DE1803406C3 - Verfahren zum Ätzen von Halbleiterscheiben und Verwendung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- «. teilig bei diesel-Arbeitsweise ist daß die_ Rander der kennzeichnet, daß der Winkel der Neigung der Halbleiterscheiben starker von der Atzflussipkeit anDrehachse 60^c beträgt. gegriffen werden, wodurch die Kanten ungleichmäßig

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch verrundet werden.

gekennzeichnet, daß der freie Raum zwischen den Es wurde nun ein Verfahren zum Atzen von HaIb-

Halbleiterscheiben auf der Trägerplatte mit einer *₅ leiterscheiben gefunden durch das eine hohe Ebenheit Kunststoffolie ausgefüllt ist. und geringste Kristalloberflachenstorungen sowie im

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Bedarfsfalle eine verrundete oder erhöhte Kante erkennzeichnet, daß als Ätzflüssigkeiten für Silicium zielt wird, und zwar besteht die Erfindung dann, daß Gemische aus 4 bis 6 Vollumteilen Salpetersäure der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben mit (68°/oig), 4 bis 5 Volumteilen Flußsäure (4O»/oig) 30 einer ätzbadfesten Masse bis zu derselben oder an-2 bis 6 Volumteilen Eisessig und 0,5 bis 2 Volum- nähernd der gleichen Höhe wie die Halbleiterscheiben teilen Schwefelsäure (98%ig) verwendet werden. aufgefüllt wird, und daß außerdem die Tragerplatte

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch in ein kreisförmig bewegtes Atzbad außerhalb des gekennzeichnet, daß die Trägerplatte während der Drehzentrums eingetaucht und mit einer von der ersten 2 oder 3 Minuten des Ätzvorgangs mit 35 Baddrehung unabhängigen Drehzahl um sich selbst einer Umfangsgeschwindigkeit voa 50 bis gedreht wird, wobei die Drehachse der Trägerplatte 100 cm/Sek. und während der restlichen Ätzzeit gegen die Badoberfläche sowie gegen die Strömungsmit einer Umfangsgeschwindigkeit von 5 bis richtung der Ätzflüssigkeit unter einem Winkel von 30 cm/Sek. gedreht wird. mindestens 45° und höchstens 80° geneigt ist. Vor-

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch 40 zugsweise beträgt der Winkel der Neigung der Drehgekennzeichnet, daß die Ätzflüssigkeit mit einer achse 60°.

Strömungsgeschwindigkeit von 100 bis 200 cm/ Durch die voneinander unabhängigen Drehungen

Sek. bewegt wird. sowohl des Ätzbades als auch der Trägerplatte und

7. Verwendung des Verfahrens nach einem der durch die Neigung der Drehachse der Trägerplatte Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 45 gegen die Strömungsrichtung der Afzflüssigkeit sowie sie zusammen mit einem sich anschließenden Ver- gegen die Badoberfläche wird bei dem Verfahren fahren zum mechanischen Polieren der geätzten nach der Erfindung erreicht, daß an der Oberfläche Halbleiterscheiben erfolgt. der zu ätzenden Halbleiterscheibe keine bevorzugte

Strömungsrichtung der Ätzflüssigkeit auftritt, die zu 50 einem ungleichmäßigen Abtrag und dadurch beding-

ten Unebenheiten der Oberfläche führen kann.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß störende Gasblasen an der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen Oberfläche der zu ätzenden Halbleiterscheiben, die von Halbleiterscheiben, bei dem die zu ätzenden 55 bei manchen Ätzflüssigkeiten besonders stark am AnHalbleiterscheiben auf einer Trägerplatte befestigt fang des Ätzvorganges auftreten, durch eine entsprewerden, die in Drehung versetzt wird. Ein solches chend hohe Drehzahl der Trägerplatte rasch und Verfahren ist aus der OE-PS 218 571 bekannt. wirksam entfernt werden können. Anschließend wird

Es ist auch bekannt, Scheiben aus Halbleitersub- die Ätzung bei nachlassender Gasentwicklung mit gestanzen, wie sie beispielsweise als Substrate für die 60 ringerer Drehzahl fortgesetzt.

