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DE1212819B - Method for etching a silicon body of a semiconductor arrangement containing a pn junction - Google Patents

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

Info

Publication number
DE1212819B
DE1212819B DEL38110A DEL0038110A DE1212819B DE 1212819 B DE1212819 B DE 1212819B DE L38110 A DEL38110 A DE L38110A DE L0038110 A DEL0038110 A DE L0038110A DE 1212819 B DE1212819 B DE 1212819B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
junction
etching
semiconductor
elements
silicon body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEL38110A
Other languages
German (de)
Inventor
Richard Magner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DEL38110A priority Critical patent/DE1212819B/en
Publication of DE1212819B publication Critical patent/DE1212819B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H10P95/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • H10P50/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

C23fC23f

Deutsche Kl.: 48 dl -1/02 German class: 48 dl - 1/02

Nummer: 1212 819Number: 1212 819

Aktenzeichen: L 38110 VI b/48 dlFile number: L 38110 VI b / 48 dl

Anmeldetag: 3. Februar 1961 Filing date: February 3, 1961

Auslegetag: 17. März 1966Opened on: March 17, 1966

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

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.For the production of semiconductor rectifiers with a silicon wafer as the semiconductor body according to the In alloying processes, it is known to start from p-conductive silicon wafers. The silicon wafers are lapped after drilling, washed in an ultrasonic washing system with trichlorethylene and after drying in a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, optionally also under Addition of acetic acid, etched down to the required thickness. In a metal or In the form of carbon or a combination of both substances, a molybdenum • or tungsten discs, an aluminum or silumin foil, a p-conducting silicon wafer and finally a gold-antimony foil layered on top of one another. The whole thing is heated to about 750 ° C in an atmosphere, for example in hydrogen. After cooling down becomes the environment of the gold-antimony foil produced by alloying with the η-conduction in the silicon crystal formed pn junction in hydrofluoric acid and nitric acid for a few minutes, since the Semiconductor rectifiers still show insufficient reverse voltage values. After careful rinsing in deionized water and in an ultrasonic washing system, the semiconductor rectifiers are in petroleum ether stored and then heated to about 270 ° C in a stream of nitrogen.

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.According to this known alloying process, semiconductor rectifiers with a gold-antimony surface are produced with a diameter of 4 to 8 mm, the high reverse voltage values and low reverse currents exhibit. Semiconductor rectifier with a gold-antimony foil with a diameter of more than 10 mm and semiconductor rectifiers with a gold-antimony foil with a diameter of less than 3 mm in these alloying processes, however, with satisfactory electrical values only in low yield obtain.

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 UntersuchungenAn alloying process for the production of pn junctions in silicon wafers of certain Area size, the results of which are easily reproducible, is not in the same way suitable for the production of pn junctions with a larger or smaller area. Both with a modification of the Alloying process for the production of pn junctions with a larger area as well as a modification the alloying process for the production of pn junctions with a smaller area resulted in the Investigations on which the invention is based

ίοίο

Verfahren zum Ätzen eines einen pn-übergang
enthaltenden Siliziumkörpers einer
Halbleiteranordnung
Process for etching a pn junction
containing silicon body a
Semiconductor device

Anmelder:Applicant:

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

Als Erfinder benannt:
Richard Magner, Warstein
Named as inventor:
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.if a number of semiconductor rectifiers are manufactured with silicon wafers, a smaller number of semiconductor rectifiers that have useful electrical properties than when performing of the alloying process for the production of pn junctions of the area size, for their production it had been trained.

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.According to the invention, one or more of the elements iron, manganese, lead, molybdenum, Acidic aqueous etching solution containing rhenium and chromium to improve the electrical properties a semiconductor device with a in a p-type silicon body by alloying with a η-line in the silicon crystal-producing dopant formed pn-junction is used.

