AT229911B - Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern 
Bei bekannten Herstellungsverfahren von Halbleiteranordnungen, wie Gleichrichtern, Transistoren, Photodioden, Vierschichtanordnungen u. dgl., werden sowohl die unlegierten Halbleiterkörper als auch die halbfertigen Halbleiteranordnungen Ätzungen unterworfen. Dies dient vornehmlich der Reinigung von auf der Oberfläche haftenden Fremdstoffen, sowie der Abtragung von Unregelmässigkeiten der Halbleiteroberfläche. Nach dem Grundmaterial, das zur Herstellung der Halbleiteranordnung verwendet wird,   z. B.   



  Germanium, Silicium oder eine intermetallische Verbindung von Elementen der III. und V. bzw. der   II.   und VI. Gruppe des Periodischen Systems, richtet sich die verwendete Ätzflüssigkeit. Unter anderem sind auch alkalische Ätzflüssigkeiten,   z. B.   heisse Kalilauge, bekanntgeworden. 



   Weiter ist die Verwendung von geschmolzener Natronlauge zum Ätzen von Germaniumkristallen bekanntgeworden. Auch ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen von Halbleiterkörpern unter Verwendung von Kalilauge ist bekanntgeworden. 



   Der Nachteil der meisten bekannten Ätzflüssigkeiten ist die Heftigkeit des Ätzangriffs. Nach sehr kurzer Zeit, meist nach wenigen Sekunden, muss der Ätzvorgang abgebrochen werden, wenn nicht unkontrollierte Ätzangriffe stattfinden sollen. Die Erfindung schafft hier Abhilfe. 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern, die zur Weiterverarbeitung zu Halbleiteranordnungen dienen, nach einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung von Kali- oder Natronlauge. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterkörper zwischen 10 und 30 Stunden dem chemischen Ätzangriff von wässeriger Kali- oder Natronlauge von Zimmertemperatur ausgesetzt werden. Zweckmässigerweise wird hochkonzentrierte Kalilauge verwendet. 



   An Hand eines Beispieles sollen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erläutert werden. 



  Für bestimmte Halbleiteranordnungen, z. B. Gleichrichter und Transistoren, hat sich die Form einer runden Scheibe bewährt. Derartige Scheiben werden z. B. in der Weise gewonnen, dass sie von einem Halbleiterstab, der beispielsweise durch tiegelfreies Zonenschmelzen auf einen passenden Durchmesser gebracht wurde, durch Schnitte senkrecht zur Stabachse abgetrennt wurden. Sie weisen beispielsweise einen Durchmesser von 10 bis 30 mm und eine Dicke von 200 bis   400u   auf, je nach Verwendungszweck. Durch einen Läppvorgang wird die Halbleiterschiebe auf die gewünschte Dicke gebracht,   z. B.   auf 150-30011. 



  Gleichzeitig damit werden die beiden Flachseiten geebnet und in Parallelität zueinander gebracht. 



   Danach wird die Halbleiterscheibe geätzt, wobei die durch das Sägen und Läppen gestörten Oberflächenschichten abgetragen werden. Anschliessend kann dann durch Einlegieren oder Eindiffundieren von Fremdstoffen eine Dotierung bestimmter Zonen der Halbleiterscheibe bewirkt werden. Es ist bereits bekannt, zur Ätzung von Halbleiterscheiben heisse Kalilauge (50-1000 C) zu verwenden. Heiss. Kalilauge ist in der Lage, z. B. Silicium und Germanium völlig aufzulösen. Es zeigt sich hiebei der Nachteil, dass die Ätzung nach sehr kurzer Zeit, z. B. nach wenigen Sekunden, abgebrochen werden muss, wobei diese Zeit noch zusätzlich sehr genau eingehalten werden muss, wenn die Abätzung einer Schicht bestimmter Dicke gefordert wird.

   Ausserdem ergibt sich der weitere Nachteil, dass die Halbleiterscheiben hiebei 

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 schwach linsenförmig werden, weil der Ätzangriff am Rand der Scheibe heftiger ist als in der Mitte. Dies ergibt sich aus den besonderen Strömungsverhältnissen beim Ätzen, die durch das Abreissen der entstehenden Gasblasen bedingt sind. Die gleichen Nachteile weisen andere bekannte Ätzflüssigkeiten, z. B. eine sogenannte CP-Ätzlösung, die aus einer Mischung von   40% figer   Flusssäure und rauchender Salpetersäure im Verhältnis   Ixl   besteht, ebenfalls auf. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren führt nun zu besseren Ergebnissen. Es zeigte sich z. B., dass Siliciumscheiben, die in konzentrierte Kalilauge (250 g KOH auf 300 g   HO)   von Zimmertemperatur gelegt wurden, nach etwa 24 Stunden Ätzdauer von den durch die mechanische Bearbeitung gestörten Oberflä r chenschichten befreit waren, ohne dass die Planparallelität der Flachseiten darunter litt. Die Beobachtung zeigte, dass die gestörten Schichten, die eine Dicke von etwa 5 bis   10ii   aufweisen, bevorzugt abgetragen werden, und..   dass   danach der Ätzangriff sehr stark verlangsamt wird. Einige Stunden Ätzdauer mehr oder weniger spielen also keine Rolle ; nach Abtragung der gestörten Kristallschicht kommt der Ätzangriff praktisch zum Stillstand.

   Es wurde weiter beobachtet, dass die Halbleiterscheiben in der   Ätzflüssigkeit   unter dem Einfluss der entstehenden Gasblasen besonders am Anfang langsam umherrollen und umhergleiten, wodurch die Abtragung sehr gleichmässig über die gesamte Scheibenbreite von der Mitte bis zum Rand stattfindet. 



   Selbstverständlich sind verschiedene Abänderungen des Verfahrens möglich. So treten die gleichen Schwierigkeiten nicht nur bei Halbleiterscheiben, sondern auch bei   andern. Halbleiterkörpern,   z. B. von Würfelform, auf. An Stelle von Kalilauge kann auch Natronlauge verwendet werden. Letztere zeigt einen etwas langsameren   Ätzangriff.   Zweckmässig hat die Kali- bzw. Natronlauge eine Temperatur zwischen 10 und 300 C. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist der Ätzangriff derart verlangsamt, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens darunter leidet. Bei höheren Temperaturen kann leicht eine völlige Auflösung des Halbleitermaterials bzw. ein   Ätzangriff   unkontrollierbarer Tiefe eintreten. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Ätzen von im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörpern, die zur Weitererarbeitung zu Halbleiteranordnungen dienen, nach einer mechanischen Bearbeitung unter Verwendung von Kali-oder Natronlauge, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterkörper für eine Dauer zwischen 10 und 30 Stunden dem chemischen Ätzangriff von wässeriger Kali- oder Natronlauge von Zimmertemperatur ausgesetzt werden.

Claims (1)

1. '2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterkörper etwa 24 Stunden lang in ein mit hochkonzentrierter wässeriger Kalilauge gefülltes Gefäss gelegt werden.