Способ очистки поверхности полупроводников Советский патент 1981 года по МПК H01L21/306 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

1

Изобретение относится к способам очистки поверхности полупроводников с целью удаления примесей с поверхности и приповерхностного слоя и может быть использовано в полупроводниковой технике, в физическом эксперименте, для получения чистых каталитических поверхностей.

Известен способ очистки поверхности полупроводников путем выдержки образца в высоком вакууме (10 торр) при температуре до 1000°С для различных материалов 1. Этот способ применим только для веществ с высокой температурой плавления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является спЬсоб очистки поверхности полупроводников, включающий обработку очищаемой поверхности потоком частиц, а именно путем бомбардировки этой поверхности ионами инертных газов в сверхвысоком вакууме с последующим отжигом 2.

При такой очистке поверхность кристалла подвергается бомбардировке ионами аргона с энергией в сотни электронвольт. При плотности тока 0,1 мА/см с поверхности удаляется за секунду до одного монослоя атомов окисных соединений, а затем и самоГО вещества полупроводника. Чередуя такие бомбардировки с отжигом образца в сверхвысоком вакууме, необходимы для удаления агЬмов аргона, внедренных в рещетку, и .залечивания вызванных бомбардировкой дефектов, можно получить атомарно-чистую поверхность полупроводника (15-20 циклов бомбардировка-обжиг).

К недостаткам этого метода следует отнести нарущение структуры приповерхностного слоя, использование сверхвысокого вакуума, применение высоковольтной аппаратуры.

Целью изобретения является упрощение процесса очистки поверхности полупроводника и сокращение времени процесса.

Поставленная цель достигается тем, что поверхность нагревают до 100-200°С и обрабатывают потоком атомарного водорода с парциальным давлением 10 - lO торр.

На чертеже изображено устройство для реализации способа.

Устройство содержит вакуумную камеру 1, трубку Вуда 2, генератор высокой частоты 3.

Атомные пучки водорода предварительно получают с помощью, например, высокочастотного разряда. Очистка поверхности полупроводника при помощи атомного пучка идет двумя путями. При взаимодействии атомов водорода с поверхностью происходят их адсорбция и рекомбинация в молекулы. При этом выделяется энергия, достаточная для удаления примесей с большой энергией связи, например ОН, тогда как с помощью молекулярных пучков водорода удаление ОН не достигается. Пример. Образец 4 помещают в вакуумную камеру, которую откачивают до давления 10 торр. При давлении водорода в разрядной трубке торр, мощности генератора ВЧ-разряда 40 Вт на расстоянии 30 см создается поток атомов водорода 10 При 120°С с образца германия грань (Ш) удаляются продукты загрязнений (окислы, вода, гидроксильные группы, кислород, продукты химического травления) со -скоростью 20 А/мин. Использование предложенного способа обеспечивает «мягкую очистку поверхности без образования радиационных дефектов, а только лищь за счет передачи энергии рекомбинации и выделения теплоты адсорбции в элементарном акте взаимодействия атомов с поверхностью. Способ достаточно прост, при его реализации нет необходимости использовать высоковольтную аппаратуру и сверхвысокий вакуум. Способ технологичен, снятие загрязненного слоя происходит интенсивнее (приблизительно в пять раз по сравнению с обработкой ионным пучком). Наиболее эффект тивно с помощью предложенного способа идет очистка поверхностей германия, кремния, окиси цинка, сульфида цинка, окиси алюминия. Формула изобретения Способ очистки поверхности полупроводников, включающий нагрев очищаемой поверхности и обработку ее потоком газа, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса очистки поверхности полупроводника и сокращения времени процесса, поверхность нагревают до температуры 100- 200°С и обрабатывают потоком атомарного водорода с парциальным давлением Ю - торр. Источники информации, приняфые во внимание при экспертизе 1.Мак-Даниель И. Процессы столкновений в ионизированных газах, М., «Мир 1967, с. 762. 2.Плещивцев Н. В. Катодное распыление. М., Атомиздат, 1968, с. 231-233 (прототип) .