DE1117965B - Verfahren zum Kennzeichnen einer Oberflaeche eines Halbleiterkristalls durch chemisches AEtzen - Google Patents

Description

• Verfahren zum Kennzeichnen einer Oberfläche eines Halbleiterkristalls durch chemisches Ätzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kennzeichnen einer Oberfläche eines Halbleiterkristalls, dessen Oberflächenschichten unterschiedliche, für den weiteren Aufbau der Halbleiteranordnung maßgebende Eigenschaften besitzen, bei dem der Halbleiterkristall so von einem Einbettungs- oder Abdeckungsmittel umgeben ist, daß nur die eine Oberfläche der Einwirkung eines Ätzmittels ausgesetzt wird, während die anderen Oberflächen durch das Einbettungsmittel abgedeckt sind.
• Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen werden häufig Halbleitergrundkörper verwendet, die nicht homogen aufgebaut sind, sondern eine Schichtung oder einen Verunreinigungsgradienten aufweisen. Beim Anbringen der Elektroden an den Halbleitergrundkörper müssen diese ihrer Funktion entsprechend an einer bestimmten Schicht angebracht werden. Ein derartiges Problem liegt z. B. bei der Herstellung von diffundiert legierten Transistoren vor. Diese Transistoren weisen bekanntlich in der Basisschicht, die dem Halbleitergrundkörper entspricht, eine Driftkomponente auf. Man erreicht damit eine Verkürzung der Laufzeit der Ladungsträger vom Emitter zum Kollektor. Für die Wirksamkeit der Driftkomponente ist es erforderlich, daß ihr Gefälle in der richtigen Richtung vom Emitter zum Kollektor verläuft. Zu diesem Zweck muß darauf geachtet werden, daß die Emitterelektrode an der Oberfläche angebracht wird, die den niedrigsten Widerstand aufweist, und die Kollektorelektrode an der hochohmigen Oberfläche des Halbleitergrundkörpers.
• Nach einem bekannten Verfahren werden Halbleitergrundkörper mit einer Driftkomponente dadurch hergestellt, daß in einem schwachdotierten Halbleiterkriställchen durch einen Diffusionsvorgang eine höher dotierte Oberflächenschicht erzeugt wird. Anschließend werden diese Kriställchen so in Wachs eingebettet, daß nur eine Oberfläche frei bleibt. Diese freie Oberfläche wird durch Einwirkung eines geeigneten Ätzmittels abgetragen, bis die vorher eindiffundierte hochdotierte Oberflächenschicht wieder entfernt ist. Nach Entfernen des Einbettungsmittels liegen Halbleiterkriställchen vor, die auf der einen Oberfläche schwach dotiert, also hochohmig sind und auf der anderen Oberfläche eine hochdotierte Schicht aufweisen. An der hochdotierten Schicht muß die Emitterelektrode angebracht werden und an der niedrigdotierten Schicht die Kollektorelektrode. Es ist nun aber außerordentlich schwierig, die beiden unterschiedlichen Oberflächen der in dieser Form vorliegenden Halbleiterkriställchen voneinander zu unterscheiden. Man hat bereits versucht, die eine Oberfläche dadurch kenntlich zu machen, daß man sie in besonderer Form ätzt (Polierätzung - Strukturätzung) oder nach dem Ätzen, während das Kriställchen noch im Wachs eingebettet war, in besonderer Form geschliffen hat. Diese Verfahren sind sehr umständlich und mit zusätzlichen Arbeitsgängen verbunden. Außerdem liegen dann zwei Oberflächen mit unterschiedlicher mechanischer Struktur vor, was sich für die elektrischen Eigenschaften der Halbleiteranordnungen ungünstig auswirken kann. Eine weitere Möglichkeit zur Unterscheidung der Oberflächen besteht darin, daß man bereits vor dem Abtragen der einen Oberflächenschicht jedes Kriställchen an einer Oberfläche mit einer Basiselektrode versieht und dieses Element zusammen mit dem Basisanschluß einbettet, so daß dieser auf der von dem Ätzmittel nicht angegriffenen Seite liegt. Das hat aber den Nachteil, daß die Einbettung wesentlich schwieriger durchzuführen ist und daß anschließend die Reinigung der mit der Basiselektrode versehenen Kriställchen Schwierigkeiten bereitet. Es wird ein elektrochemisches Element beim Ätzen gebildet, das Nachteile bringen kann.
• Die Erfindung schafft die Möglichkeit, eine Oberfläche eines Halbleiterkriställchens zu kennzeichnen, ohne daß dabei die Nachteile der bekannten Kennzeichnungsmethoden auftreten. Erfindungsgemäß wird nach Beendigung der Ätzbehandlung auf der ungeschützten Oberfläche des Halbleiterkristalls eine Interferenzfarben hervorrufende Schicht erzeugt. Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die Fig. 1 bis 3 dienen zur Veranschaulichung der einzelnen Verfahrensschritte bis zum Vorliegen eines Halbleiterkriställchens mit unterschiedlich gekennzeichneten Oberflächen.
