DE1803406A1 - Verfahren zum AEtzen von Halbleiterscheiben - Google Patents
Verfahren zum AEtzen von HalbleiterscheibenInfo
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Description
- Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben Es ist bekannt, Scheiben aus Halbleitersubstanzen, wie sie beispielsweise als Substrate für die Herstellung epitaktisch beschichteter Scheiben verwendet werden, chemisch zu ätzen.
- An die Ebenheit der Oberfläche solcher Scheiben werden sehr hohe Anforderungen gestellt. So darf die Oberfläche keine Kristallstörungen aufweisen und darf weder konkav noch konvex gewölbt sein.
- Bei einer Halbleiterscheibe, die allseitig einem chemischen Angriff ausgesetzt ist, wird die Randzone durch die dort herrschenden Strömungsverhältnisse rascher abgetragen als die Scheibenmitte. Die Scheiben werden dadurch konvex gewölbt.
- Außerdem verhindern die auf der Oberfläche entstehenden Gasblasen teilweise einen weiteren Angriff der Itzflüssigkeit, so daß weitere Unregelmäßigkeiten auftreten.
- Es ist nun versucht worden, diesen Nachteilen dadurch zu begegnen, daß die Ätzlösung durch eine Düse auf die Scheibenoberfläche gespritzt wird. Die Scheibe wird dabei schnell gedreht, wodurch die Ätzflüssigkeit wieder abgeschleudert wird (vgl. österr. Patentschrift 218 571). Die nach diesem Verfahren behandelten Scheiben weisen jedoch teilweise konkav gewölbte Oberflächen auf.
- Weiterhin wird mit der DAS 1 190 291 eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterscheiben beschrieben. Dabei werden die Scheiben, die auf einer Welle gehaltert sind, im Ätzbad gedreht. Nachteilig bei dieser Arbeitsweise ist, daß die Ränder der Scheiben stärker von der Ätzflüssigkeit angegriffen werden, wodurch die Kanten ungleichmäßig verrundet werden.
- Es wurde nun ein Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben gefinden, das dadurch geke=Lzeichrlet ist, daß die zu ätzenden llalbleiterscheiben auf einer Trägerpiatte befestigt werden, der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben mit einer ätzbadfesten Masse bis zu derselben oder annähernd der gleichen Höhe wie die Halbleiterscheiben aufgefüllt und außerdem die rägerplatte in ein kreisförmig bewegtes Ätzbad außerhalb des Drehzentrums eingetaucht und mit einer von der Baddrehung unabhängigen Drehzahl um sich selbst gedreht wird, wobei die Drehachse der Trägerpiatte gegen die Badoberfläche sowie gegen die Strömuagsrichtung der Atzflüssigkeit unter einem Winkel von mindestens 45° und höchstens 80°, vorzugsweise 60°, geneigt ist, und anschließend gegebenenfalls in bekannter Weise mechanisch nachpoliert werden.
- Durch die erfindungsgemäßen, voneinander unabhängigen Drehungen sowohl des Ätzbades als auch der Trägerplatte und durch die Neigung der Drehachse der Trägerplatte gegen die Strömungsrichtung der Ätzflüssigkeit sowie gegen die Badoberfläche wird erreicht, daß an der Oberfläche der zu ätzenden Halbleiterscheibe keine bevorzugte Strömungsrichtung der Ätzflüssigkeit auftritt, die zu einem ungleichmäßigen Abtrag und dadurch bedingten Unebenheiten der Oberfläche führen kann.
- Ein weiterer Vorteil des beanspruchten Verfahrens besteht darin, daß störende Gasblasen an der Oberfläche der zu ätzenden Scheiben, die bei manchen Ätzflüssigkeiten besonders stark am Anfang des Ätzvorgangs auftreten, durch eine entsprechend hohe Drehzahl der Trägerplatte rasch und wirksam entfernt werden können. Anschließend wird die Ätzung bei nachlassender Gasentwicklung mit geringerer Drehzahl fortgesetzt.
- Dem erfindungsgemäßen Ätzverfahren wird in manchen Fällen noch ein mechanischer Poliervorgang, beispielsweise mit Kieselsäuresuspensionen oder Suspensionen schwerlöslicher Silikate, angeschlossen.
- Gegenüber den nur mechanischen Polierverfahren hat die Kombination aus chemischer Ätzung und anschließender Politur den Vorteil der Zeitersparnis, da der Ätzvorgang einige Minuten dauert, aber ein gleicher Abtrag durch mechanisches Polieren nur in Stunden erreicht werden kann.
- Der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben auf der Trägerplatte wird durch ein Material ausgefüllt, das gegen das Ätzbad stabil ist. Dadurch können die Scheiben von der Ätzflüssigkeit lediglich von der Oberfläche her angegriffen werden.
