DE3613215A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleitersubstrats - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines halbleitersubstrats

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Description

Verfahren zur Herstellung eines Halbleitersubstrats
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines Verfahrens zur Verbindung von Halbleiter-Substraten miteinander, die für Halbleiter-Vorrichtungen zu verwenden sind.
Für herzustellende Halbleitervorrichtungen ergibt sich häufig die Notwendigkeit, ein Halbleiter-Substrat mit einem anderen (Halbleiter-) Substrat zu verbinden.
Für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen mit hoher Durchbruchsspannung sind z.B. verschiedene Arten von mit Dielektrikum isolierten Substraten und deren Herstellungsprozesse vorgeschlagen worden, mit dem Ziel, die Durchbruchsspannung zu erhöhen und die Isolation der Elemente zu verbessern. Hinsichtlich der Verfahren zur Herstellung eines solchen mit Dielektrikum isolierten Substrates sind die folgenden Technologien in Betracht gezogen worden. Ein Halbleiter-Substrat mit einem Bereich, der für ein Bauelement vorgesehen ist, wird mittels eines anderen Materials gehaltert oder mit einem homogenen oder hetrogenen Substrat verbunden. Für eine solche Technologie ist es erforderlich, Struktur- und Herstellungsbedingungen einzuhalten bzw. durchzuführen, die nachfolgend aufgeführt sind. Als erstes sind jegliche Gruben bzw. Gräben auf bzw. in der Verbindungsoberfläche des Substrats vollständig mit einem verbindenden Mittel oder dgl. aufzufüllen. Zweitens kann nicht zugelassen werden, daß schädliche Verunreinigungen in den Bereich des Substrats eindifundieren, der für die Herstellung des Bauelementes
* vorgesehen ist. Drittens muß Wärmebeständigkeit vorgesehen bzw. erreicht sein. Das Verfahren muß schließlich ermöglichen, daß das Substrat frei von Kristallfehlern und
Fehlstellen ist.
5
Entsprechend einem ersten üblichen Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Substrats, nämlich wie von U.S. Davidsohn & Faith Lee, Proceedings of IEEE, Band 57, Nr. 9, Sept. 1969, S. 1532 oder in der US-PS 4,393,573 beschrieben, wird polykristallines Silizium, das eine Halterung bildet, auf einem mit V-Gräben versehenen Halbleiter-Substrat abgeschieden, das einen darauf befindlichen dielektrischen Film hat, der die V-Gräben (bzw. -Gruben) auffüllt. Darauffolgend wird die gegenüberliegende Oberfläche des Substrates, das eine Verbindungsoberfläche hat, auf eine vorgegebene Dicke hin geschliffen bzw. poliert, um eine dielektrische Isolatorstruktur zu bilden. Da die Abscheidung entsprechend dieses Verfahrens jedoch bis zu einer Dicke von mehr als 350 μιπ durchzuführen ist, und zwar durch Wasserstoff-Reduktionsreaktion, bei der ein Gas wie z.B. Trichlorsilan (SiHCIg) verwendet wird, ist eine große Menge des die Quelle bildenden Gases aufzuwenden und die erforderliche Abscheidedauer ist groß. Um zu verhindern, daß das Substrat
25nach dem Verfahren seiner Herstellung sich verformt sind außerdem Bedingungen genau zu steuern, nämlich z.B. die Abscheiderate und die Abscheidetemperatur. Für die Herstellung einer SiO^Schicht durch Abscheidung von SiO« ist eine solche Abscheidung mehrmals durchzufüh-
30ren, um zu verhindern, daß das Substrat sich verformt. Dies führt zu gesteigerten Kosten.
