DE1119625B - Verfahren zum AEtzen der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers - Google Patents
Verfahren zum AEtzen der Oberflaeche eines HalbleiterkoerpersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers einer
Halbleiteranordnung mit einem neuen Ätzmittel.
Bisher wurden elektrochemische oder rein chemische Verfahren zum Ätzen der Oberfläche von
Halbleiterkörpern, ζ. B. von Germaniumkristallen, angewandt. Die selbsttätige Durchführung dieser Verfahren
hat jedoch die folgenden Nachteile: Die bekannten rein chemischen Verfahren arbeiten mit Ätzmitteln,
die Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure oder ähnlich stark korrodierende Stoffe enthalten und daher
einerseits das Bedienungspersonal gefährden, andererseits auch andere Metallteile der Halbleiteranordnung
angreifen, auf die keine ätzende Wirkung ausgeübt werden soll. Zur Vermeidung dieses Nachteils
war es bisher üblich, die Halbleiteranordnung an den Stellen, die nicht angeätzt werden sollen, durch
Auftragen von Wachs zu schützen oder einen feinen Strom des korrodierenden Ätzmittels nur auf die zu
ätzenden Flächen zu gießen. Diese Maßnahmen sind jedoch für die Massenherstellung zu umständlich. Bei
der Anwendung eines elektrochemischen Verfahrens besteht zwar nicht die Gefahr der Anätzung unerwünschter
Stellen, jedoch ist eine gleichmäßige Ätzung nur der zu ätzenden Flächen hierbei in Anbetracht
der ungleichmäßigen Stromverteilung bei Anordnungen von komplizierter geometrischer Form
oder von größeren Abmessungen schwierig. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist man dazu übergegangen,
Kathoden von besonderer Form zu verwenden, jedoch sind auch hier wieder umständliche Manipulationen
erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese Nachteile, indem es zum erstenmal die Möglichkeit
an die Hand gibt, mit Hilfe eines rein chemischen Ätzverfahrens nur die Halbleiterfiächen einer Halbleiteranordnung
anzuätzen, auch wenn die Anordnung noch andere Metalle, wie Kupfer, Blei usw.,
enthält, die ebenfalls in die Ätzlösung eingetaucht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ätzen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers, beispielsweise aus
Germanium, einer Halbleitervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu ätzende Oberfläche mit
einer aus Wasserstoffperoxyd, Ätzalkali und einem Komplexbildungsmittel bestehenden Ätzlösung behandelt
wird.
Es ist zwar bereits bekannt, Halbleiterkörper aus Germanium mit einem Gemisch von Wasserstoffperoxyd
und Ätznatron zu ätzen. Diese bekannte Ätzflüssigkeit enthielt jedoch kein Komplexbildungsmittel
und eignete sich infolgedessen nicht zur Behandlung
Verfahren zum Ätzen der Oberfläche
eines Halbleiterkörpers
eines Halbleiterkörpers
Anmelder:
Sony Kabushiki Kaisha,
Shinagawa, Tokio (Japan)
Shinagawa, Tokio (Japan)
Vertreter: Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4
München 22, Widenmayerstr. 4
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 25. August 1956 (Nr. 22 027)
Japan vom 25. August 1956 (Nr. 22 027)
Mikio Yamamoto und Akio Amaya, Tokio,
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
ganzer Halbleiteranordnungen, die außer Germanium noch andere Metallteile, ζ. B. aus Kupfer, Blei usw.,
enthalten. Wenn die Ätzflüssigkeit nämlich kein Komplexbildungsmittel enthält, so scheiden sich in
diesen Fällen geringe Mengen von Fremdmetall, wie Kupfer, die durch die Ätzflüssigkeit gelöst werden,
in Form einer schwerlöslichen Verbindung, z. B. des Hydroxyds, auf der Halbleiteroberfläche ab und beeinträchtigen
die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters erheblich. Dies wird durch den Zusatz
des Komplexbildungsmittels vollständig verhindert. Außerdem verhindert das Komplexbildungsmittel
auch die Zersetzung des Wasserstoffperoxyds durch die katalytische Einwirkung von SchwermetalHonen,
wie z. B. Kupferionen, weil es diese Ionen in komplexe Ionen überfuhrt. Die Erfindung eignet sich daher
vorzüglich zur Massenproduktion von Halbleiteranordnungen, weil sie ermöglicht, die ganze Anordnung
ungeachtet ihrer sonstigen Metallbestandteile in das Ätzbad einzutauchen.