- Das Verfahren erlaubt es, auch definierte Verrundungen der Scheibekanten zu erzielen. In diesem Fall wählt man die Höhe der Masse zwischen den Scheiben um den gewunschten Eriimmungsradius der Rundung kleiner. Die Ätzflüssigkeit trägt dadurch die Kanten starker ab und rundet somit die Scheiben in definierter Weise ab.
- Soll dagegen eine überhöhte Kante hergestellt werden, so wird die gewünschte überhöhung durch eine entsprechend höhere Masse zwischen den Scheiben erzielt.
- Zur Ausfüllung des Raumes zwischen den Halbleiterscheiben eignen sich vorzugsweise Kunststoffolien, beispielsweise solche aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen. Es können jedoch auch mit gutem Erfolg streichbare Massen eingesetzt werden, z.B.
- Wachse und säurefeste Kitte wie etwa Mischungen aus härtenden Epoxydharzen und Siliciumcarbidpulver. Dabei wird - falls erforderlich - die überstehende Ausfüllmasse durch Planläppen entfernt, um so eine genaue Höhengleichheit mit der Halbleiterscheibenoberfläche zu erzielen.
- Die Trägerplatte wird vorzugsweise aus einem porendichten Graphit, Kunststoff oder Edelstahl hergestellt. Die Drehgeschwindigkeiten der Trägerplatte sind in weiten Grenzen variierbar.
- Bevorzugt werden während der ersten 2 oder 3 Minuten des Xtzvorgangs Umfangsgeschwindigkeiten von 50 bis 100 cm/Sek. und während der restlichen Ätzzeit von 5 bis 30 cin/Sek.
- Die Strömungsgeschwindigkeit der Ätzflüssigkeit beträgt vorzugsweise 100 bis 200 cm/Sek.
- Als Ätzflüssigkeiten kommen die an sich bekannten Mischungen für die Ralbleiterätzung in Frage. Für Silicium ist ein Gemisch aus 4 bis 6 Vol.Teilen Salpetersäure (68g), 2 bis 4 Vol.Teilen Flußsäure (40 %ig), 2 bis 6 Vol.Teilen Eisessig und 0,5 bis 2 Vol.Teilen Schwefelsäure (98 %ig) besonders geeignet. Bei III-V-Verbindungen wie z.B. Galliumarsenid sind andere Ätzbäder von Bedeutung, so z.B. ein Gemisch aus 80 Vol.Teilen 5 %iger Natronlauge und 20 Vol.Teilen 30 %igem Wasserstoffperoxid.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geätzten Halbleiterscheiben weisen eine völlig ebene, gegebenenfalls definiert abgerundete oder erhöhte Kante und eine zerstörungsfreie Oberfläche auf und sind besonders für die epitaktische Beschichtung geeignet.
- Beispiel 1 Von einem einkristallinen Siliciumstab werden Scheiben von 0,4 mm Dicke abgesägt und mit Korund-Läppulver von etwa 5 / Korngröße auf beiden Seiten geläppt, wobei etwa 50+ pro Seite abgetragen werden. Die Scheiben werden nach einer Reinigung auf eine runde, mit Kunststoff getränkte Graphitplatte von 180 mm und 20 mm Stärke mit Bienenwachs zusammen mit einer 0,3 mm dicken ebenen Folie aus Polyvinylchlorid aiekittet. In die Folie wurden vor dem Aufkitten Löcher eingestanzt, deren Durchmesser und Form genau dem Durchmesser der Silicinlmscheiben entsprechen. Die Trägerplatte wird nun auf das Ende einer Rührwelle aufgeschraubt. Das ätzbad, bestehend aus 5 Volumteilen konz. Salpetersäure (68 %ig), 2 Volumteilen 40 %iger Flußsäure, 3 Volumteilen Eisessig und 1 Volunteil konz.
- Schwefelsäure (98 %ig), befindet sich in einem runden Behälter aus Polyvinylchlorid von 500 mm und 400 mm Höhe. Der Behälter ist auf eine Grundplatte montiert, die durch ein notorgetriebe mit einer Drehzahl von 90 Umdrehungen/Minute gedreht wird. Die Rührwelle mit der Trägerplatte wird nun unter einem Winkel von hO° gegen die Bad oberfläche sowie gegen die Strömungsrichtung der Ätzflüssigkeit geneigt und möglichst nahe am Rande des Behälters so weit in das Bad eingetaucht, daß die Trägerplatte vollständig in die Atzflüssigkeit eintaucht. Dabei wird die Trägerplatte zunächst mit einer Drehzahl von 100 Umdrehungen/Minute gedreht, nach 3 Minuten Ätzdauer wird die Drehgeschwindigkeit auf 30 Umdrehungen/Minute herabgesetzt. Nach. 10 Minuten wird die Trägerplatte aus dem Bad t*^nozzen nd der Ätzvorgang durch Eintauchen der Platte zunächst in konz Salpetersäure, anschließend in deionisiertes Wasser, unterbrochen. Die Scheiben zeigen nun eine für die epitaktische Beschichtung geeignete, hochglänzende, ebene und zerstörungsfreie Oberfläche und können durch Erwärmen der Trägerplatte von dieser abgelöst und weiterverarbeitet werden.