Entsprechend einem zweiten bekannten Verfahren, nämlich wie es beschrieben ist in der US-PS 3,909,332, werden 35eine Mischung aus Silan (SiH4) und Diboran (B2H5) und
Sauerstoff (O2) als Gasquelle verwendet, um eine Schicht aus Glas abzuscheiden. Nach der CVD-Abscheidung der Glasschicht auf der Verbindungsoberfläche der zwei Substrate werden die Substrate mit den Glasschichten zusammengebracht und unter Druck wärmebehandelt. Mit diesem Verfahren können jedoch Gräben bzw. Gruben und Vorsprünge oder Rücksprünge auf bzw. in der Verbindungsoberfläche des jeweiligen Substrates nicht vollständig aufgefüllt bzw. ausgeglichen werden, nämlich weil die Glasschicht dünn ist. Außerdem ist es erforderlich, auf die Substrate Druck auszuüben. Falls die Gräben und Vorsprünge oder Rücksprünge von der Glasschicht nicht genügend aufgefüllt werden können, können beim nachfolgenden Verfahren des Polierens bzw. Schleifens Brüche auftreten oder es bleiben Löcher zurück. Bei nachfolgender Photolithographie oder dgl. gelangt dabei verwendetes Resist-Material in die Löcher und dieses wird zu einer unerwünschten Verunreinigungsquelle. Da zur Vereinigung der Substrate Druck angewendet wird,
2Q bilden sich außerdem Kristallfehler im Halbleiter-Substrat in dem für das Bauelement vorgesehenen Bereich desselben aus, nämlich infolge der Einwirkung mechanischer Verspannung.
Einem dritten bekannten Verfahren gemäß, nämlich wie es in der JP-OS 53-57 978 beschrieben ist, werden Gräben und Vorsprünge oder Rücksprünge, die in den Verbindungsoberflächen der Substrate vorhanden sind, mit einer gleichförmigen Mischung aufgefüllt, die eine passende
-n Zusammensetzung aus Siliziumdioxid-Pulver und Borsäure oder Boranhydrid enthält und die als verbindendes Mittel dient. Eine Halterung bzw. Auflage kommt auf das Substrat und die sich ergebende Struktur wird erwärmt und zusammengepreßt. Dabei verbinden sich das Substrat und diese
Halterung bzw. Unterlage. Um die Gräben und dgl., und 35
zwar ohne das Entstehen von Spalten, aufzufüllen, ist es jedoch notwendig, mit Hilfe eines Vibrators oder mit Hilfe von Ultraschallwellen erzeugte Schwingungen anzuwenden, so daß das Herstellungsverfahren aufwendig ist. Es ist außerdem unmöglich eine einheitliche bzw. gleichmäßige Zusammensetzung zu erhalten. Die nicht einheitliche Zusammensetzung verändert den Schmelzpunkt des verbindenden Mittels. Ein Anteil des Bereichs für das Bauelement ist während des Verfahrensschrittes der Wärmebehandlung, der dem für die Isolation vorgesehen Polieren folgt, Bewegungen ausgesetzt. Da außerdem infolge mechanischer Verspannung aufgrund des zum Zwecke des Anhaften ausgeübten Druckes Kristallfehler entstehen, ergibt sich verminderte Qualität der elektrischen Eigenschäften.
Entsprechend einem vierten bekannten Verfahren, nämlich wie es beschrieben ist von M. Kimura, K. Egami und M. Kanamori, Applied Physics Letters, Band 43, Nr. 3, August 1983, S. 263, wird Glaspulver mit einem Schmelzpunkt unter 100O0C, das Blei-Borsi1ikat (Pb-B O3-SiO2) oder ein Schwermetall oder ein Alkalimetall enthält, in einem organischem Lösungsmittel dispergiert. Nach dem man die sich ergebende Substanz mittels einer Polierscheibe oder dgl. auf ein Substrat aufgebracht und Erwärmung durchgeführt hat, wird das Substrat auf ein anderes Substrat aufgebracht und unter Druck ein erneutes Erhitzen vorgenommen. Wegen des niedrigen Schmelzpunktes des Glaspulvers, das als Verbindungsmittel verwendet ist,
3Q können jedoch nach diesem Verfahren miteinander verbundene Substrate nicht für Hochtemperatur-Bereiche verwendet werden und die Verunreinigung des Substrates durch Schwermetall atome ist beträchtlich und es entsteht eine große Anzahl von Fehlstellen. Außerdem ist Druckanwendung hinsichtlich der Verbindung erforderlich, so daß sich die schon zu dem dritten Verfahren genannten Nachteile
ergeben.
