DE1248425B

DE1248425B - Method for etching a silicon body of a semiconductor arrangement containing a pn junction

Info

Publication number: DE1248425B
Application number: DEL47966A
Authority: DE
Inventors: Richard Magner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-06-04
Filing date: 1964-06-04
Publication date: 1967-08-24

Description

Verfahren zum Ätzen eines einen pn-übergang enthaltenden Siliziumkörpers einer Halbleiteranordnung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen eines einen pn-übergang enthaltenden Siliziumkörpers einer Halbleiteranordnung.Method for etching a silicon body containing a pn junction a semiconductor device The invention relates to a method for etching of a silicon body of a semiconductor arrangement containing a pn junction.

Zur Herstellung von Halbleitergleichrichtern mit einer Siliziumscheibe als Halbleiterkörper nach dem Legierungsverfahren ist bekannt, von p-leitenden Siliziumscheiben auszugehen. Die Siliziumscheiben werden nach dem Bohren geläppt, in einer Ultraschallwaschanlage mit Trichloräthylen gewaschen und nach dem Trocknen in einem Gemisch von Flußsäure und Salpetersäure, gegebenenfalls auch unter Zugabe von Essigsäure, bis auf das erforderliche Dickenmaß heruntergeätzt. In einer Kohleform werden eine Molybdän- oder Wolframronde, eine Aluminium- oder Siluminfolie, eine p-leitende Siliziumscheibe und schließlich eine Gold-Antimon-Folie in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet. Das Ganze wird in einer Atmosphäre, beispielsweise in Wasserstoff, auf etwa 750° C erhitzt. Nach Abkühlung wird die Umgebung des durch Legieren mit der im Siliziumkristall n-Leitung erzeugenden Gold-Antimon-Folie gebildeten pn-überganges in Fluß- und Salpetersäure einige Minuten lang geätzt, da die Halbleitergleichrichter noch unzureichende Sperrspannungswerte zeigen. Nach sorgfältiger Spülung in entionisiertem Wasser und in einer Ultraschallwaschanlage werden die Halbleitergleichrichter in Petroläther aufbewahrt und dann im Stickstoffstrom auf etwa 270° C erhitzt.For the production of semiconductor rectifiers with a silicon wafer As a semiconductor body according to the alloy process is known of p-conducting silicon wafers to go out. After drilling, the silicon wafers are lapped in an ultrasonic washing system washed with trichlorethylene and, after drying, in a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, optionally with the addition of acetic acid, except for that required thickness dimension etched down. In a carbon form, a molybdenum or tungsten discs, an aluminum or silumin foil, a p-conducting silicon wafer and finally a gold-antimony sheet stacked in that order. The whole thing is in an atmosphere, for example in hydrogen, to about 750 ° C heated. After cooling, the surrounding area is alloyed with that in the silicon crystal Gold-antimony foil that generates n-conduction is formed by pn junction in hydrofluoric and nitric acid Etched for a few minutes because the semiconductor rectifiers still have insufficient reverse voltage values demonstrate. After careful rinsing in deionized water and in an ultrasonic washing system the semiconductor rectifiers are stored in petroleum ether and then in a stream of nitrogen heated to about 270 ° C.

Nach diesem bekannten Legierungsverfahren werden Halbleitergleichrichter mit einer Gold-Antimon-Fläche von 4 bis 8 mm Durchmesser erhalten, die hohe Sperrspannungswerte und geringe Sperrströme aufweisen. Halbleitergleichrichter mit einer Gold-Antimon-Folie von einem Durchmesser über 10 mm und Halbleitergleichrichter mit einer Gold-Antimon-Folie von einem Durchmesser unter 3 mm werden bei diesen Legierungsverfahren jedoch mit befriedigenden elektrischen Werten nur in geringer Ausbeute erhalten.Semiconductor rectifiers are made according to this known alloying process With a gold-antimony surface of 4 to 8 mm in diameter, the high reverse voltage values are obtained and have low reverse currents. Semiconductor rectifier with a gold-antimony foil with a diameter of over 10 mm and semiconductor rectifiers with a gold-antimony foil with a diameter of less than 3 mm are used in these alloying processes obtained satisfactory electrical values only in low yield.

Ein Legierungsverfahren zur Herstellung von pnübergängen in Siliziumscheiben bestimmter Flächengröße, dessen Ergebnisse gut reproduzierbar sind, eignet sich nämlich nicht in gleicher Weise für die Herstellung von pn-übergängen größerer oder kleinerer Fläche. Sowohl bei einer Abwandlung des Legierungsverfahrens zur Herstellung von pn-übergängen größerer Fläche als auch bei einer Abwandlung des Legierungsverfahrens zur Herstellung von pn-übergängen kleinerer Fläche ergibt sich bei einer Fertigung einer Anzahl von Halbleitergleichrichtern mit Siliziumscheiben eine kleinere Zähl von Halb-Leitergleichrichtern, die brauchbare elektrische Eigenschaften aufweisen, als bei der Ausführung des Legierungsverfahrens zur Herstellung von pn-übergängen der Flächengröße, für deren Herstellung es ursprünglich ausgebildet worden war.An alloying process for the production of pn junctions in silicon wafers A certain area size, the results of which are easily reproducible, is suitable namely not in the same way for the production of larger or larger pn junctions smaller area. Both in a modification of the alloying process for production of pn junctions with a larger area as well as a modification of the alloying process for the production of pn junctions with a smaller area results in a production a number of semiconductor rectifiers with silicon wafers a smaller number of half-conductor rectifiers that have useful electrical properties, than when performing the alloying process to produce pn junctions the size of the area for which it was originally designed.