- Beispiel 2 Von einem einkristallinen Galllumarsenidstab werden Scheiben von 0,3 mm Dicke abgesägt und mit Rorund-Läppulver von etwa 5/4 Rorngröße auf beiden Seiten geläppt. Der läppabtrag beträgt etwa 5 pro Seite. Nach Entfernung von Läppulverspuren werden die Scheiben auf einer Edelstahlplatte von 150 mm und 8 mm Stärke zusammen mit einer 0,25 mm starken Polyäthylenfolie aufgekittet. Zur Politur wird die gleiche Anordnung wie in Beispiel 1 verwendet. Das Ätzbad besteht aus 80 Volumteilen 5 %iger Natronlauge und 20 Volumteilen 30 %igem Wasserstoffperoxid. Die Ätzung erfolgt wie oben beschrieben. Die Ätzdauer beträgt 10 Minuten. Danach wird die Träge: platte herausgenommen und mit deionisiertem Wasser gründlich Fespül Anschließend wird die Folie abgezogen und mit einer Natriumsilikatsuspension auf einem Polierteller weitere 5 µ mechanisch abpoliert.
- Die Scheiben sind unmittelbar für den epitaktischen Aufwachsprozeß geeignet.
Claims (5)
1. Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben, d a d u r c h g e k
e n n z e i c h n e t , daß die zu ätzenden Halbleiterscheiben auf einer Trägerplatte
befestigt werden, der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben mit einer ätzbadfesten
Masse bis zu derselben oder annähernd der gleichen Höhe wie die Halbleiterscheiben
ausgefüllt, außerdem die Trägerplatte in einem kreisförmig bewegten Ätzbad außerhalb
des Drehzentrums eingetaucht und mit einer von der Baddrehung unabhägigen Drehzahl
um sich selbst gedreht wird, wobei die Drehachse der Trägerplatte gegen die Badoberfläche
sowie gegen die Strömungsrichtung der Ätzflüssigkeit unter einem Winkel von mindestens
450 und höchstens 800, vorzugsweise 600 , geneigt ist, und anschließend gegebenenfalls
in bekannter Weise mechanisch nachpoliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h
n e t , daß der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben auf der Trägerplatte
mit einer Kunststoffolie ausgefüllt ist
3. Verfahren nach Anspruch
1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t s daß als Ätzflüssigkeiten für
Silicium Gemische aus 4 bis 6 Vol.Teilen Salpetersäure (68 %ig), 4 bis 5 Vol.Teilen
Flußsäure (40 %ig), 2 bis 6 Vol.Teilen Eisessig und 0,5 bis 2 Holzteilen Schwefelsäure
(98 °ig) verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e -k e n n z e
b c h n e t , daß die Trägerplatte während der ersten 2 oder 3 Minuten des Ätzvorgangs
mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 50 bis 100 cm/SeR. und während der restlichen
Ätzzeit mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis 30 cm/Sek. gedreht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e
i c h n e t , daß die Ätzflüssigkeit mit eimer Strömungsgeschwindigkeit von 100
bis 200 cm/Sek. bewegt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681803406 DE1803406C3 (de) | 1968-10-16 | Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben und Verwendung dieses Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681803406 DE1803406C3 (de) | 1968-10-16 | Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben und Verwendung dieses Verfahrens |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1803406A1 true DE1803406A1 (de) | 1970-05-21 |
DE1803406B2 DE1803406B2 (de) | 1975-12-18 |
DE1803406C3 DE1803406C3 (de) | 1976-07-29 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1179803B (de) * | 1962-02-27 | 1964-10-15 | Gevaert Photo Prod Nv | Selbstklebendes Verschlussband zum Festlegen eines Filmwickels auf einer Schmalfilmspule |
DE4116392A1 (de) * | 1991-05-18 | 1992-11-19 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Halterung zur einseitigen nassaetzung von halbleiterscheiben |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1179803B (de) * | 1962-02-27 | 1964-10-15 | Gevaert Photo Prod Nv | Selbstklebendes Verschlussband zum Festlegen eines Filmwickels auf einer Schmalfilmspule |
DE4116392A1 (de) * | 1991-05-18 | 1992-11-19 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Halterung zur einseitigen nassaetzung von halbleiterscheiben |
DE4116392C2 (de) * | 1991-05-18 | 2001-05-03 | Micronas Gmbh | Halterung zur einseitigen Naßätzung von Halbleiterscheiben |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1803406B2 (de) | 1975-12-18 |
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