Keines der bekannten Verfahren ist wie dargelegt ohne Nachteile.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
einschlägiges Verfahren anzugeben, mit dem sich die gewünschten Bedingungen, wie sie oben dargelegt sind, erfüllen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 hat. Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Mit der vorliegenden Erfindung ist ein wenig kostspieliges
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Substrates 15
verfügbar, mit dem die bekannten Nachteile überwunden sind, nämlich mit dem Gräben und Vorsprünge oder Rücksprünge, die in der Verbindungsoberfläche oder der Kontaktoberfläche des Substrats vorhanden sind, mit
einem Verbindungsmittel ohne Verbleib von Spalten aufge-20
füllt werden können. Dieses Verfahren bedingt keine Beeinträchtigungen hinsichtlich struktureller und elektrischer Eigenschaften.
Das der Erfindung zugrundeliegende Ziel wird erfindungsgemäß mittels desjenigen Herstellungsverfahrens für ein Halbleiter-Substrat erreicht, das erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
Mit einer Quelle, die eine Si 1 iziumhalogenid.-Verbi ndung oder stattdessen Silan (SiH.) enthält, führt man mittels einer Wasserstoff-Sauerstoffflamme eine Flammenhydrolyse und eine Sprühabscheidung der sich ergebenden, Siliziumdioxid enthaltenden Glaspartikeln auf eine Verbindungsoberfläche eines ersten Halbleiter-Substrates aus und man bringt ein zweites Substrat, das als eine Halterung
ζ - - - 3b Id/13
bzw. Unterlage dient, auf die auf dem ersten Halbleitersubstrat befindlichen, abgeschiedenen Glaspartikeln auf und führt eine Wärmebehandlung durch, bei der die Glaspartikeln sintern.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren der Herstellung eines Halbleitersubstrates, wird die Flammenhydrolyse mittels Einwirken einer Wasserstoff-Sauerstoffflamme auf eine Quelle ausgeführt, die eine Si 1iziumhalogenid-Verbindung enthält. Mit den sich ergebenden Glaspartikeln wird eine Sprühabscheidung durchgeführt, und zwar auf die Verbindungsoberfläche eines Halbleiter-Substrats. Diese Abscheidung wird mittels eines Brenners oder dgl. durchgeführt. Bei Anwendung dieser Verfahrensschritte lassen sich Gräben, Gruben und Vorsprünge oder Rücksprünge in bzw. auf der Verbindungsoberfläche des Substrates derart auffüllen, daß keine Spalte zurückbleiben.
Da eine Quelle mit hoher Reinheit verwendet wird, die
weder Schwermetall noch Alkalimetall enthält, läßt
sich außerdem Selbstdotierung des für das (Bau-) Element vorgesehenen Bereiches mit einer aus dem Verbindungsmittel stammenden Verunreinigung verhindern. Es ergeben sich damit in diesem Bereich herzustellende Bauelemente,
die gute elektrische Eigenschaften haben. 25
Mit dem Verfahrensschritt des Erwärmens der Glaspartikeln, die sich sandwichartig zwischen den beiden Substraten befinden, läßt sich, und zwar unabhängig von der niedrigen Sintertemperatur, nach dem Sintern eine Verglasung
bzw. glasurartige Masse erzielen, die hohe Temperaturbeständigkeit hat, die durch die Menge an Bor bestimmt ist.
