187663. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sziliciumfelületek oxidálására
1 187 663 2 alatt is megvédi a szilícium testet és a Si-Si02 fázishatár tisztaságát.- A találmány előnyösen alkalmazható szilícium testek elektronikus alkatrészgyártáshoz szükséges termikus oxidálásnál. Az előkezelt, védőréteggel borított szilícium szeletek oxidálása gazdaságosan vezethető olyan körülmények között, hogy a struktúrahibák létrejötte elkerülhető és nem kívánt idegen atomok bediffundálása mégis akadályozva legyen.- A találmány előnyösen alkalmazható a félvezető alapanyaggyártás területén is, ahol a gyártó előkezelt és felületvédett testeket (szeleteket) készíthet és forgalomba hozhat tetszőleges felhasználásra. A találmány szerinti eljárás alkalmazását a következő példákkal világítjuk meg: la) Polírozott Si szeleteket megtisztítás után szabványos csónakba, reaktorba (kvarc csőkályhába) helyezzük. A reaktor hőmérséklete célszerűen 800 °C és a reaktorban száraz oxigéngáz folyik. A munkacső lezárása után a reaktorba áramló száraz gázkeveréket 1 rész 02 (0,5% C2 HC13) 2 rész N2 összetételűre beállítjuk, és a reaktor hőmérsékletét lassan 1150 °C-ra emeljük. A kívánt hőmérsékleten legalább 30 percig folytatva a hőkezelést, létrejön a klórban dús vékony Si02 réteg, egyidejűleg a Si felületből és a Si02 rétegből eltávoznak az interstíciós oxigén, illetve fém szennyező atomok, ezzel a Si test felületének minősége jelentősen megjavul. A védőréteg vastagsága nem kritikus a védelem jósága szempontjából, de jól ismert a tény, hogy vastagabb védőfilmnek a klórtartalma is nagyobb. A hőkezelés letelte után száraz N2 gázzal töltjük fel a reaktortér gázatmoszféráját és a reaktorcsövet lassan hagyjuk kihűlni 800 °C-ig. Ezután a Si szeleteket a reaktorcsőből eltávolítjuk és zárt, tiszta, száraz mikrokörnyezetben tároljuk, a szükséges felhasználás idejéig. lb) Bipoláris eszköz készítéséhez szükséges vastag oxidréteg előállításakor a védő oxidréteggel borított Si testeket ismét egy reaktorba helyezzük. Az a reaktorcsö azonban az előzővel nem szükségképpen azonos munkacső. Az oxidálás hőmérséklete alacsonyabb, mint a termikus előkezelésé, célszerűen 1000 °C. A reaktorcsőben nedves 02 + 3% C2HC1j + N2 gázkeverék atmoszférát beállítva a kívánt minőségű, nagy tisztaságú vastag termikus oxid előállítható. A reaktortérben a klórtartalmú adalék HC1 gáz vagy 11 l.-triklóretán, vagy más szerves klórozott szénhidrogén is lehet, a klórtartalmú szerves adalékok alkalmazása nyilvánvalóan kényelmesebb. le) A védő oxidréteggel borított Si testeken a vastag oxid réteg előállításához nem szükséges termikus oxidálás, amint azt a következő példa megvilágítja. A találmány szerinti eljárással felületkezelt és védő oxidréteggel bevont Si szeleteket minden előkezelés nélkül CVD-oxid előállító reaktorba helyezzük és tetraetoxiszilán + 02 gáz keverékében 500 °C-ra reakcióhőmérsékleten tetszőleges vastagságú, célszerűen 600 nm CVD-Si02 réteget csapatunk a Si test felületére. A felhasználó az előkezelt, védő oxidréteggel borított szilícium szeletre más közismert módon is előállíthat oxidréteget. Ilyen lehetséges módszerek a katódporlasztás, a permetezés, melyek bipoláris és MOS eszközökben vastag oxid készítésére alkalmazhatók. Az alacsony műveleti hőmérsékleten a klór nem távozik el a termikus előkezelés során keletkezett védő oxidból, így az ilyen szendvics-struktúrák nagyon kevés klór tartalmú adalékokkal (pl. CVD-műveletnél) vagy klór tartalmú adalék nélkül is elkészíthetők az oxidnövesztés lépésben. Az így előállított szendvics-struktúra határfelületének kitűnő tulajdonságát a getterező javító hőkezelés során előállított struktúra tökéletesen biztosítják 2. A találmány szerinti előkezelési eljárást nem szükséges a további felhasználás helyén és idejében végrehajtani. A találmánynak a fenti la példa szerinti foganatosítását az alapanyaggyártó is megteheti. Megfelelő csomagolásban az előkezelt, felületi védőréteggel borított szilícium szeletek tárolhatók és a felhasználási helyre szállíthatók, ahol minden további előkezelés nélkül a kívánt célra felhasználhatók. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás szilíciumfelületek oxidálására, a szilíciumdioxid és a szilíciumdioxi-szilícium fázishatár tisztaságának fokozására és a szilícium szeletek felületi kristályhiba-sűrűségének csökkentésére a szilícium szeletek in-situ előkezelésével, 1000 “C feletti oxigén tartalmú gáztérben való hőkezelésével azzal jellemezve, hogy az előkezelést Tox> 1273 K (= 1000°C) műveleti hőmérsékleten, t>30 perc ideig végezzük olyan szerves klórvegyületeket, nitrogént és oxigént tartalmazó gázkeverékben, melyben az oxigén és a szerves klórvegyület mólaránya nagyobb tíznél, az előkezelés után, annak hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten, ugyanabban a reaktorban, a felületi oxidréteg vastagságát ismert módon növeljük. 2. Eljárás szilícium felületek oxidálására, a szilíciumdioxid és a szilíciumdioxid -szilícium fázishatár tisztaságának fokozására, a szilícium szeletek felületi kristályhiba-sűrűségének csökkentésére a szilícium szeletek in-situ előkezelésével, 1000 °C feletti oxigén tartalmú gáztérben való hőkezelésével azzal jellemezve, hogy az oxidálás folyamatát a termikus előkezelés és az oxidnövesztés között megszakítjuk - néhány órától több hónapnyi időtartamra - oly módon, hogy egy első reaktorban Tox> 1273 K (= 1000 °C) műveleti hőmérsékleten, t > 30 perc ideig olyan, - szerves klórvegyületeket, nitrogént és oxigént tartalmazó - gázkeverékben, melyben az oxigén és a szerves klórvegyület mólaránya nagyobb tíznél, előkezelünk, majd a szilícium szeleteket szobahőmérsékletre hűtjük, ezen a hőmérsékleten tiszta környezetben tároljuk, és az oxidnövesztést a későbbi felhasználás során egy másik reaktorban folytatjuk. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a termikus előkezelést száraz oxigén + 0,3 % triklóretilén + nitrogén gázkeverékben, Tox = 1473 K (= 1200 °C) hőmérsékleten, vagy oxigén+ 0,5% triklóretilén + nitrogén gázkeverékben 1423 K (= 1150°C) hőmérsékleten vagy oxigén+0,8% triklóretilén + nitrogén gázkeverékben 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
