DE2839535C2 - Verfahren zur Herstellung eines Meßkörpers für Interferenzmessungen von Schichtdicken eines einkristallinen Körpers und Verwendung dieses Meßkörpers für die Herstellung eines Halbleiterkörpers - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Meßkörpers für Interferenzmessungen von Schichtdicken eines einkristallinen Körpers und Verwendung dieses Meßkörpers für die Herstellung eines Halbleiterkörpers

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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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Description

55
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 26 23 687 bekannt. Die die Dicke des Körpers ändernde Behändlung ist dabei ein Vorgang, bei dem auf epitaktischem Wege Silicium aus der Gasphase auf einem einkristallinen Siliciumsubstrat abgelagert wird. Der Meßkörper wird durch Implantation von Stickstoffionen in einen einkristallinen Siliciumkörper hergestellt, wodurch eine einkristalline Siliciumschicht auf einer Unterlage aus Siliciumnitrid gebildet ist, wobei sich auf der anderen Seite der Siliciumnitridunterlage der verbleibende Teil des
Siliciumkörpers befindet
Information Ober die Dicke der epitaktischen Schicht wird aus Interferenzmessungen erhalten, wobei beispielsweise die Interferenz eingestrahlten Laserlichts, das teilweise von der Oberfläche der einkristallinen Schicht und teilweise von der Unterlage reflektiert wird, gemessen wird.
Zum Erhalten eines maßgebenden Interferenzmusters ist es notwendig, daß die einkristalline Schicht eine mit der des zu behandelnden Körpers vergleichbare Güte aufweist
Auch ist es notwendig, daß die zweite Schicht 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 zweiten Schicht läßt sich mit dem beschriebenen bekannten Verfahren jeaoch schwer erzielen.
So ist zur Erzeugung einer gut reflektierenden zweiten Schicht durch Implantion eine hohe Dosis zu implantierender Ionen erforderlich, die bei hoher Energie eingeschossen werden müssen, wodurch verhältnismäßig viele Kristallbeschädigungen auftreten, die nicht alle durch eine Wärmebehandlung wieder verschwinden, wodurch der Meßkörper und der zu behandelnde Körper nur bedingt vergleichbar sind.
Die Implaiitationstiefe ist in der Regel nicht groß, wodurch bei Behandlungen, bei denen Material abgetragen wird, die Dickenänderung 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 zweiten Schicht und damit auch die Reflexion an dieser Fläche schlecht definiert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem ein Meßkörper mit einer ungestörten einkristallinen Schicht gleichmäßiger Dicke und einem gut reflektierenden Übergang zur zweiten Schicht entsteht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs I erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I angegebenen Merkmale gelöst
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine genaue und zuverlässige Messung der Dickenänderung des einkristallinen Körpers erst möglich wird, wenn der Meßkörper eine hohe Qualität aufweist, d h, wenn der Meßkörper eine einkristalline Schicht aufweist, die eine vergleichbare Güte hat wie der zu behandelnde einkristalline Körper, wenn die Dicke der einkristallincn Schicht des Meßkörpers reproduzierbar konstant einstellbar ist und die Schicht aus dem zweiten Material beim Meßkörper eine homogene Zusammensetzung und Dicke aufweist und wenn der Übergang zwischen der einkristallinen Schicht und der Schicht aus dem zweiten Material beim Meßkörper scharf ist
Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung kann die Schicht aus dem zweiten Material auf übliche Weise angebracht werden, ohne daß die einkristalline Schicht beschädigt wird.
Als Material für die Schicht aus dem zweiten Material kann z. B. Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Siliciumcarbid gewählt werden; diese Materialien lassen sich leicht in Form von Schichten mit homogener Zusammensetzung und Dicke anbringen.
Die Dicke der einkristallinen Schicht kann innerhalb weiter Grenzen gewählt werden, damit ergibt sich der Vorteil, daß der Meßkörper auch verwendet werden
kann, wenn die Dicke der Körper stark verringert werden soIL
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein epitaktischer Ablagerungsprozeß oder ein Ätzprozeß als die Dicke des einkristallinen Körpers andernde Behandlung durchgeführt Dabei können auch nacheinander stattfindende Ätz- und Epitaxievorgänge auf die angegebene Weise überwacht werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste einkristalline Schicht epitaktisch auf einem Substrat angebracht, das sich lediglich in bezug auf die Leitungseigenschaften von der einkristallinen Schicht unterscheidet und deshalb selektiv abätzbar ist. Das Substrat wird danach mit Hilfe eines in bezug auf die einkristalline Schicht selektiven Ätzvorganges entfernt
Derartige Ätzvorgänge können leicht durchgeführt werden, wenn als Material für die einkristalline Schicht ein Halbleitermaterial eingesetzt wird, das aus Silicium oder einer IIJ-V-Verbindung besteht. Vorzugsweise wird zur Vergrößerung der Festigkeit des Meßkörpers auf der Schicht aus dem zweiten Material eine Schicht aus Polysilicium angebracht
Aus der DE OS 25 25 529 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit komplementären Transistorstrukturen bekannt, bei dem zunächst auf einem Substrat aus hochdotiertem Mleitenden Silicium eine erste einkristalline Schicht aus Silizium und anschließend eine zweite Schicht aus Siliciumnitrid oder Siliciumoxid abgelagert werden. Auf der zweiten Schicht wird danach eine erste Schicht aus Polysilicium angebracht worauf das Substrat und Teile der ersten Schicht entfernt werden. Auf den verbleibenden Teilen der ersten Schicht werden wiederum Schichten aus Siliciumoxid und Polysilicium angebracht und danach die erste Schicht aus Polysilizium entfernt Bei diesem Verfahren entstehen durch eine Siliciumoxidschicht vom Polysiliciumträger isolierte Inseln aus einkristallinem Silicium, in denen die Transistorstrukturen ausgebildet werden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels und der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen die F i g. 1 und 2 schematisch einen Schnitt durch einen Meßkörper in aufeinanderfolgenden Stufen seiner Herstellung.