Das Verhältnis des Volumens der abgeschiedenen Glasparti-
kein vor dem Sintern zu dem der verglasten, glasurartigen
•Μ)·
Masse nach dem Sintern läßt sich durch die Strömungsrate des Wasserstoffs steuern, der während des Sprühens mittels des Brenners zugeführt wird. Zu erzielen ist eine Volumenabnahme auf ein lOtel bis ein 50stel , verbunden mit entsprechender Steigerung der Dichte. Da das zwischen den zwei Substraten abgeschiedene Material sich während des Sinterprozesses zusammenzieht, wirkt es als gutes Bindemittel über die gesamte Verbindungsoberfläche hinweg. Die Anwendung eines derartigen Druckes, wie er bei bekannten Verfahren verwendet wird, hat sich als unnotwendig erwiesen. Demzufolge lassen sich Kristallfehler und dgl., die ansonsten durch mechanische Verspannung verursacht werden, ausschließen.
Aufgrund der Erfindung läßt sich ein Substrat verwirklichen, daß aus dem selben Material besteht, wie das Halbleiter-Substrat, auf dem der Bereich für ein Bauelement vorgesehen ist. Nachfolgend auftretende Spannungen, die von dem Verbindungsmittel verursacht sein können, lassen sich mit der Erfindung verringern.
Weitere Erläuterungen gehen aus den nachfolgenden Beschreibungen zu den Figuren hervor.
Fig. la bis Ic zeigen Schnittansichten, die erfindungsgemäße Verfahrensschritte einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen,
Fig. 2 zeigt eine Graphik, die die während des Herstel- QQ lungsprozesses auftretende Veränderung des Erweichungspunktes des Glases in Abhängigkeit des Oxidgehaltes eines Materials (GeO2, B 2°2> und B2O2) an9ibt» das der Schmelzpunkt-Steuerung dient und das SiO2 enthält und
Fig. 3a bis 3c zeigt eine weitere Ausführungsform der
Erfindung.
Nachfolgend wird eine erste AusfUhrungsform der Erfindung anhand der Figuren beschrieben.
Fig. la zeigt V-förmige Gräben bzw. Gruben 2, die durch ein bekanntes Ätzverfahren in vorgegebenen Abstand voneinander in der Verbindungsoberfläche eines monokristallinen Halbleiter-Substrats 1 hergestellt sind. Z.B. besteht dieses Substrat 1 aus Silizium (Si). Über die ganze Oberfläche, eingeschlossen die V-förmigen Gräben 2, erstreckt eine dielektrische Schicht 3 (z.B. aus SiOp) oder es ist eine entsprechende Schicht aus thermischem Oxid hergestellt. Halogengas, das als Hauptkomponente Tetrachlorsilan (SiCl.) oder Trichlorsi1 an (SiHCl-) enthält, wird als Quelle für die Bildung eines Glases mittels einer Wasserstoff-Sauerstofff1 amme eines Brenners 4 erhitzt. Das Ergebnis ist eine Flammen-Hydro-
2Q lysereaktion, bei der das Halogen-Gas zu feinen Glaspartikeln 6 wird, die Siliziumdioxid (SiO2) als Hauptbestandteil enthalten. Die Partikeln 6 werden dann auf der dielektrischen Schicht 3 auf der Oberfläche des Substrats 1, eingeschlossen die V-förmigen Gräben 2, abgeschieden. Da SiCl. normalerweise eine Flüssigkeit ist, wird diese in einen Thermostat mit z.B. 8400C geschüttet. Argongas wird dem SiCl^ als Träger zugeführt, und zwar mit einer Strömungsrate von 200 cc/min wodurch das SiCl* zum Brodeln gebracht wird. Dann wird das SiCl. dem Brenner
4 zugeführt. Dem Brenner 4 werden außerdem Sauerstoff 30
und Wasserstoff zugeführt, um die Wasserstoff-Sauerstoffflamme zu erzeugen. Für diesen Fall beträgt die jeweilige Strömungsrate für Sauerstoff und Wasserstoff beispielsweise
5 l/min und 1,8 l/min. Die Dichte der Partikeln 6 wird durch die Strömungsrate des Wasserstoffs gesteuert, der dem Brenner 4 zugeführt wird, die Wasserstoff-Sauerstoffflamme zu erzeugen. Die Strömungsrate des Wasserstoffs
M-
und damit die Dichte der Partikeln 6 werden vorzugsweise herabgesetzt, um die Spalten eines Substrates aufzufüllen, das z.B. rauhe Oberflächen oder große Verformungen aufweist. In diesem Falle wird die Strömungsrate des Wasserstoffs auf 1,3 l/min herabgesetzt. Wenn jedoch in der Substratoberfläche V-förmige Gräben erzeugt bzw. vorhanden sind, wird die Wasserstoffströmung und damit die Dichte der Partikeln 6 ausnahmsweise erhöht, um die V-förmigen Gräben aufzufüllen, ohne daß irgendwelche Spalte zurückbleiben. Wenn die Glaspartikeln 6 während einer Erwärmung des Substrates 1 abgeschieden werden, ergibt sich weiterhin verbessertes Anhaften und in einfacher Weise läßt sich ein Auffüllen ohne zrückbleibende Spalte erreichen.