Als Komplexbildungsmittel kommen erfindungsgemäß z. B. Kaliumcyanid, Natriumcyanid, Äthylendiamintetraessigsäure,
Polyphosphorsäuren od. dgl. in Betracht.
Vorzugsweise wird die Ätzlösung durch Mischen von 0,01 bis 20% Ätzalkali, wie Ätznatron, Ätzkali
od. dgl., 0,1 bis 30°/» Wasserstoffperoxyd und 0,01
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Claims (1)
- 3 4bis 10% des Komplexbildungsmittels hergestellt. Der Sperrstrom jedes von zweiundvierzig StückenInnerhalb dieser allgemeinen Grenzen hat sich im unter fünfzig Prüfstücken beträgt 5 μΑιηρ bei 25 V.Interesse des leichten Waschens nach dem Ätzen, der Diese Ergebnisse sind die gleichen wie die bei demÄtzgeschwindigkeit, der Haltbarkeit der Lösung, der üblichen elektrolytischen Polieren erzielten.Sicherheit und der Ungiftigkeit des Ätzmittels sowie 5 (c) Der Fall des Leistungstransistors:aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten der folgende In der üblichen Weise hergestellte legierte npn-Bereich als am günstigsten erwiesen: Germanium-Leistungstransistoren mit einem Kollek-Wasserstoffperoxyd 0,5 bis 20% tordurchrnesser von 2 bis 2,2 mm und einem spezifi-x+™ii™i; r J n *- !_· <ϋ/ scnem Widerstand von 2 bis 4 Ohm werden 1 StundeÄthylendiamintetra- 10 . 35 C unter Runren m ™e oben beschriebeneessigsäure 0 01 bis 0 5% Ätzlösung getaucht, um die Oberfläche des HaIb-s ' ' letters zu ätzen, worauf die Transistoren mit WasserDas Ätzen wird erfindungsgemäß vorzugsweise bei gewaschen werden. Der Sperrstrom jedes von siebeneiner Temperatur zwischen 15 und 500C durchge- Stücken unter zehn Prüfstücken beträgt unterführt. 15 20 μΑηιρ bei 25 V.Die nachfolgende Beschreibung ist auf einen Ger- (d) Eine Verringerung der Konzentration des Ätz-maniumkristall abgestellt. Das Wasserstoffperoxyd mittels infolge Zersetzung des Wasserstoffperoxyds trittoxydiert das Germanium zu Germaniumoxyd, das Ätz- nicht einmal nach 50stündigem Stehen bei 45° C auf.alkali löst das Germaniumoxyd zu Alkaligermanat, (e) Beim Ätzen eines Einkristall-Germaniumhalb-und das Komplexbildungsmittel verhindert einerseits 20 leiterkörpers vom p-Typ in der Ätzlösung bei 35° Cdie Zersetzung des Wasserstoffperoxyds durch die unter ständigem Rühren beträgt die Ätzgeschwindig-katalytische Wirkung von Schwermetallionen und an- keit auf einer (lll)-Oberfläche des Kristalls etwadererseits die Ablagerung von Metall auf der Ger- 0,6 μ/min.maniumoberfläche, die eine Verschlechterung der (f) Beim Ätzen einer aus einem Halbleiter undelektrischen Eigenschaften des Halbleiters verursachen 25 Kupferdrähten bestehenden elektrischen Vorrichtungwürde. durch das Ätzmittel gemäß der Erfindung haben dieFür den Bau von Halbleiteranordnungen werden Kupferdrähte keine ungünstigen Wirkungen auf diein der Hauptsache Nickel, Kobalt, Blei, Zinn, Kupfer Vorrichtung.u. dgl. verwendet. Diese Metalle sind gegen schwach Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Ätzalkalische Flüssigkeiten sehr widerstandsfähig und 30 mittels treten keine Gefahren für das Bedienungswerden durch sie selbst bei längerem Eintauchen nur personal auf, und der Prozeß geht in sehr