Herstellung epitaktisch beschichteter Halbleiterschei- Dem erfindungsgemäßen Ätzverfahren wird in

ben verwendet werden, chemisch zu ätzen. An die manchen Fällen noch ein mechanischer Poliervor-Ebenheit der Oberfläche solcher Halbleiterscheiben gang, beispielsweise mit Kieselsäuresuspensionen oder werden sehr hohe Anforderungen gestellt. So darf die Suspensionen schwerlöslicher Silikate, angeschlossen. Oberfläche keine Kristallstörungen aufweisen und 65 Gegenüber den nur mechanischen Polierverfahren hat darf weder konkav noch konvex gewölbt sein. die Kombination aus chemischer Ätzung und an-

Bei einer Halbleiterscheibe, die allseitig einem ehe- schließender Politur den Vorteil der Zeitersparnis, da mischen Angriff ausgesetzt ist, wird die Randzone der Ätzvorgang einige Minuten dauert, aber ein glei-

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eher Abtrag durch mechanisches Polieren nur in Seiten geläppt, wobei etwa 50 μΐη pro Seite abgetra-

Stunden erreicht werden kann. gen werden. Die Siliciumscheiben werden nach einer

Der freie Raum zwischen den Halbleiterscheiben Reinigung auf eine runde, mit Kunststoff getränkte

auf der Trägerplatte wird durch ein Material ausge- Graphitplatte von 180 mm 0 und 20 mm Stärke mit

füllt, das gegen das Ätzbad stabil ist. Dadurch kön- 5 Bienenwachs zusammen mit einer 0,3 mm dicken

nen die Halbleiterscheiben von der Ätzflüssigkeit Ie- ebenen Folie aus Polyvinylchlorid aufgekittet. In die

diglich von der Oberfläche her angegriffen werden. Folie wurden vor dem Aufkitten Löcher eingestanzt,

Das Verfahren erlaubt es, auch definierte Ver- deren Durchmesser und Form genau dem Durchrundungen der Scheibenkanten zu erzielen. In diesem messer der Siliciumscheiben entsprechen. Die Träger-Fall wählt man die Höhe der Masse zwischen den io platte wild nun auf das Ende einer Rührwelle aufge-Halbleiterscheiben um den gewünschten Kriimmungs- schraubt. Das Ätzbad, bestehend aus 5 Volumteilen radius der Rundung kleiner. Die ÄtzfUUsigkeit trägt konzentrierter Salpetersäure (68%ig), 2 Volumteilen dadurch die Kanten stärker ab ujd rundet somit die 40%>iger Flußsäure, 3 Volumteilen Eisessig und Halbleiterscheiben ir definierter Weise ab. Soll da- 1 Volumteil konzentrierte Schwefelsäure (98°/oig), begegen eine überhöhte Kante hergestellt werden, so 15 findet sich in einem runden Behälter aus Polyvinylwird die gewünschte Überhöhung durch eine entspre- chlorid von 500 mm φ und 400 mm Höhe. Der Bechend höhere Masse zwischen den Halbleiterschei- hälter ist auf eine Grundplatte montiert, die durch ein ben erzielt. Motorgetriebe mit einer Drehzahl von 90 Umdrehun-

Zur Ausfüllung des Raumes zwischen den Halb- gen/Minute gedreht wird. Die Rührwelle mit der Trä-

leiterscheiben eignen sich vorzugsweise Kunststoff- 20 gerplatte wird nun unter einem Winkel von 60° gegen

folien, beispielsweise solche aus Polyvinylchlorid, die Badoberfläche sowie gegen die Strömungsrichtung

Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen. Es können jedoch der Ätzflüssigkeit geneigt und möglichst nahe am

auch mit gutem Erfolg streichbare Massen eingesetzt Rande des Behälters so weit in das Bad eingetaucht,

werden, z. B. Wachse und säurefeste Kitte wie etwa daß die Trägerplatte vollständig in die Ätzflüssigkeit

Mischungen aus härtenden Epoxydharzen und Silici- 25 eintaucht. Dabei wird die Trägerplatte zunächst mit

umcarbidpulver. Dabei wird — falls erforderlich — einer Drehzahl von 100 Umdrehungen/Minute ge-

die überstehende Ausfüllmasse durch Planläppen ent- dreht, nach 3 Minuten Ätzdauer wird die Drehge-

fernt, um so eine genaue Höhengleichheit mit der schwindigkeit auf 30 Umdrehungen/Minute herabge-

Halbleiterscheibenoberfläche zu erzielen. setzt. Nach 10 Minuten wird die Trägerplatte aus dem