In Fig. Ib ist gezeigt, wie ein zweites Substrat 4
(z.B. ein Siliziumsubstrat), das mit dem Substrat 1 zu verbinden ist, mit Hilfe der Partikeln 6 auf das Substrat 1 aufgebracht ist. Die Substrate 1 und 4 werden dann auf eine Temperatur von 8000C bis 13000C in einem Ofen 7 erwärmt. Für diesen Fall besteht die Atomosphäre im Ofen aus Helium und Sauerstoff. Das Heliumgas ist dahingehend wirksam, Blasen im Glasmassekörper 6a zu verhindern, bzw. zu beseitigen. Das Sauerstoffgas ist dahingehend wirksam, die Partikeln vollständig zu verglasen bzw. in Glaslasur überzuführen. Dies bewirkt das Sintern der Partikeln 6 deren Volumen sich auf ein 1/10 bis 1/50 des ursprügnlichen Wertes verringert. Die Partikeln 6 werden zu transparentem Glas und bilden ein Glasmasse--Substrat, das zu guter Adhäsion zwischen dem'Substraten 1 und 4 führt. Es ist daher keine Anwendung von Druck erforderlich.
Es wurde festgestellt, daß wenn während des Temperns Heliumgas verwendet worden ist, die Blasen während
. iß
des Temperns aus der durch die Partikeln 6 gebildeten Schicht verschwinden.
Bei dem oben genannten Ausführungsbeispiel beträgt die jeweilige Strömungsrate für Helium und für Sauerstoff 2 l/min und 0,5 l/min. Es können aber auch andere Gase verwendet werden. Z.B. kann während des Temperns eine Argon- oder Stickstoffatmosphäre vorgesehen sein.
Als nächstes wird das verbundene Substrat aus dem Ofen 7 entfernt und auf der (Rück-) Seite des Substrates 1, die keine V-förmigen Gräben aufweist (s. Fig. Ic), poliert bzw. geschliffen. Die Zwischenräume zwischen den Kanten der V-förmigen Gräben bilden eine Vielzahl
!5 isolierter monokristal iner Halbleiterbereiche la, die von dielektrischer Schicht 3 umgegeben bzw. begrenzt sind. Es ergibt sich somit ein Substrat 8 mit Bereichen zur Bildung von Bauelementen, wobei ein sandwichartiger Körper 6a aus Glasmasse sich zwischen dem Substrat 4 und der Schicht 3 befindet.