gleichgeringfügig oder spurenweise angegriffen. mäßiger Weise vor sich, ohne das die anderen Metalle . angegriffen werden, so daß die Handhabung und der Beispiele Ätzvorgang sehr einfach sind. Ferner wird die Ober-Das Verfahren wird unter Verwendung eines Ätz- 35 fläche des geätzten Halbleiters nicht zerstört, selbst mittels von der folgenden Zusammensetzung durchge- wenn andere Metalle zusammen mit dem Halbleiter führt: vorhanden sind.50/0 -0^ Erfindung ist außerdem zur Behandlung vonJj 0 1 % Halbleitervorrichtungen verschiedener Arten, bei-Ätylendiammtetraessigsäure'.'.'.''.'.'.'. 0,'l %° «0 vom gezogenen Typ und solche komplizierter Kon-jj Q j^est spielsweise vom pnp-Typ, vom legierten npn-Typ,2 struktion, geeignet.Es werden folgende Ergebnisse erzielt:(a) p-Germanium von 3 Ohm/cm wird nach dem PATENTANSPRÜCHE:Läppen seiner Oberfläche mit Schmirgel von der 45 1. Verfahren zum Ätzen der Oberfläche eines Feinheit 304 30 Minuten bei 35° C in die obige Ätz- Halbleiterkörpers, beispielsweise aus Germanium, lösung getaucht, wobei die Lösung zur Ätzung der dadurch gekennzeichnet, daß die zu ätzende Oberfläche des Germaniums in Bewegung gehalten Oberfläche mit einer aus Wasserstoffperoxyd, wird. Dann wird das Germanium mit Wasser ge- Ätzalkali und einem Komplexbildungsmittel bewaschen. Die Oberflächenrekombinationsgeschwindig- 50 stehenden Ätzlösung behandelt wird,
keit des Elektrons der behandelten Oberfläche beträgt 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geetwa 250 bis 350 cm/s und ist sehr stabil. Bei einer kennzeichnet, daß die Ätzlösung durch Mischen n-Germaniumoberfläche wird annähernd das gleiche von 0,01 bis 20% Ätzalkali, wie Ätznatron, Ätz-Ergebnis erzielt. kali od. dgl., 0,1 bis 30% Wasserstoffperoxyd Dagegen beträgt die Rekombinationsgeschwindig- 55 und 0,01 bis 10% eines Komplexbildungsmittels, keit, wenn die gleiche Oberfläche mit einer Lösung wie Kaliumcyanid, Natriumcyanid, Äthylenvon Brom in einem Gemisch von Salpetersäure, Essig- diamintetraessigsäure, Polyphosphorsäure od. dgl., säure und Fluorwasserstoffsäure geätzt wird, etwa hergestellt wird.
200 bis 250 cm/s. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch(b) In der üblichen Weise hergestellte legierte npn- 60 gekennzeichnet, daß das Ätzen bei einer Tempe-Germaniumtransistoren mit einem Kollektordurch- ratur zwischen 15 und 500C durchgeführt wird, messer von 1 bis 1,2 mm und einem spezifischenWiderstand des Basismaterials jedes der Transistoren In Betracht gezogene Druckschriften:von 2 bis 4 Ohm werden 30 Minuten bei 35° C unter Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 000 533;Rühren in die oben beschriebene Ätzlösung getaucht, 65 deutsche Patentanmeldung W 2733 VIII c/21 g (be-um die Oberfläche des Halbleiters zu ätzen, worauf kanntgemacht am 11.12.1952);die Transistoren gründlich mit Wasser gewaschen »Journal of applied physics«, 25 (1954), Nr. 5,werden. Die Ergebnisse sind die folgenden: S. 634 bis 641.© 109 749/515 12.61
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB822251A (en) | 1959-10-21 |
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