Dieser Meßkörper ist dazu bestimmt, die Dickenänderung eines einkristallinen Siliciumkörpers zu überprüfen, der in einer Gasatmosphäre einer die Dicke des Körpers ändernden Behandlung unterworfen wird.
Der Meßkörper 1 wird dadurch erhalten, daß auf einem scheibenförmigen Substrat 4 mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Dicke von 200 μπι aus einkristallinem Silicium vom N+ -Typ epitaktisch eine 3 μΐη dicke einkristalline Schicht 2 vom Ä/--Typ niedergeschlagen wird.
Auf der Schicht 2 wird eine Schicht 3 aus Siliciumnitrid (0,3 μπι dick) oder Siliciumdioxid (0,45 μπι dick) und dann eine 200 μπι dicke hochohmige Polysiliciumschicht 5 angebracht.
Anschließend wird das Substrat 4 mit Hilfe eines in bezug auf die einkristalline Schicht 2 selektiven Ätzvorgangs entfernt.
Silicium weist einen Brechungsindex von 3,42 und Siliciumnitrid einen Brechungsindex von 2,00 auf.
Die scheibenförmige Schichtanordnung 2, 3, 5 wird b5 dann auf übliche Weise in Meßkörper mit Oberflächenabmessungen von 7 mm · 7 mm unterteilt.
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 4 ergänzen.
Bei der Verwendung des Meßkörpers für die Herstellung eines Halbleiterkörpers wird diese·' Meßkörper und der zu behandelnde Körper in einen Reaktor gesetzt und in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten einer Ätzbehandlung in einer chlorwasserstoffhaltigen Atmosphäre und danach einer Epitaxiebehandlung in einer siliciumtetrachloridhaltigen Atmosphäre unterworfen.
Dickenverringerung und -vergrößerung werden auf übliche Weise durch Messung der Intensität aus der einkristallinen Schicht heraustretender Strahlung aufgezeichnet
Es hat sich herausgestellt daß mit einem erfindungsgemäß hergestellten Meßkörper Dickenänderungen von etwa 6 μπι, die 20 Perioden von etwa 03 μπι in den Intensitätsänderungen entsprechen, aufgezeichnet werden können.
Der Anzahl von Perioden von Intensitätsänderungen sind durch die Bandbreite der aufgezeichneten Strahlung, die Streuung durch die zweite Schicht und die Absorption der Strahlung in dem wachsenden Material Grenzen gesetzt.
Besonders günstige Ergebnisse werden bei an sich bekannten Messungen mit Laserstrahlung erzielt, wobei bei zunehmender Schichtdicke eine geringere Löschung auftritt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Meßkörpers für Interferenzmessungen von Schichtdicken eines einkristallinen Körpers während einer die Dicke sowohl des Meßkörpers als auch des aus einem ersten Material bestehenden einkristallinen Körpers ändernden Behandlung in einer Gasatmosphäre, wobei der Meßkörper eine erste einkristalline Schicht aus dem gleichen Material wie der zu bearbeitende einkristalline Körper aufweist, die dieser Behandlung unterworfen wird, und eine an diese erste Schicht angrenzende zweite Schicht aus einem zweiten Material, das einen von dem Brechungsindex der ersten Schicht abweichenden Brechungsindex hat, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf einem Substrat (4) die erste einkristalline Schicht (2) aus dem ersten Material und anschließend auf dieser die zweite Schicht (3) au dem zweiten Material abgelagert werden, wonach das Substrat (4) entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein epitaktischer Alblagerungsprozeß oder ein Ätzprozeß als die Dicke des einkristallinen Körpers ändernde Behandlung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste einkristalline Schicht (2) epitaktisch auf einem Substrat (4) angebracht wird, das sich lediglich in bezug auf die Leitungseigenschaften von der einkristallinen Schicht (2) unterscheidet und deshalb selektiv abätzbar ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die einkristalline -Schicht (2) Silicium eingesetzt wird. *
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ais Material für die einkristalline Schicht (2) eine III-V-Verbindung eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die zweite Schicht (3) Siliciumnitrid, Siliciumdioxid oder Siliciumcarbid eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Schicht (3) eine Schicht (5) aus Polysilicium angebracht wird.
8. Verwendung des nach dem Verfahren gemäß Anspruch 2 hergestellten Meßkörpers für die Herstellung eines Halbleiterkörpers, wobei Silicium oder eine III-V-Verbindung abgeschieden oder abgetragen wird.
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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