CS226494B1

CS226494B1 - Silicon etching method

Info

Publication number: CS226494B1
Application number: CS872882A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Prom Chem Holcak
Original assignee: Stanislav Prom Chem Holcak
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-03-19

Description

Vynález se týká způsobu leptání křemíkových součástí, zejména součástí z monokrystalů -3 -1 křemíku o měrném odporu 10 ^J ež 10 ohm.cm.The invention relates to a method of etching silicon parts, particularly parts made of single crystal silicon -3 -1 resistivity of 10 ohm-cm 10 ^J EŽ

Při leptání křemíkových součástí, např. desek, je značné rozSířeno použití kyselých lázní obsehujících jako hlavní složky kyselinu dusičnou e fluorovodík a jako vedlejší složky vodu, kyselinu octovou a delěí známé přísady. Reakci mezi křemíkem a hlavními složkami lázně je možno vyjádřit rovnicí:The use of acid baths containing nitric acid and hydrofluoric acid as the main constituents and the addition of water, acetic acid and other known additives are widely used in the etching of silicon components, e.g. plates. The reaction between silicon and the main bath components can be expressed by the equation:

Si + 4 HN0₃ + 6 HF = H₂SiF₆ + 4 N0₂ + 4 HgOSi + 4 HNO ₃ + 6 HF = H ₂ SiF ₆ + 4 NO ₂ + 4 HgO

Fo dosažení požadovaného stupně reakce, daného váhovým množstvím odleptaného křemíku nebo tloušlkou odleptané vrstvy z křemíkových součástí, se tato reakce větěinou ukončí zalitím lázně velkým množstvím deionizované vody. Tento způsob ukončení reakce je při leptání některých speciálních druhů křemíku, např. monokrystalů křemíku o měrném odporu 10”^ až 10' ohm.cm, spojen s tvorbou viditelných, žlutých až černých skvrn na povrchu součástí.To achieve the desired degree of reaction, given by the amount of etched silicon by weight or by the thickness of the silicon component etched, this reaction is usually terminated by pouring the bath with a large amount of deionized water. This method of terminating the reaction is associated with the formation of visible, yellow to black spots on the surface of the components when etching some special types of silicon, such as silicon single crystals having a resistivity of 10 to 10 ohm.cm.

Má se za to, že podstatou těchto skvrn jsou temně zbarvené, nerozpustné sloučeniny křemíku v oxidačním stavu +11, které vznikají na povrchu součástí po zředění lázně.These stains are believed to be based on darkly colored, insoluble, +11 silicon compounds that are formed on the surface of the components upon dilution of the bath.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob leptání křemíkových součástí, zejména součástí z monokrystalů křemíku o měrném odporu 10”^ až tO^-1 ohm.cm, v lázních obsahujících 15 až 75 váhových % kyseliny dusičné a 0,1 až 25 váhových % fluorovodíku dle. vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po rozpuštění 0,001 až 0,234 g křemíku vztaženého na 1 g fluorovodíku obsaženého v lázni na počátku procesu leptání se nezreagovaný fluorovodík nechá sloučit s oxidem křemičitým, který se do lázně přidá ve formě přáěku nebo hydroaolu v množství 0,5 až 1 g na 1 g nezreagovaného fluorovodíku. Po zplynutí doby 2 až 300 sekund po přidání '226494 oxidu křemičitého do lázně se součásti od lázně oddělí, opláchnou v deionizované vodě v množství 1 až 10 ml vody na 1 cm povrchu součástí, ponoří do kyseliny fluorovodíková o koncentraci 1 až 52 váhových procent po dobu 2 až 600 sekund, opláchnou v deionizované o vodě v množství 2 až 20 ml vody ne 1 cm povrchu součástí a osuSÍ.These disadvantages are eliminated by the method of etching silicon parts, particularly parts made of single crystal silicon having a specific resistance of 10 "^ ^-1 ohm.cm when it in a bath containing 15 to 75 wt% nitric acid and 0.1 to 25 weight% of hydrogen fluoride by. The invention is based on the dissolution of 0.001 to 0.234 g of silicon relative to 1 g of hydrogen fluoride present in the bath at the beginning of the etching process, and the unreacted hydrogen fluoride is combined with silica which is added to the bath in the form of 0 5 to 1 g per g of unreacted hydrogen fluoride. After a time of 2-3 seconds after adding 226494 silica to the bath, the components are separated from the bath, rinsed in deionized water in an amount of 1 to 10 ml of water per cm surface of the components, immersed in 1 to 52 weight percent hydrofluoric acid. for 2 to 600 seconds, rinsed in deionized water at a rate of 2 to 20 ml of water per 1 cm surface of the components and dried.

