium und IlX-V-Verbindungen gebildeten Gruppe gehört.
    8. ' Einkristalliner Körpei·, der durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche behandelt ist.
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DE2839535A 1977-09-16 1978-09-11 Verfahren zur Herstellung eines Meßkörpers für Interferenzmessungen von Schichtdicken eines einkristallinen Körpers und Verwendung dieses Meßkörpers für die Herstellung eines Halbleiterkörpers Expired DE2839535C2 (de)

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