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 derBy using one or more of the elements iron, manganese, Lead, molybdenum, rhenium and chromium containing acidic aqueous solution for etching is the yield the semiconductor devices produced by the alloy process, e.g. B. Semiconductor rectifiers, with silicon wafers, the pn junctions of which have high reverse voltage values and low reverse currents, elevated. The after the procedure according to the

^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.^ o Invention to achieve an increase in yield of the alloying process is of particular advantage for the production of semiconductor arrangements with at least one silicon wafer containing a pn junction with a diameter of less than 3 mm, there are additional measures to improve the electrical values of semiconductor devices Silicon wafers with diameters greater than 10 mm, e.g. B. by repeating the alloying process under certain conditions, in the case of conductor arrangements with silicon wafers of diameters smaller than 3 mm only minor improvements result.

.. - , v. · . , 609 538/378.. -, 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; _-.·■·■'. - ·The reduction in the spread of the alloying process can be explained by the fact that during the slow cooling of the alloying process contaminating foreign atoms partly at the edge zone of the pn junction, the length of which is Silicon wafers of smaller diameter to the pn junction area have a ratio of larger numerical value than with silicon wafers of larger diameter, concentrate. By using ernes Etchant according to the invention can provide greater uniformity in terms of, particularly in the case of silicon wafers smaller diameter foreign atoms absorbed on the surface, the z. B. able to stabilize the blocking characteristic by blocking recombination centers, be achieved; _-. · ■ · ■ '. - ·

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.With particular advantage, the elements can each be added in an amount that is at most 100 times, preferably ten times, the amount in which the element in question is in an acid (p. a.) suitable for analysis is contained. The easiest way to shape the elements add salts.

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.The known etching solutions for the etching of semiconductor bodies containing pn junctions are because of the influencing of the current-voltage characteristics that can be achieved with them Semiconductor bodies built ■ semiconductor arrangements applied. The application of the etchant for Metal surfaces, on the other hand, are made because of the intended use by the person concerned corrosive metal dependent effect.

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.To give objects made of aluminum or aluminum alloy a shiny surface give, the use of an acid bath is known which, as a catalyst, a metal salt, z. B. a nickel salt, contains a cobalt salt, a copper salt, a zinc salt, a chromium salt or an aluminum salt.

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.The strength of an etchant's attack on copper in relation to the strength of its attack on nickel or precious metal with a simultaneous action of the etching solution on these metals, which at Plates with printed circuits are next to each other, can be done with the well-known etching solution Iron (in) nitrate at a concentration of 20 to grams per liter. Chromic acid of a Κοηζβ, η-tration from 75 to 125 grams per liter and sulfuric acid, - where the · ratio of 'chromic acid to sulfuric acid is about 4 to 1, can be increased.

Zur Behandlung von Metallen, wie Kupfer, Zinn,For the treatment of metals such as copper, tin,

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.ίο aluminum, zinc or lead, nickel, iron, cobalt, Cadmium, chromium, magnesium or alloys of any of these metals is a ferric chloride etching bath known, in which the iron (m) chloride turns into iron (II) chloride during the etching process converts and the chloride of the metal to be etched. or the chlorides of the metals of the to be etched alloy arise.

Claims (3)

Patentansprüche: 'Claims: ' 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.1. Use of one or more of the elements iron, manganese, lead, molybdenum, Acid aqueous etching solution containing rhenium and chromium for improving the electrical properties of a semiconductor device with one in a p-conductive silicon body by alloying with an η-conduction in the silicon crystal generating dopant formed pn junction. 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 ist2. The method according to claim 1, characterized in that that the elements are added in an amount that is no more than a hundred times, is preferably ten times the amount in which the element concerned is contained in an acid suitable for analysis is 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in Form von Salzen zugesetzt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the elements are added in the form of salts. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 967 207;
USA.-Patentschrift Nr. 2 872 302.
Considered publications:
French Patent No. 967 207;
U.S. Patent No. 2,872,302.
609 538/378 3.66 © Bundesdruckerei Berlin609 538/378 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR967207A (en) * 1948-03-10 1950-10-27 Vernal S A Process for obtaining shiny surfaces on aluminum or aluminum alloy objects
US2872302A (en) * 1957-09-12 1959-02-03 Sylvania Electric Prod Etchant

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