DD153938A1 - APPLICATION FOR THE CHEMICAL AATING OF CONNECTING SEMICONDUCTORS - Google Patents
APPLICATION FOR THE CHEMICAL AATING OF CONNECTING SEMICONDUCTORS Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Aetzloesung zum chemischen Aetzen von Verbindungshalbleitern, insbesondere von GaAs- und Ga(AsP)-Kristallen, mit der man sehr duenne Schichten definierter Dicke abtragen kann, wie es beispielsweise bei der Strukturierung von Halbleiterkristallen zur Herstellung elektronischer Bauelemente erforderlich ist. Die Aetzloesung ist aus einem Salz der Peroxodischwefelsaeure und konzentrierter Schwefelsaeure zusammengesetzt und ueber laengere Zeit stabil. Die stationaere Abtragungsgeschwindigkeit ist von der Peroxodisulfatkonzentration abhaengig und kann reproduzierbar auf technologisch relevante Werte in der Groessenordnung von 5. 10 hoch -2 mym.min hoch -1 eingestellt werden. Auf Grund der Isotropie der Aufloesungsgeschwindigkeit beim GaAs und der nur geringen Anisotropie der Aufloesungsgeschwindigkeit beim Ga(AsP) entstehen beim Aetzen durch Masken weitgehend abgerundete Unteraetzungen geringer Tiefe.The invention relates to an etching solution for the chemical etching of compound semiconductors, in particular of GaAs and Ga (AsP) crystals, with which it is possible to remove very thin layers of defined thickness, as required, for example, in the structuring of semiconductor crystals for producing electronic components. The power solution is composed of a salt of peroxodisulfuric acid and concentrated sulfuric acid and stable over a longer period of time. The stationary removal rate is dependent on the peroxodisulfate concentration and can be reproducibly adjusted to technologically relevant values on the order of 5. 10 -2 mym.min high -1. Due to the isotropy of the dissolution rate of the GaAs and the low anisotropy of the dissolution rate of the Ga (AsP), masking gives rise to broadly rounded substructures of shallow depth.
Description
Ätzlösung zum chemischen Ätzen von VerbindungshalbleiternEtching solution for the chemical etching of compound semiconductors
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Ätzlösung zum chemischen Ätzen von Verbindungshalbleitern, insbesondere von GaAs- und Ga(AsP)-Kristallen, und wird zur Abtragung von sehr dünnen Halbleiterschichten definierter Dicke verwendet, wobei die Unterätzung beim Ätzen durch Masken minimal ist.The invention relates to an etching solution for the chemical etching of compound semiconductors, in particular GaAs and Ga (AsP) crystals, and is used for the removal of very thin semiconductor layers of defined thickness, wherein the undercutting during etching by masks is minimal.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Zum Ätzen von GaAs sind eine ganze Reihe von Reaktionsgemischen auf der Basis von Wasserstoffperoxid (z. B. SCHELL,HeA.; Z. Metallkde« 48 (1957) 158) und auf der Basis von Salpetersäure (z. B. BERKSTEIH I.·; J.Electrochem. Soc. 109 (1962) 270) bekannt. Außerdem wurden Lösungen von Brom oder Chlor in Methanol (FULLER CS.; ALLISON H.W.; J. Slectrochem. Soc. 109 (1962) 880) sowie alkalische Hypochloritlösungen (LOOF K., ZACH D., KALIMA H.; DD-WP 112 669 und BASI J.S. ; BRD-OS 2 249 142) vorgeschlagen. Zur chemischen Abtragung von Ga(AsP)~Kristallschichten sind bisher lediglich ein Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid-Wasser-Gemisch (PANCHOLY R.K., GRANNEMAM; J. Electrochera. Soc. J_24 (1977) 430) und heiße Phosphorsäure bekannt (GOTTSCHALCH V., HEIIiIG W., BUTTER E., ROSIN H., FREYDANK G.; Kristall und Technik H (1979) 563).Characteristic of the known technical solutions For the etching of GaAs, a whole series of reaction mixtures on the basis of hydrogen peroxide (eg SCHELL, H e A, Z. Metallkde 48 (1957) 158) and on the basis of nitric acid (eg B. BERKSTEIH I., J. Electrochem, Soc., 109 (1962) 270). In addition, solutions of bromine or chlorine in methanol (FULLER CS, ALLISON HW, J. Slectrochem, Soc 109 (1962) 880) and alkaline hypochlorite solutions (LOOF K., ZACH D., KALIMA H .; DD-WP 112 669 and BASI JS, BRD-OS 2 249 142). For the chemical removal of Ga (AsP) crystal layers, only a sulfuric acid-hydrogen peroxide-water mixture (PANCHOLY RK, GRANNEMAM, J. Electrochera, Soc., J_24 (1977) 430) and hot phosphoric acid have hitherto been known (GOTTSCHALCH V., HEllig W , BUTTER E., ROSIN H., FREYDANK G .; Kristall and Technik H (1979) 563).