• In Fig. 1 ist der an sich bekannte Verfahrensschritt dargestellt, bei dem ein mit einer hochdotierten Oberflächenschicht 2 versehenes Halbleiterkriställchen 1 in ein Einbettungsmittel 3, das z. B. aus Wachs bestehen kann, so eingebettet wird, daß nur die eine Oberflächenschicht frei liegt, während die anderen Oberflächenschichten von dem Wachs umhüllt sind. In dem vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß das Halbleiterkriställchen aus n-leitendem Germanium besteht und eine Diffusionsschicht aus hochdotiertem n-leitendem Germanium enthält. Es können auf einer großen Platte zahlreiche Halbleiterkriställchen gleichzeitig in der beschriebenen Art in ein Einbettungsmittel eingelegt werden.
• Die Platte mit den eingebetteten Kriställchen wird in eine geeignete Ätzflüssigkeit eingetaucht, die auf die freie Oberfläche des Halbleiterplättchens einwirkt und die hochdotierte Schicht an dieser Oberfläche wieder entfernt.
• Fig. 2 zeigt ein eingebettetes Halbleiterkriställchen nach Beendigung der Ätzbehandlung. An der dem Ätzmittel ausgesetzten Oberfläche liegt nunmehr die schwachdotierte Schicht des Kriställchens vor.
• Diese Plättchen, von denen das Ätzmittel durch Spülen in destilliertem Wasser entfernt ist, werden nun einer Flüssigkeit ausgesetzt, die eine Interferenzfarben hervorrufende Schicht auf dieser Oberfläche erzeugt. Es eignet sich für diesen Zweck eine Flüssigkeit, die geringe Spuren von Wasserstoffsuperoxyd enthält. Es kann zu diesem Zweck z. B. Flußsäure verwendet werden, der Spuren von Wasserstoffsuperoxyd zugesetzt sind. Entscheidend ist dabei, daß das Wasserstoffsuperoxyd nur in geringem Maße vorhanden sein darf. Untersuchungen haben ergeben, daß bei Zimmertemperatur das günstigste Mischungsverhältnis von Wasserstoffsuperoxyd zu Flußsäure zwischen 1:100 und 1:1500 liegt. Bei Behandlung mit dieser Flüssigkeit wird auf der Oberfläche des Halbleiterkriställchens eine Schicht erzeugt, die je nach Behandlungsdauer unterschiedliche Interferenzfarben von Gold über Blau und Grün bis zu Rot hervorruft. Die Behandlungsdauer hänge von der Art der Zusammensetzung der Flüssigkeit ab und liegt zwischen einigen Sekunden und einigen Minuten.
• Bei einem Mischungsverhältnis Wasserstoffsuperoxyd zu Flußsäure von 1:100 ist die Farbskala in etwa 60 Sekunden durchlaufen. Die so erzeugte Schicht ist jedoch nicht sehr beständig und löst sich schon bei leichtem Schütteln auf. Ein günstigeres Ergebnis wird erhalten, wenn die aus Wasserstoffsuperoxyd und Flußsäure bestehende Flüssigkeit ein Mischungsverhältnis von 1:300 aufweist. Bei Einwirkung der Flüssigkeit tritt nach etwa 30 bis 40 Sekunden eine leichte Goldfärbung auf. Diese Schicht ist verhältnismäßig beständig. Durch Antrocknen unter einer Infrarotlampe kann die Haftbeständigkeit noch verbessert werden.
• In Fig. 3 ist ein einzelnes Halbleiterkriställchen 1 dargestellt, dessen eine Oberfläche mit der farbigen Interferenzschicht 4 bedeckt ist. Die Interferenzschicht bleibt auch nach Entfernen bzw. Lösen des Wachses auf der einen Oberfläche der Kristälichen erhalten. Damit ist bei den Kriställchen die Seite, von der die Diffusionsschicht abgeätzt wurde, durch ihre Farbe kenntlich gemacht. Bei der Anbringung der Elektroden stört die Interferenzschicht im allgemeinen nicht. Sie ist jedoch in heißem Wasser löslich und kann somit bei Bedarf auch wieder entfernt werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRLTCHE: 1. Verfahren zum Kennzeichnen einer Oberfläche eines Halbleiterkristalls, dessen Oberflächenschichten unterschiedliche, für den weiteren Aufbau der Halbleiteranordnung maßgebende Eigenschaften besitzen, bei dem der Halbleiterkristall so von einem Einbettungsmittel umgeben wird, daß nur die eine Oberfläche der Einwirkung eines Ätzmittels ausgesetzt wird, während die anderen Oberflächen durch das Einbettungsmittel abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Ätzbehandlung auf der ungeschützten Oberfläche des Halbleiterkriställchens eine Interferenzfarben hervorrufende Schicht erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzfarben hervorrufende Schicht (4) durch Behandeln mit eine geringe Menge Wasserstoffsuperoxyd enthaltender Flüssigkeit erzeugt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzfarben hervorrufende Schicht durch Behandeln mit Flußsäure, der geringe Mengen von Wasserstoffsuperoxyd zugesetzt sind, erzeugt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Wasserstoffsuperoxyd zu Flußsäure zwischen 1:100 und 1:1500 liegt.
5. 5. Verfahren nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungsdauer der Flüssigkeit je nach dem Zusammensetzungsverhältnis von Wasserstoffsuperoxyd und Flußsäure zwischen einigen Sekunden und einigen Minuten gewählt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzfarben hervorrufende Schicht durch eine 30 bis 40 Sekunden andauernde Einwirkung einer im Verhältnis 1:300 aus Wasserstoffsuperoxyd und Flußsäure zusammengesetzten Flüssigkeit erzeugt wird.