Wie mit dem Verfahrensschritt der Fig. 1 gezeigt ist, kann die Quelle für Halogengas dem Brenner 4 Tetrachlorsilan (SiCl.) als Hauptkomponente und zusätzlich ein Material zuführen, das der Steuerung eines Schmelzpunktes dient. Als solches Material eignet sich z.B. Bortrichlorid (BCl-) oder Phophortrichlorid (PCl3), wobei Argongas als Trägergas verwendet wird. Nach dem dieses Gas der Quelle dem Brenner 4 zugeführt ist, kann die Flammenhydron lyse ausgeführt werden. Die sich ergebenden Glaspartikeln können Siliziumoxid und Bor- oder Phosphoroxid wie z.B. Bortrioxid (B2O3) oder Phosphorpentoxid ^3O5) enthalten. Bortrichlorid kann als Gas zugeführt werden. Phosphortrichlorid wird durch Aufsprudeln zugeführt, wozu Argongas als Trägergas verwendet wird. In diesem
• /ft.·
Falle ist die thermostatisierte Temperatur für das Phosphortrichlorid 300C und beträgt die Argongas-Strömung 30 cc/min. Bei einer Veränderung der Dosierung des Materials, das zur Steuerung des Schmelzpunktes vorgesehen ist, lassen sich die Werte für die Erweichungs- und Schmelzpunkte des Glasmaterials frei einstellen.
Fig. 2 zeigt eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem Gehalt (mol%) an Oxid, d.h. an den Schmelzpunkt steuerndem Material, und dem Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) hinsichtlich des sich ergebenden Erweichungspunktes (0C) für das Glas angibt. Wenn Germaniumdioxid (GeO„), Bortrioxid (B2O3) oder Phosphorpentoxid (P2 0S) als den Schmelzpunkt steuerndes Oxidmaterial verwendet wird, kann eine Steigerung des Oxidgehaltes eine Verminderung der Temperatur für die Erweichung des Glases mit sich bringen.
Wenn zwei oder mehrere Arten eines SiCl.-Materials zur Schmelzpunktsteuerung dotiert sind, ist die Veränderung der Temperatur für die Erweichung des Glases proportional den Dotierungsgraden der zwei Materialien.
Die durch Flammenhydrolyse erzeugten Glaspartikeln haben Partikelgrößen von 0,05 bis 0,2 pm. Eine Verglasungs- bzw. lasurbildende Temperatur für diese Glaspartikeln ist ebenso niedrig wie der Schmelzpunkt niedrig schmelzenden Glases. Wenn jedoch die Partikeln verglast bzw. lasurartig geworden sind, wird ihr Schmelzpunkt durch 3Q die Anteile an anderen Komponenten bestimmt,' wie z.B. Bortrichlorid und Phosphortrichlorid, ausgenommen das Siliziumtetrachlorid, das der Hauptbestandteil ist. Z.B. verglasen Glaspartikeln mit 20 mol% B2O3 bei einer Temperatur von 9000C (d.h. Adhäsionseffekt ist vorgesehen). g5 Nach dem die Partikeln verglast bzw. zu einer Lasur
γι
geworden sind, geht der Schmelzpunkt auf ungefähr 14000C hinauf. Dementsprechend unterliegt der für die Bildung eines Bauelementes vorgesehene Bereich keiner Rückbildung während des Verfahrens der Herstellung solcher Bauelement2c 5
Ein für die Herstellung solcher Bauelemente geeignetes Substrat wurde mittels Flammenhydrolyse aus einer Quelle von
BCl3 99 cc/min,
10 SiCl4 170 cc/min,
hergestellt. Die Wasserstoff-Sauerstoffflamme bestand dabei aus einer Strömung von 1,5 l/min Wasserstoff und 5,5 l/min Sauerstoff. Der Widerstand der Elementoberfläche des resultierenden Substrats betrug 36 Ohm χ cm.
Dies zeigt, daß die Eigendotierung mit Bor beträchtlich i st.
Die Elementbereiche la des Substrats, die in dieser Weise hergestellt sind, sind inseiförmige Bereiche, die durch jeweilige Schutzringe (Guard Rings) voneinander isoliert sind. Das Ergebnis ist, daß hochwertige Halbleiterelemente in einer Produktions-Linie in Massen hergestellt werden können. Das als Halterung bzw. Unterlage verwendete Substrat 4 der vorliegenden Erfindung muß nicht monokristalines Silizium mit hoher Kristallperfektion sein. Es kann ein jeglicher Waver verwendet werden, der wegen ungleichen Widerstandes, wegen Kristalldefekten und fehlerhafter Kristallorientierung als Ausschuß betrachtet wird, für ein Substrat 4 verwendet wird.
