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Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelementes
Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen werden insbesondere die Teile der Oberfläche des Halbleiterkörpers, an welchen pn-Übergänge nach aussen treten, geätzt und damit Kristallstörungen und Verunreinigungen der Oberfläche, welche den pn-Übergang überbrücken können, beseitigt. Bei derartigen Ätzverfahren wird insbesondere eine als CP-Ätzlösung bekannte Behandlungsflüssigkeit, welche im wesentlichen aus Salpetersäure und Flusssäure zusammengesetzt ist, verwendet. Der Halbleiterkörper wird entweder in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht, oder es wird ein Strahl der Behandlungsflüssigkeit auf die Oberfläche geleitet und durch einen nachfolgenden Wasserstrahl wieder entfernt. Bei Halbleiter-Bauelementen, welche bereits metallische Kontaktelektroden besitzen, die z.
B. durch Einlegieren oder durch Anlöten angebracht sein können, ergibt sich bei diesem bekannten Ätzverfahren der Nachteil, dass in der Ätzflüssigkeit Metallionen auf die Halbleiteroberfläche wandern können.
Die Erfindung überwindet die hiebei auftretenden Schwierigkeiten. Sie bezieht sich demzufolge auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelementes mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere aus Silizium, an den metallische Kontaktelektroden angebracht werden und dessen Oberfläche unter Verwendung der Dämpfe einer aus Salpetersäure und Flusssäure zusammengesetzten Behandlungsflüssigkeit gereinigt wird. Erfindungsgemäss wird nach dem Anbringen der Kontaktelektrode der Halbleiterkörper ohne weitere Zwischenbehandlung auf eine Temperatur von etwa 50 bis 100 C erwärmt und eine bis mehrere Stunden der Einwirkung von über der Behandlungsflüssigkeit entstehenden Dämpfen ausgesetzt. Durch die Erwärmung des Halbleiterkörpers wird die Kondensation von Wasser an der Halblei-
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Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit einem Halbleiterkristall bekanntgeworden, bei dem entweder während oder aber vor und während des Anbringens einer mit dem Halbleiterkristall zu kontaktierenden Substanz die Halbleiteroberfläche und die zu kontaktierende Substanz der Einwirkung eines gasförmigen Ätzmittels ausgesetzt wird. Das gasförmige Ätzmittel kann durch Verdampfen einer wässerigen Lösung von Salpetersäure und Flusssäure hergestellt werden. Durch diese Massnahmen soll die Benetzungsfähigkeit der Halbleiteroberfläche erhöht und die Gleichmässigkeit der Benetzung verbessert werden. Die Aufgabenstellung ist also eine andere als die der Erfindung.
Weiter ist ein Verfahren zur Reinigung und bzw. oder Abtragung von Halbleitermaterial bekannteworden, bei dem Gase, z. B. Chlor oder Halogenwasserstoffe, welche mit dem Halbleitermaterial leicht zersetzbare oder lösbare Reaktionsprodukte erzeugen, auf die Halbleiteroberfläche aufgeleitet werden.
Hiebei wird eine Erwärmung auf einige 1000C vorgenommen. Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet demgegenüber die Verwendung des sehr aggressiven Chlors. Es weist weiter den Vorteil auf, dass nur sehr geringe Erwärmungen vorgenommen zu werden brauchen.
An Hand eines Ausführungsbeispieles, aus dem weitere Einzelheiten hervorgehen, soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe das erfindunggemässe Verfahren ausgeführt werden kann. Man kann beispielsweise Halbleiter-Gleichrichter-Bauelemente in folgender Weise herstellen : Auf eine Molybdänscheibe von etwa 20 mm Durchmesser und 2 mm Dicke wird eine Aluminiumfolie von etwa 60 u Dicke von 19 mm Durchmesser aufgelegt. Auf diese Alu-
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miniumfolie wird eine Siliziumscheibe von etwa 300 li Dicke und 18 mm Durchmesser aufgelegt. Auf die
Siliziumscheibe wird eine Gold-Antimon-Folie (0, 5ago Sb) von etwa 15 mm Durchmesser und 50 li Dicke aufgelegt.
Das Ganze wird in ein mit diesen Teilen nicht reagierendes Pulver, beispielsweise Graphitpulver, unter Druck eingebettet und in einem Ofen auf etwa 8000C erwärmt.
Nach diesem Legierungsvorgang besitzt das Halbleiter-Bauelement zwei Kontaktelektroden, die einerseits aus der Molybdänscheibe und anderseits aus einem Gold-Silizium-Eutektikum bestehen. Die Halbleiteroberfläche wird bei bekannten Herstellungsverfahren nun mit Hilfe der bekannten Behandlungs- flüssigkeit geätzt, wobei die beschriebenen Schwierigkeiten auftreten. Gemäss der Erfindung wird nun un- mittelbar nach dem Legierungsvorgang ohne weitere Zwischenbehandlung eine Erwärmung des Halbleiter-
Bauelementes auf etwa 50 - 1000C vorgenommen und der Halbleiterkörper eine bis mehrere Stunden, z. B. etwa 2 h, der Einwirkung von Dämpfen ausgesetzt, welche über der bekannterweise zum Ätzen verwendeten Behandlungsflüssigkeit entstehen. Als einzige zulässige Zwischenbehandlung ist die mechanische Entfernung von Resten des Graphitpulvers anzusehen, z.
