DE1212819B - Verfahren zum AEtzen eines einen pn-UEbergang enthaltenden Siliziumkoerpers einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl -1/02

Nummer: 1212 819

Aktenzeichen: L 38110 VI b/48 dl

Anmeldetag: 3. Februar 1961

Auslegetag: 17. März 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen eines einen pn-übergang enthaltenden Siliziumkörpers einer Halbleiteranordnung.

Zur Herstellung von Halbleitergleichrichtern mit einer Siliziumscheibe als Halbleiterkörper nach dem Legierungsverfahren ist es 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 Metall- oder Kohleform oder in einer Form aus einer Kombination beider Stoffe werden der Reihe nach eine Molybdän-• oder Wolframronde, eine Aluminium- oder Siluminfolie, eine p-leitende Siliziumscheibe und schließlich eine Gold-Antimon-Folie 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 η-Leitung erzeugenden Gold-Antimon-Folie gebildeten pn-Überganges in Flußsäure und Salpeter 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.

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.

Ein Legierungsverfahren zur Herstellung von pn-Übergängen in Siliziumscheiben bestimmter Flächengröße, dessen Ergebnisse gut reproduzierbar sind, eignet sich nämlich nicht in gleicher Weise für die Herstellung von pn-Ubergängen 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-Ubergängen kleinerer Fläche ergab sich bei den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen

ίο

Verfahren zum Ätzen eines einen pn-übergang
enthaltenden Siliziumkörpers einer
Halbleiteranordnung

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Richard Magner, Warstein

bei einer Fertigung einer Anzahl von Halbleitergleichrichtern mit Siliziumscheiben eine kleinere Zahl von Halbleitergleichrichtern, die brauchbare elektrische Eigenschaften aufweisen, als bei der Ausführung des Legierungsverfahrens zur Herstellung von pn-Übergängen der Flächengröße, für deren Herstellung es ausgebildet worden war.

Gemäß der Erfindung wird eine eines oder mehrere der Elemente Eisen, Mangan, Blei, Molybdän, Rhenium und Chrom enthaltende saure wäßrige Ätzlösung zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften einer Halbleiteranordnung mit einem in einem p-leitenden Siliziumkörper durch Legieren mit einer η-Leitung im Siliziumkristall erzeugenden Dotierungssubstanz gebildeten pn-übergang verwendet.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer eines oder mehrere der Elemente Eisen, Mangan, Blei, Molybdän, Rhenium und Chrom enthaltenden sauren wäßrigen Lösung zum Ätzen wird die Ausbeute der nach dem Legierungsverfahren hergestellten Halbleiteranordnungen, z. B. Halbleitergleichrichter, mit Siliziumscheiben, deren pn-Übergänge hohe Sperrspannungswerte und geringe Sperrströme aufweisen, erhöht. Die nach dem Verfahren gemäß der

^o Erfindung zu erreichende Steigerung der Ausbeute des Legierungsverfahrens ist von besonderem Vorteil für die Herstellung von Halbleiteranordnungen mit mindestens einen pn-übergang enthaltenden Siliziumscheiben von einem Durchmesser kleiner als 3 mm, da zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung der elektrischen Werte von Halbleiteranordnungen mit Siliziumscheiben von Durchmessern größer als 10 mm, z. B. durch Wiederholung des Legierungsprozesses unter bestimmten Bedingungen, bei HaIb- leiteranordnungen mit Siliziumscheiben von Durchmessern kleiner als 3 mm nur geringe Verbesserungen ergeben.

.. - , v. · . , 609 538/378

Die Herabsetzung der Streuung des. Legierungsverfahrens kann dadurch erklärt werden, daß sich bei der langsamen Abkühlung des Legierungsverfahrens verunreinigende Fremdatome zum Teil an der Randzone des pn-Überganges, deren Länge bei Siliziumscheiben kleineren Durchmessers zur pn-Übergangsfläche ein Verhältnis von größerem Zahlenwert als bei Siliziumscheiben größeren- Durchmessers ergeben, konzentrieren. Durch die Anwendung ernes Ätzmittels 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 Rekombinatiönszentren die Sperrkennlinie zu stabilisieren vermögen, erzielt werden; _-.·■·■'. - ·

Die Elemente können mit besonderem Vorteil jeweils in einer Menge zugesetzt werden, .die höchstens das Hundertfache, vorzugsweise das Zehnfache, der Menge beträgt, in der das betreffende Element in einer für Analysen geeigneten Säure (p. a.) enthalten ist. Am leichtesten lassen sich die Elemente in Form von Salzen zusetzen.

Die bekannten Ätzlösungen zum Ätzen von pn-Ubergängen enthaltenden Halbleiterkörpern werden wegen der mit ihnen zu erzielenden Beeinflussung der Strom-Spannungs-Charakteristik der aus diesen Halbleiterkörpern aufgebauten ■Halbleiteranordnungen angewandt. Die Anwendung der Ätzmittel für Metalloberflächen erfolgt demgegenüber wegen der jeweils beabsichtigten von dem betreffenden zu ätzenden Metall abhängigen Wirkung.

Um Gegenständen aus Aluminium- oder Aluminiumlegierung eine glänzende Oberfläche zu geben, ist die Anwendung eines Säurebades bekannt, das als Katalysator ein Metallsalz, z. B. ein Nickelsalz, ein Kobaltsalz, ein Kupfersalz, ein Zinksalz, ein Chromsalz oder ein Alüminiumsalz enthält.

Die Starke des Angriffs einer Ätzlösung auf Kupfer im Verhältnis zu der Stärke seines Angriffs auf Nickel oder Edelmetall bei einer gleichzeitigen Einwirkung der Ätzlösung auf diese Metalle, die bei Platten mit gedruckten Schaltungen nebeneinander vorliegen, kann durch die bekannte Ätzlösung mit Eisen(in)-Nitrat einer Konzentration von 20 bis Gramm pro Liter,. Chromsäure einer Κοηζβ,η-tration von 75 bis 125 Gramm pro Liter und Schwefelsäure, - wobei das· Verhältnis von'Chromsäure zu Schwefelsäure etwa 4 bis 1 beträgt, erhöht werden.

Zur Behandlung von Metallen, wie Kupfer, Zinn,

ίο Aluminium, Zink oder Blei, Nickel, Eisen, Cobalt, Cadmium, Chrom, Magnesium oder Legierungen von irgendeinem dieser Metalle, ist ein Eisen(III)-Chlorid-Ätzbad bekannt, in dem sich während des Ätzvorganges das Eisen(m)-Chlorid in Eisen(II)-Chlorid umsetzt und das Chlorid des zu ätzenden Metalles.entsteht oder die Chloride der Metalle der zu ätzenden Legierung entstehen.

Claims (3)

Patentansprüche: '

1. Verwendung einer ernes oder mehrere der Elemente Eisen, Mangan, Blei, Molybdän, Rhenium und Chrom enthaltenden sauren wäßrigen Ätzlösung zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften einer Halbleiteranordnung mit einen in einem p-leitenden Siliziumkörpef durch Legieren mit einer η-Leitung im Siliziumkristall erzeugenden Dotierungssubstanz gebildeten pn-übergang.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente jeweils in einer Menge zugesetzt werden, die höchstens das Hundertfache, vorzugsweise das Zehnfache, der' Menge beträgt, in der das betreffende Element in einer für Analysen geeigneten Säure enthalten ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in Form von Salzen zugesetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 967 207;
USA.-Patentschrift Nr. 2 872 302.

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