Die Trägerplatte wird vorzugsweise aus einem 30 Bad genommen und der Ätzvorgang durch Eintauporendichten Graphit, Kunststoff oder Edelstahl her- chen der Trägerplatte zunächst in konzentrierter SaI-gestellt. Die Drehgeschwindigkeiten der Trägerplatte petersäure, anschließend in deionisiertes Wasser, unsind in weiten Grenzen variierbar. Bevorzugt werden terbrochen. Die Siliciumscheiben zeigen nun eine für während der ersten 2 oder 3 Minuten des Ätzvor- die epi'aktische Beschichtung geeignete, hochglängangs Umfangsgeschwindigkeiten von 50 bis 100 cm/ 35 zende, ebene und zerstörungsfreie Oberfläche und Sek. und während der restlichen Ätzzeit von 5 bis können durch Erwärmen der Trägerplatte von dieser 30 cm/Sek. abgelöst und weiterverarbeitet werden.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Ätzflüssigkeit

beträgt vorzugsweise 100 bis 200 cm/Sek. Beispiel 2

Als Ätzflüssigkeiten kommen die an sich bekann- 40

ten Mischungen für die Halbleiterätzung in Frage. Von einem einkristallinen Galliumarsenidstab wer-Für Silicium ist ein Gemisch aus 4 bis 6 Volumteilen den Scheiben von 0,3 mm Dicke abgesägt und mit Salpetersäure (68°/oig), 2 bis 4 Volumteilen Fluß- Korund-Läppulver von etwa 5 μΐη Korngröße auf beisäure (40°/oig), 2 bis 6 Volumteilen Eisessig und 0,5 den Seitengeläppt. Der Läppabtrag beträgt etwa bis 2 Volumteilen Schwefelsäure (98%ig) besonders 45 30 μΐη pro Seite. Nach Entfernung von Läppulvergeeignet. Bei III-V-Verbindungen wie z. B. Gallium- spuren werden die Scheiben auf einer Edelstahlplatte arsenid sind andere Ätzbäder von Bedeutung, so z. B. von 150 mm 0 und 8 mm Stärke zusammen mit ein Gemisch aus 80 Volumteilen 5°/oiger Natronlauge einer 0,25 mm starken Polyäthylenfolie aufgekittet, und 20 Volumteilen 3O°/oigem Wasserstoffperoxid. Zur Politur wird die gleiche Anordnung wie im Bei-

Die nach dem erfindurgsgemäßen Verfahren geätz- 50 spiel 1 verwendet. Das Ätzbad besteht aus 80 Volum-

ten Halbleiterscheiben weisen eine völlig ebene, ge- teilen 5°/oiger Natronlauge und 20 Volumteilen

gebenenfalls definiert abgerundete oder erhöhte Kante 30°/oigem Wasserstoffperoxid. Die Ätzung erfolgt wie

und eine zerstörungsfreie Oberfläche auf und sind be- oben beschrieben. Die Ätzdauer beträgt 10 Minuten,

sonders für die epitaktische Beschichtung geeignet. Danach wird die Trägerplatte herausgenommen und

55 mit deionisiertem Wasser gründlich gespült. An-

Beispiel 1 schließend wird die Folie abgezogen und mit einer

Natriumsilikatsuspension auf einem Polierteller wei-

Von einem einkristallinen Siliciumstab werden tere 5 μπι mechanisch abpoliert. Die Scheiben sind

Scheiben von 0,4 mm Dicke abgesägt und mit Ko- unmittelbar für den epitaktischen Aufwachprozeß ge-

rund-Läppulver von etwa 5 μηι Korngröße auf beiden 60 eignet.

Claims (1)

1. durch die dort herschenden Strömungsverhältnissc

   „ ... Her Ätzflüssigkeit rascher abgetragen als die Schei-

   Patentanspruche: benmitte Die Halbleiterscheiben werden dadurch

   Drehung venem vrird, dadurch gekenn- W^'££ _{diesell Nachttilen}

   zeichnet, daß der freie Raum zwischen den fc,s lsi nun vciauwi

   Halbleiterscheiben mit einer ätzbadfesten Masse durch zu Jl

   bis zu derselben oder annähernd der gleichen i. Düse auf die JJ

   Höhe wie die Halbleiterscheiben ausgefüllt wird, Halbleiterscheibe wird

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   und daß die Trägerplatte in einem kreisförmig be- ^^A^J^^^^^JvSS wegten Ätzbad außerhalb des Drehzentrums ein- (vgl. OE-PS 2 18 571) .Die nacfcι diesemVerfahren