DE1117965B

DE1117965B - Method for marking a surface of a semiconductor crystal by chemical etching

Info

Publication number: DE1117965B
Application number: DEJ19087A
Authority: DE
Inventors: Dr Valentin Moll; Helga Haase
Original assignee: TDK Micronas GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1960-11-30
Filing date: 1960-11-30
Publication date: 1961-11-23

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.Method for marking a surface of a semiconductor crystal by chemical etching The invention relates to a method for marking a Surface of a semiconductor crystal, the surface layers of which have different, have decisive properties for the further construction of the semiconductor arrangement, in which the semiconductor crystal is thus surrounded by an embedding or covering means is that only one surface is exposed to the action of an etching agent, while the other surfaces are covered by the embedding agent.

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.Semiconductor base bodies are often used in the manufacture of semiconductor arrangements used, which are not built up homogeneously, but a stratification or a Have impurity gradients. When attaching the electrodes to the semiconductor body these must be attached to a specific layer according to their function will. One such problem is e.g. B. in the production of diffused alloys Transistors before. As is known, these transistors have in the base layer, the corresponds to the semiconductor base body, a drift component. One achieves with it a reduction in the transit time of the charge carriers from the emitter to the collector. For the Effectiveness of the drift component requires that its slope be in the correct Direction from the emitter to the collector. To this end, care must be taken that the emitter electrode is attached to the surface which is the lowest Has resistance, and the collector electrode on the high-resistance surface of the Semiconductor body.

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.According to a known method, semiconductor body with a Drift component produced in that in a lightly doped semiconductor crystal a more highly doped surface layer is generated by a diffusion process. Then these crystals are embedded in wax in such a way that only one surface remains free. This free surface is created by the action of a suitable etchant removed until the highly doped surface layer that had previously diffused in again away. After removing the embedding agent, there are semiconductor crystals before, which are weakly doped on one surface, i.e. high-resistance, and on the other surface have a highly doped layer. On the highly doped layer the emitter electrode must be attached and the lightly doped layer the Collector electrode. It is now extremely difficult to find the two different ones Surfaces of the semiconductor crystals present in this form from one another differentiate. One has already tried to make one surface recognizable make that they are etched in a special form (polishing etching - structure etching) or after the etching, while the crystal was still embedded in the wax, in particular Has sanded the shape. These procedures are very cumbersome and involve additional Operations connected. In addition, there are then two surfaces with different ones mechanical structure, which affects the electrical properties of the semiconductor devices can have an adverse effect. Another way of differentiating the surfaces consists in the fact that before the one surface layer is removed, each Crystals on a surface are provided with a base electrode and this element embeds together with the base connection so that this is on the of the etchant not attacked side. But this has the disadvantage that the embedding is essential is more difficult to carry out and that then the cleaning of the base electrode provided crystals cause difficulties. It becomes an electrochemical one Element formed during etching, which can be disadvantageous.

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.The invention creates the possibility of a surface of a semiconductor crystal to be marked without the disadvantages of the known marking methods appear. According to the invention, after the end of the etching treatment on the unprotected Surface of the semiconductor crystal a layer causing interference colors generated. The other features and advantages of the invention will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawing. FIGS. 1 to 3 serve to illustrate the individual process steps to for the presence of a semiconductor crystal with differently marked Surfaces.

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.In Fig. 1, the known process step is shown, in which a semiconductor crystal provided with a highly doped surface layer 2 1 in an embedding medium 3 which, for. B. can consist of wax, so embedded is that only one surface layer is exposed, while the other surface layers are covered by the wax. In the present example it is assumed that the Semiconductor crystals made of n-conducting germanium and a diffusion layer made of highly doped n-conducting germanium. It can be on a large platter numerous semiconductor crystals simultaneously in the manner described in an embedding medium be inserted.

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.The plate with the embedded crystals is placed in a suitable Etching liquid is immersed on the free surface of the semiconductor wafer acts and removes the highly doped layer on this surface again.

Fig. 2 zeigt ein eingebettetes Halbleiterkriställchen nach Beendigung der Ätzbehandlung. An der dem Ätzmittel ausgesetzten Oberfläche liegt nunmehr die schwachdotierte Schicht des Kriställchens vor.Fig. 2 shows an embedded semiconductor crystal after completion the etching treatment. On the surface exposed to the etchant is now the lightly doped layer of the crystal.

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.These platelets from which the etchant is distilled by rinsing in Water is removed, are now exposed to a liquid that has an interference color evoking layer generated on this surface. It is suitable for this purpose a liquid that contains small traces of hydrogen peroxide. It can too for this purpose z. B. hydrofluoric acid can be used, the traces of hydrogen peroxide are added. It is decisive that the hydrogen peroxide is only slightly Dimensions may be available. Research has shown that at room temperature the best mixing ratio of hydrogen peroxide to hydrofluoric acid between 1: 100 and 1: 1500. When treated with this liquid, the surface becomes visible of the semiconductor crystal creates a layer that varies depending on the duration of the treatment Causes interference colors from gold to blue and green to red. The duration of treatment depends on the nature of the composition of the liquid and is between a few Seconds and a few minutes.

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.With a mixing ratio of hydrogen peroxide to hydrofluoric acid of 1: 100 is the color scale in about 60 seconds. The layer created in this way however, it is not very stable and dissolves when shaken gently. A more favorable result is obtained when using hydrogen peroxide and hydrofluoric acid existing liquid has a mixing ratio of 1: 300. Upon exposure the liquid will turn a slight gold color after about 30 to 40 seconds. This layer is relatively permanent. By drying under an infrared lamp the adhesion resistance can still be improved.

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.In Fig. 3, a single semiconductor crystal 1 is shown, one surface of which is covered with the colored interference layer 4. The interference layer remains on one surface of the crystals even after the wax has been removed or dissolved obtain. With the crystals this is the side from which the diffusion layer is was etched off, identified by their color. When attaching the electrodes does not disturb the interference layer in general. However, she is in hot water soluble and can therefore be removed again if necessary.

Claims

PATENT APPLICATIONS: 1. Method of characterizing a surface of a Semiconductor crystal, the surface layers of which are different, for the further Structure of the semiconductor arrangement have decisive properties in which the semiconductor crystal is so surrounded by an embedding agent that only one surface is exposed to action an etchant is exposed, while the other surfaces are exposed to the embedding agent are covered, characterized in that on completion of the etching treatment an interference color on the unprotected surface of the semiconductor crystal causing layer is generated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the interference colors causing layer (4) by treating with a small Amount of liquid containing hydrogen peroxide is generated.

3. Procedure according to Claims 1 and 2, characterized in that the interference colors causing Layer by treating with hydrofluoric acid, the small amount of hydrogen peroxide are added, is generated.

4. The method according to claim 3, characterized in that that the mixing ratio of hydrogen peroxide to hydrofluoric acid is between 1: 100 and 1: 1500.

5. The method according to claims 3 and 4, characterized in that that the duration of action of the liquid depends on the composition ratio of hydrogen peroxide and hydrofluoric acid between a few seconds and a few minutes is chosen.

6. The method according to claim 1 and one or more of the preceding Claims, characterized in that the layer causing the interference colors by exposure to a ratio of 1: 300 for 30 to 40 seconds Hydrogen peroxide and hydrofluoric acid composed liquid is generated.