B. durch Abblasen oder durch Abwaschen mit destilliertem Wasser, unter Umständen mit Hilfe von Ultraschall.
In der Zeichnung sind derartige Halbleiter-Bauelemente 2 dargestellt, welche beispielsweise in einem Gefäss 3 aus Polystrol angeordnet sind, das mit einem Deckel 4 verschlossen ist. Das Gefäss 3 befindet sich in einem Heizgefäss 5 und ist an dieses durch eine Flüssigkeit 6, z. B. Glyzerin oder Wasser, angekoppelt. Das Gefäss 5 kann beispielsweise aus Metall bestehen und elektrisch beheizt werden. Über die Halbleiter-Bauelemente 2 werden entsprechende Dämpfe geführt, welche durch ein im Deckel 4 angebrachtes Zuführungsrohr 7 zugeführt werden und durch ein Abgasrohr 8 wieder entweichen können.
Auch diese Rohre können aus einem entsprechenden Kunststoff bestehen.
Man kann beispielsweise ein inertes Gas oder auch beispielsweise Stickstoff über eine aus Salpetersäure und Flusssäure zusammengesetzte Behandlungsflüssigkeit fuhren und dann in das Gefäss 3 leiten. Ge- mäss dem Ausführungsbeispiel wird z. B. aus einer (nicht dargestellten) Stickstoffflasche durch ein Rohr 9 ein Stickstoffstrom in einen Blasenzähler geführt, der aus einem verschlossenen Gefäss 10 besteht, in welchem sich eine Flüssigkeit 11 befindet. Bei dieser Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Paraffinöl oder eine andere für Halbleiterzwecke in genügender Reinheit erhältliche Flüssigkeit handeln. Das Gas perlt in Blasen durch die Flüssigkeit, und der Gasfluss lässt sich hiedurch leicht kontrollieren.
Durch ein Rohr 12 wird das Gas danach in ein zweites geschlossenes Gefäss 13 geführt, in welchem sich die Behandlungsflüssigkeit 14 befindet. Diese kann beispielsweise im Verhältnis l : l aus piger Flusssäure und rauchender Salpetersäure zusammengesetzt sein. Das Gas wird unmittelbar auf die Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit geleitet und belädt sich dort mit deren Dämpfen. Das Gefäss 13 kann beispielsweise auf Raumtemperatur, also etwa 20 C, gehalten werden. Aus dem Gefäss 13 strömt das mit diesen Dämpfen beladene Gas in das Gefäss 3 und wirkt hier auf die Halbleiteroberfläche ein.
Durch die Erwärmung der Halbleiter-Bauelemente wird eine Kondensation des mitgeführten Wassers verhindert, wodurch die schädliche Wirkung des Wassers, das sonst bei andern bekannten Ätzverfahren als Elektrolyt wirkt, verhindert wird.
Die Halbleiteroberfläche wird durch die Dämpfe der Behandlungsflüssigkeit geätzt. Für gewöhnlich bilden sich hiebei keine Rückstände, da die entstehenden Reaktionsprodukte, z. B. Siliziumtetrafluorid, ebenfalls gasförmig sind und durch das Abgasrohr 8 abgeführt werden.
Die Behandlung wird so lange fortgesetzt, bis eine ausreichende Ätzwirkung erzielt ist. Die Zeitdauer hängt u. a. von der Menge der zugeführten Dämpfe sowie von der Temperatur der Halbleiter-Bauelemente ab. Für gewöhnlich sind 1-2 h ausreichend.
Nach diesem Behandlungsvorgang können die Halbleiter-Bauelemente beispielsweise mit destilliertem Wasser abgespült werden. Reines destilliertes Wasser wirkt nicht als Elektrolyt und ist bei Abwesenheit der Ätzflüssigkeit vollkommen unschädlich. Danach werden die Halbleiter- Bauelemente wieder getrocknet und können dann mit einem Schutzlack überzogen und in ein Schutzgehäuse eingebaut werden.
Gegebenenfalls können sie auch ungespült lackiert und in das Gehäuse eingesetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel kann in weiten Grenzen abgewandelt werden. Es können z. B. HalbleiterBauelemente mit einem Halbleiterkörper aus Germanium in ähnlicher Weise behandelt werden. Bei dem Halbleiter-Bauelement kann es sich auch um Transistoren, Vierschichtanordnungen u. dgl. handeln. Die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit kann in weiten Grenzen variiert werden. Es kann z. B. das Verhältnis Flusssäure zu Salpetersäure in den Grenzen von 1 : 3 bis 3 : 1 verändert werden, ohne dass die Wirkung der Trockenätzung ausbleibt. An Stelle von Stickstoff können auch Edelgase verwendet werden, gegebenenfalls auch Luft oder Sauerstoff. Es besteht auch die Möglichkeit, die Dämpfe von Salpetersäure und Flusssäure getrennt zu erzeugen und erst in dem Behandlungsgefäss 3 zu mischen.