DE1199098B - Verfahren zum AEtzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkoerpern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl-1/00

Nummer: 1199 098

Aktenzeichen: S 72354 VI b/48 dl Anmeldetag: 3. Februar 1961

Auslegetag: 19. August 1965

Bei bekannten Herstellungsverfahren von Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichtern, Transistoren, Fotodioden, Vierschichtanordnungen u. dgl., werden sowohl die unlegierten Halbleiterkörper als auch die halbfertigen Halbleiteranordnungen Ätzungen unterworfen. Dies dient vornehmlich der Reinigung von auf der Oberfläche haftenden Fremdstoffen, sowie der Abtragung von Unregelmäßigkeiten der Halbleiteroberfläche. Nach dem Grundmaterial, das zur Herstellung der Halbleiteranordnung verwendet wird, z. B. Germanium, Silizium oder eine intermetallische Verbindung von Elementen der III. und V. bzw. der II. und VI. Gruppe des Periodischen Systems, richtet sich die verwendete Ätzflüssigkeit. Unter anderem sind auch alkalische Ätzflüssigkeiten, z. B. heiße Kalilauge, bekanntgeworden.

Der Nachteil der meisten bekannten Ätzflüssigkeiten ist die Heftigkeit des Ätzangriffs. Nach sehr kurzer Zeit, meist nach wenigen Sekunden, muß der Ätzvorgang abgebrochen werden, wenn nicht unkontrollierte Ätzangriffe stattfinden sollen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern, die zur Weiterverarbeitung von Halbleiteranordnungen dienen, nach einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung einer alkalischen Ätzflüssigkeit. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper 10 bis 30 Stunden lang dem Ätzangriff von Kali- oder Natronlauge bei Zimmertemperatur ausgesetzt werden. Zweckmäßigerweise wird hochkonzentrierte Kalilauge verwendet.

An Hand eines Beispieles sollen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erläutert werden. Für bestimmte Halbleiteranordnungen, z. B. Gleichrichter und Transistoren, hat sich die Form einer runden Scheibe bewährt. Derartige Scheiben werden z. B. in der Weise gewonnen, daß sie von einem Halbleiterstab, der beispielsweise durch tiegelfreies Zonenschmelzen auf einen passenden Durchmesser gebracht wurde, durch Schnitte senkrecht zur Stabachse abgetrennt wurden. Sie weisen beispielsweise einen Durchmesser von 10 bis 30 mm und eine Dicke von 200 bis 300 μ auf, je nach Verwendungszweck. Durch einen Läppvorgang wird die Halbleiterscheibe auf die gewünschte Dicke gebracht, z. B. auf 150 bis 300 μ. Gleichzeitig damit werden die beiden Flachseiten geebnet und in Parallelität zueinander gebracht.

Danach wird die Halbleiterscheibe geätzt, wobei die durch das Schneiden und Läppen gestörten Oberflächenschichten abgetragen werden. Anschließend kann dann durch Einlegieren oder Eindiffun-Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen
einkristallinen Halbleiterkörpern

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

^xo Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Reimer Emeis, Ebermannstadt

dieren von Fremdstoffen eine Dotierung bestimmter Zonen der Halbleiterscheibe bewirkt werden. Es ist bereits bekannt, zur Ätzung von Halbleiterscheiben heiße Kalilauge (50 bis 100° C) zu verwenden. Heiße Kalilauge ist in der Lage, z. B. Silizium und Germa-

ao nium völlig aufzulösen. Es zeigt sich hierbei der Nachteil, daß die Ätzung nach sehr kurzer Zeit, z. B. nach wenigen Sekunden, abgebrochen werden muß, wobei diese Zeit noch zusätzlich sehr genau eingehalten werden muß, wenn die Abätzung einer Schicht bestimmter Dicke gefordert wird. Außerdem ergibt sich der weitere Nachteil, daß die Halbleiterscheiben hierbei schwach linsenförmig werden, weil der Ätzangriff am Rand der Scheibe heftiger ist als in der Mitte. Dies ergibt sich aus den besonderen Strömungsverhältnissen beim Ätzen, die durch das Abreißen der entstehenden Gasblasen bedingt sind. Die gleichen Nachteile weisen andere bekannte Ätzflüssigkeiten, z. B. eine sogenannte CP-Ätzlösung, die aus einer Mischung von 4O°/oiger Flußsäure und rauchender Salpetersäure im Verhältnis 1:1 besteht, ebenfalls auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt nun zu besseren Ergebnissen. Es zeigte sich z. B., daß Siliziumscheiben, die in konzentrierte Kalilauge (250 g KoH auf 300 g H₂O) von Zimmertemperatur gelegt wurden, nach etwa 24 Stunden Ätzdauer von den durch die mechanische Bearbeitung gestörten Oberflächenschichten befreit waren, ohne daß die Planparallelität der Flachseiten darunter litt. Die Beobachtung zeigte, daß die gestörten Schichten, die eine Dicke von etwa 5 bis 10 μ aufweisen, bevorzugt abgetragen werden, und daß danach der Ätzangriff sehr stark verlangsamt wird. Einige Stunden Ätzdauer mehr oder weniger spielen also keine Rolle; nach Abtragung der gestörten Kristallschicht kommt der Ätzangriff praktisch zum Stillstand. Es wurde weiter beobachtet, daß die Halbleiterscheiben in der

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Ätzflüssigkeit unter dem Einfluß der entstehenden Gasblasen besonders am Anfang langsam umherrollen und umhergleiten, wodurch die Abtragung sehr gleichmäßig über die gesamte Scheibenbreite von der Mitte bis zum Rand stattfindet.

Selbstverständlich kann an Stelle von Kalilauge auch Natronlauge verwendet werden. Letztere zeigt einen etwas langsameren Ätzangriff. Als Grenztemperaturen dürften 10 bis 30° C in Betracht kommen. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist der Ätzangriff derart verlangsamt, daß die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens darunter leidet. Bei höheren Temperaturen kann leicht eine völlige Auflösung des Halbleitermaterials bzw. ein Ätzangriff unkontrollierbarer Tiefe eintreten.

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern, die zur Weiterverarbeitung von Halbleiteranordnungen dienen, nach einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung einer alkalischen Ätzflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper 10 bis 30 Stunden lang dem Ätzangriff von Kali- oder Natronlauge bei Zimmertemperatur ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper etwa 24 Stunden lang in ein mit hochkonzentrierter Kalilauge gefülltes Gefäß gelegt werden.

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