Je známo, že barevné skvrny nevznikají při ponoření uvedených druhů křemíku do Zředěných lázní obsahujících pouze kyselinu dusičnou nebo pouze fluorovodík. Tyto lázně věek neleptají křemík. Tvorbu barevných skvrn tedy podmiňuje současná přítomnost obou tčehto složek ve zředěné leptací lázni. Néchá-li se věak před zředěním lázně volný fluorovodík zreagovat s oxidem křemičitým na kyselinu fluorokřemičitou, vymizí v lázni jedna ee dvou složek způsobujících tvorbu barevných skvrn e zředění lázně vodou pak proběhne bez rizika jejich tvorby.It is known that color spots do not arise when the silicon species are immersed in a dilute bath containing only nitric acid or hydrogen fluoride only. These baths do not etch silicon for ages. The formation of colored spots is thus conditioned by the simultaneous presence of both of these components in the diluted etching bath. However, if the free hydrogen fluoride is not reacted with silica to fluorosilicic acid prior to dilution of the bath, one or more of the two staining components disappear in the bath and dilution of the bath with water then takes place without risk of formation.

Výhodou tohoto způsobu je vysoká reprodukovatelnost projevující se zanedbatelně malou četností leptaných desek s barevnými skvrnami. Tohoto Výsledku se dosáhne použitím materiálů běžných při zpracování polovodičových materiálů.The advantage of this method is the high reproducibility manifested by a negligible low frequency of etched plates with color spots. This result is achieved by using materials common to the processing of semiconductor materials.

Způsob použití vynálezu je objasněn na příkladu:The method of use of the invention is illustrated by way of example:

V 1 200 ml lázně obsahující 910 g kyseliny dusičné a 115 g fluorovodíku se leptá 30 křemíkových desek 0 63,5 mm. Po odleptání tlouělky 60<um z každá desky, čemuž odpovídá celkem 13,2 g rozpuštěného křemíku e 56,4 g fluorovodíku vázaného ve formě kyseliny fluorokřemičité, zbývá v lázni 58,6 g fluorovodíku volného. Tento se sloučí s 29,3 g oxidu křemičitého, který se do lázně přidá ve formě hydroaolu. Po 30 sekundách se lázeň zředí 30 1 deionizované vody. Křemíkové desky se vyjmou ze zředěné lázně, opláchnou v deionizované vodě a pak ponoří do kyseliny fluorovodíkové o koncentraci 40 váhových % po dobu 10 sekund, opláchnou v proudící deionizované vodě a osuší.30 silicon plates 0 63.5 mm are etched in a 1200 ml bath containing 910 g of nitric acid and 115 g of hydrogen fluoride. After etching a thickness of 60 µm from each plate, corresponding to a total of 13.2 g of dissolved silicon and 56.4 g of fluorosilicon bound in the form of fluorosilicic acid, 58.6 g of free hydrogen fluoride remained in the bath. This was combined with 29.3 g of silica which was added to the bath as a hydroaol. After 30 seconds, the bath is diluted with 30 L of deionized water. The silicon wafers are removed from the dilute bath, rinsed in deionized water and then immersed in 40 wt.% Hydrofluoric acid for 10 seconds, rinsed in flowing deionized water and dried.

Vynález lze využít v technologických procesech leptání křemíkových součástí, u nichž jsou kladeny vysoké nároky na čisěotu povrchu.The invention can be used in the technological processes of etching silicon components, where high demands are placed on surface cleanliness.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method of etching silicon components, in particular silicon monocrystal components having a resistivity of 10 ^{-3 to} 10 ^{1 1} ohm.cm, in baths containing 15 to 75% by weight nitric acid and 0.1 to 25% by weight hydrogen fluoride, characterized in that after dissolution 0.001 to 0.234 g of silicon relative to 1 g of hydrofluoric acid contained in the bath at the beginning of the etching process, the unreacted hydrogen fluoride is treated with silica, which is added in the form of a powder or hydro-alcohol in an amount of 0.5 to 1 g per 1 g of unreacted hydrogen fluoride; after 2 to 300 seconds after the addition of the silica to the bath, the components are separated from the bath, rinsed in deionized water in an amount of 1 to 10 ml of water per cm surface of the components, immersed in 1 to 52% by weight hydrofluoric acid % for 2 to 600 seconds, rinsed in deionized water in an amount of 2 to 20 ml of water per cm ^{2 of} surface area parts and dryers.