Ausschußwaver sind billig und die Glaspartikeln können zum niedrigen Preis hergestellt werden. Insofern ist die Erfindung eine billige bzw. preiswerte Methode miteinander verbundene Halbleitersubstrate herzustellen.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine andere Ausführungsform zur vorliegenden Erfindung. Sie zeigen das Verfahren
der Verbindung einer p'-Epitaxieschicht 12 mit einer Kristallorientierung ^IOO^, die als Unterlage ein Substrat 4 hat. Es ist damit ein Substrat 20 für Elemente gebildet.
In den Fig. 3a bis 3c ist mit dem Bezugszeichen 11
ein p~-Siliziumsubstrat bezeichnet, das eine Kristanorientierung ^IOO) hat. Mit 12 ist die p~-Epitaxieschicht bezeichnet, die eine Kristallorientierung ClOO^ hat. Die thermische Oxidschicht, die durch Oxidation der Epitaxieschicht 12 hergestellt ist, ist mit 13 bezeichnet. Das als Unterlage vorgesehene Halbleitersubstrat, das mit der Schicht 12 zu verbinden ist, ist mit 4 bezeichnet. Die Partikeln 6 (eine Verbindung bzw. Mischung von Si0_ und BoOg. die aus den Ausgangsstoffen SiCl. und
BCl- hergestellt ist) wird mit Hilfe des Brenners 4
auf die.Schicht 13 aufgesprüht. Es werden damit Glaspartikeln auf der Schicht 13 (Fig. 3a) in der gleichen Weise abgeschieden, wie dies zur vorangehenden Ausführungsform beschrieben ist. Wie dies Fig. 3b zeigt, werden Sauerstoff
nr. und Helium dem Ofen 17 durch die Rohre 18 und 19 hindurch zugeführt, nämlich nachdem das als Halterung bzw. Unterlage dienende Substrat 4 auf die Partikeln 6 aufgelegt worden ist und diese sich ergebende Struktur in den Ofen 17 eingebracht ist. Es erfolgt dort die Sinterung der
Partikeln 6 in einer Atmosphäre, die eine Mischung
aus Helium und Sauerstoff ist, wie dies Fig. 3b zeigt. Die Partikeln 6 verglasen bzw. werden zu einer Glasur, womit eine transparente Glasschicht 6a gebildet wird. Damit ist die Verbindung hergestellt. Die gegenüberliegende -Oberfläche des ρ -Siliziumsubstrats 11 hat eine Kristalloberfläche der Orientierung \110>. Diese Oberfläche wird poliert oder geätzt bis die p"-SiIiziumschicht 12 mit der Kristallorientierung (llQ) heraustritt und man so eine dünne Silizium-Epitaxieschicht auf einer isolierenden Si0o-Schicht erhält. Man erhält so einen
SOI (Silikon On Insu!ator)-Körper. Wenn HF-HNO3-HAc-
1 oder HF-HNOg-f^O- als Ätzmittel verwendet wird, wird das ρ -Siliziumsubstrat selektiv bis auf die p~-Siliziumschicht 12 herab abgeätzt. Auf diese Weise wird das P+-Si1iziumsubstrat vollständig entfernt und die Schicht 12 bleibt vollständig zurück (Fig. 3c). Die SiCl4 als Hauptbestandteil enthaltende Quelle speist den Brenner 4 in der gleichen Weise, wie dies zur ersten Ausführungsform beschrieben ist. Die selben zur ersten Ausführungsforäii erzielten Ergebnisse werden auch für die zweite Ausführungsform erreicht.
Die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen beschreiben Verfahren, zu denen Siliziumhalogenid-Verbindungen verwendet sind. Es kann jedoch auch Silan SiH -Gas verwendet werden. Verunreinigungs- bzw. Dotierungszusätze können E^Hg- und ΡΗ,-Gase sein.
