Vapor Etching of Silicon Substrates with HCL Gas

HCL가스에 의한 실리콘 기판의 에칭

The production of high-quality epitaxial layers almost always involves an etching step of silicon substrates with HCl gas prior to epitaxy, In this work, an investigation has been made on the etch rate and the etch-pit formation as a function of HCl gas concentration and etch temperature at atmospheric pressure (1 atm.) and reduced pressure (0.1 atom.). As a result, it is found that the etch rate is proportional to the square of the HCI gas concentration (XHC12) and the apparent ativation energy is between 0 and 111 Kcal/mole for both ammospheric and reduced pressure operation. From these results, it is expected that the HCI etching of silicon in reduced pressure operation proceeds, as in atmospheric operation, via the reaction ; Si + 2HCl ↔ SiCl2 + H2.

양질의 에피택셜 층을 성장시키기 위해서는, 에피택셜 층을 성장시키기 직전에 HCl 가스를 사용하여 실리콘 기판을 에칭하는 과정이 거의 언제나 포함된다. 본 논문에서는, 대기압[1 기압]과 감압[0.1기압]에서 HCl 가스 농도와 에칭 온도의 변화에 따른 에칭속도 및 에치-피트 생성에 관하여 조사하였다. 그 결과, 대기압 공정과 감압 공정 모두 에칭 속도는 HCI 가스 농도의 2승[X ]에 비례하였으며, 명목상 활성화 에너지는 0∼11 Kcal/mole인 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터, 감압 공정에서 HCl 가스에 의해 실리콘이 에칭되는 것은 대기압 공정에서와 같이 다음과 같은 반응에 의해 일어난다고 예측된다; Si + 2HCl ↔SiCl2 + H2.