Bei einem älteren, nicht vorbekannten Verfahren ist vorgesehen, mit einer eines oder mehrere der Elemente Eisen, Mangan, Blei, Molybdän, Rhenium und Chrom enthaltenden »sauren wäßrigen« Lösung die Umgebung eines in einem p-leitenden Siliziumkörper durch Legieren mit einer n-Leitung im Siliziumkristall erzeugenden Dotierungssubstanz gebildeten pn-überganges einer Halbleiteranordnung zu ätzen, um die Ausbeute der nach dem Legierungsverfahren hergestellten Halbleiteranordnungen mit Siliziumscheiben, insbesondere Siliziumscheiben von einem Durchmesser kleiner als 3 mm, deren pn-übergänge hohe Sperrspannungswerte und geringe Sperrströme aufweisen, zu erhöhen. Durch die Ätzung gemäß der Erfindung kann eine größere Gleichmäßigkeit hinsichtlich der besonders bei Siliziumscheiben kleineren Durchmessers sich auswirkenden, an der Oberfläche absorbierten Fremdatome, die z. B. durch Blockierung von Rekombinationszentren die Sperrkennlinie zu stabilisieren vermögen, erhalten werden.An older, not previously known method is provided with one or more of the elements iron, manganese, lead, molybdenum, rhenium and Chromium-containing "acidic aqueous" solution surrounds a p-type Silicon body produced by alloying with an n-line in the silicon crystal To etch dopant formed pn junction of a semiconductor arrangement, the yield of the semiconductor devices produced by the alloy process with silicon wafers, in particular silicon wafers with a diameter smaller than 3 mm, the pn junctions of which have high reverse voltage values and low reverse currents, to increase. The etching according to the invention allows greater uniformity with regard to the effects, especially in the case of silicon wafers with a smaller diameter, foreign atoms absorbed on the surface, e.g. B. by blocking recombination centers able to stabilize the blocking characteristic can be obtained.

Gemäß der Erfindung wird zum Ätzen eines einen pn-übergang enthaltenden Siliziumkörpers einer Halbleiteranordnung so verfahren, daß Chrom oder/ und Eisen der der Ätzung der Siliziumscheiben dienenden Lösung aus Fluß- und Salpetersäure dadurch zugesetzt werden, daß die zu ätzenden Siliziumscheiben mittels sie in Bohrungen aufnehmenden Platten aus Chrom-Eisen-Nickel-Legierung in die Ätzlösung aus Fluß- und Salpetersäure gehalten werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Platten aus Chrom-Eisen-Nickel-Legierung, z. B. von Platten aus Remanit, zum Einbringen und Halten der Siliziumscheiben in der Ätzlösung aus Fluß- und Salpetersäure wird die Ätzlösung besonders vorteilhaft mit einer sehr kleinen Menge Chrom oder/und Eisen versetzt. Aus den Platten aus Chrom-Eisen-Nickel-Legierung gehen nämlich Chrom oder/und Eisen in geringer Menge in der Ätzlösung aus Fluß- und Salpetersäure in Lösung.According to the invention, a pn junction is used to etch a Proceed silicon body of a semiconductor device so that chromium and / or iron the solution of hydrofluoric and nitric acid used to etch the silicon wafers are added in that the silicon wafers to be etched by means of them in bores absorbing plates made of chromium-iron-nickel alloy in the etching solution from flux and nitric acid. Through the use according to the invention of chrome-iron-nickel alloy plates, e.g. B. of panels made of remanite, for Introducing and holding the silicon wafers in the etching solution of hydrofluoric and nitric acid the etching solution is particularly advantageous with a very small amount of chromium and / or Iron staggered. This is because chrome comes out of the plates made of chrome-iron-nickel alloy or / and iron in small amounts in the etching solution of hydrofluoric and nitric acid in Solution.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Bemessung der in die Ätzlösung aus Fluß- und Salpetersäure einzubringenden Zusätze an Chrom oder/und Eisen, die höchstens das Hundertfache, vorzugsweise das Zehnfache der in einer für Analysen geeigneten Säure enthaltenden Menge Chrom oder/und . Eisee betragen soll, in besonders einfacher Weise möglich.In the method according to the invention, the dimensioning is in the etching solution from hydrofluoric and nitric acid to be introduced additions of chromium and / or iron, the at most a hundred times, preferably ten times, that in one for analysis suitable acid-containing amount of chromium and / or. Ice lake should be in particular easily possible.

Claims

Claim: Method for etching a pn-overgarig containing Silicon body of a semiconductor arrangement, characterized in that chromium and / or Iron of the hydrofluoric and nitric acid solution used to etch the silicon wafers are added in that the silicon wafers to be etched by means of them in bores absorbing plates made of chromium-iron-nickel alloy in the etching solution from flux and nitric acid.