- Lee Mite -

Claims (10)

  1. Ansprüche
    Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Substrats gekennzeichnet durch
    die Verfahrensschritte:
    - Durchführung einer Flammenhydrolyse mittels einer Wasserstoff-Sauerstoffflamme, die man auf eine Quelle einwirken läßt, die eine Si 1iziumhalogenid-Verbindung enthält,
    - Sprühabscheiden der sich ergebenden Glaspartikeln (6), die Siliziumdioxid (SiO«) enthalten, auf eine Verbindungsoberfläche eines Halbleiter-Substrates (1), wobei sich auf dieser Oberfläche eine isolierende Schicht (3) befindet,
    - Aufbringen eines anderen Substrates (4), das als Unterlage vorgesehen ist, auf diese Glaspartikeln (6), die auf dem Halbleiter-Substrat (1) abgeschieden worden sind, und
    - Durchführung einer Wärmebehandlung, bei der die Glaspartikeln (6) sintern, und Verbinden des Halbleiter-Substrats (1) mit dem anderen Substrat (4).
    2
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet dadurch,
    daß der Verfahrensschritt der Abscheidung der sich ergebenden Glaspartikeln (6) die Maßnahme einschließt, die Strömung desjenigen Wasserstoffes zu steuern, der während der Flammenhydrolyse der Quelle in der Wasserstoff-Sauerstoffflamme verwendet wird, um die sich ergebenden Glaspartikeln (6) zu erzeugen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch,
    daß der Verfahrensschritt der Abscheidung der sich ergebenden Glaspartikeln (6) die Maßnahme umfaßt, jg die Glaspartikeln (6) auf ein erhitztes Halbleiter-Substrat (1) abzuscheiden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch,
    daß die Quelle eine Si 1iziumhalogenid-Verbindung von Trichlorsi1 an oder Tetrachlorsi1 an ist, und die Quelle außerdem Bortrichlorid (BCl3) und/oder Phosphortrichlorid (PCl3) und/oder Germaniumtetrachlorid (GeCl4) enthält.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    gekennzeichnet dadurch,
    daß als Halbleiter-Substrat ein Siliziumsubstrat
    (1) mit einer Anzahl V-förmiger Gräben (2), die
    3Q sich in der Verbindungsoberfläche befinden, verwendet wird, daß die isolierende Schicht (3) eine Siliziumoxidschicht (3) ist, die sich über die gesamte Oberfläche, eingeschlossen die Oberflächen der V-förmigen Gräben (2), erstreckt und daß die Glaspartikeln (6) auf diese Siliziumoxidschicht (3) aufgesprüht werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch,
    daß als weiterer Verfahrensschritt ein Polieren oder Abtragen derjenigen Oberfläche vorgenommen wird, die derjenigen Oberfläche gegenüberliegend ist, die die V-förmigen Gräben (2) enthält, wobei dieser Verfahrensschritt solange durchgeführt wird, bis die Spitzen der V-förmigen Gräben freiliegend werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch,
    daß ein Halbleiter-Substrat (11) verwendet wird, das eine hohe Verunreinigungs- bzw. Dotierungskonzentration enthält und das eine Halbleiter-Epitaxieschicht (12) umfaßt, die eine niedrige Verunreinigungsbzw. Dotierungskonzentration enthält, wobei die Halbleiter-Epitaxieschicht (12) auf dem die hohe Konzentration enthaltenden Halbleiter-Substrat (11) erzeugt ist und daß eine Siliziumoxidschicht (13) als isolierende Schicht auf der Halbleiter-Epitaxieschicht (12) ausgebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch,
    daß SiH.-Gas anstelle der Si 1iziumhalogenid-Verbindung verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch,
    daß die Temper-Wärmebehandlung in einer Atmosphäre ausgeführt wird, die wenigstens Heliumgas enthält.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
    gekennzeichnet dadurch,
    daß die Temper-Wärmebehandlung in einer Atmosphäre aus Helium und Sauerstoff durchgeführt wird.
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