Alle diese Lösungen erwiesen sich zur reproduzierbaren Abtragung sehr dünner Kristallschichten, wofür sehr geringe Ätzgeschwindigkeiten erforderlich sind, als wenig geeignet. Das liegt vor allem an der Schwierigkeit, exakt reproduzierbare Reaktionsbedingungen bei Anwendung sehr geringer und damitAll these solutions proved to be reproducible removal of very thin crystal layers, which requires very low etching speeds, as little suitable. This is mainly because of the difficulty, exactly reproducible reaction conditions when using very low and thus
- 2 - 22^85 2- 2 - 22 ^ 85 2
schwer einstellbarer Konzentration einiger Lösungsbestandteile, wie das zum Beispiel bei. Brom-Methanol- und wasserstoff peroxidhaltigen Lösungen der Fall ist, herzustellen. Lösungen mit ,Wasserstoffperoxid neigen darüber hinaus in starkem Maße zur Eigenzersetzung.difficult to adjust concentration of some components of the solution, as for example in. Bromine-methanol and hydrogen peroxide-containing solutions is the case. In addition, solutions with hydrogen peroxide are highly prone to self-decomposition.
Ein weitererNachteil, insbesondere der für die Ga(AsP)-Ätzung bekannten Lösung aus Wasserstoffperoxid und Schwefelsäure, besteht darin, daß mit steigendem Phosphorgehalt die Auflösungsgeschwindigkeit zunehmend anisotrop wird, so daß beim Ätzen durch Masken starke Unterätzungen mit facettierten Begrenzungsflächen auftreten, die sich bei der Herstellung elektronischer Bauelemente Zo B. nachteilig auf die Qualität nachfolgend aufgedampfter Metallkontaktschichten auswirken können. Die zum Sichtbarmachen von Strukturdefekten in Ga(AsP)-Kristallen verwendete heiße Phosphorsäure ist auf Grund ihrer anisotropen Auflösungsgeschwindigkeit zum Ätzen von Bauelementestrukturen ebenfalls zu meiden.A further drawback, in particular the solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid known for Ga (AsP) etching, is that as the phosphorus content increases, the rate of dissolution becomes increasingly anisotropic, so that when etching through masks, strong undercuts with faceted boundary surfaces occur Manufacture of Electronic Components Zo B. may adversely affect the quality of subsequent vapor-deposited metal contact layers. The hot phosphoric acid used to visualize structural defects in Ga (AsP) crystals is also to be avoided because of its anisotropic dissolution rate for etching device structures.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist es, durch chemische Atzung von Verbindungshalbleitern, insbesondere von GaAs und Ga(AsP), Kristallschichten definierter Dicke abzutragen, wobei beim Ätzen von Bauelementestrukturen die Unterätzung gering sein soll, um Kontaktunterbrechungen in der nachfolgend aufgedampften Metallschicht zu vermeiden.The aim of the invention is to remove crystal layers of defined thickness by chemical etching of compound semiconductors, in particular of GaAs and Ga (AsP), wherein the etching should be low during the etching of component structures in order to avoid contact interruptions in the subsequently deposited metal layer.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung wird die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Ätzlösung zum chemischen Ätzen von Bauelementestrukturen in Verbindungshalbleitern, insbesondere in GaAs- und Ga(AsP)-Kristallen, zu entwickeln, die über längere Zeit stabil ist und den Halbleiter mit geringer, reproduzierbar stationärer und von der Kristallorientierung weitgehend unabhängiger Geschwindigkeit auflöst. Durch die angestrebte Isotropie der Auflösungsgeschwindigkeit soll die Forderung nach geringer Unterätzung mit abgerundeter Begrenzungsfläche erfüllt werden.The invention is based on the object to develop an etching solution for the chemical etching of component structures in compound semiconductors, especially in GaAs and Ga (AsP) crystals, which is stable over a long time and the semiconductor with lower, reproducible stationary and of the Crystal orientation dissolves largely independent speed. The desired isotropy of the dissolution rate is intended to meet the requirement for low undercutting with a rounded boundary surface.
Erfindungsgeraäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Ätzlösung ein Reaktionsgemisch aus einem Salz der Peroxodi-Erfindungsgeraäß the object is achieved in that as etching solution, a reaction mixture of a salt of the peroxides
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schwefelsaure und konzentrierter Schwefelsäure zur Anwendung kommt. Das Peroxodisulfat dient zur Oxydation der Halbleiterkomponenten, die in der Folge bei der Ablösung vom Kristallverband solvatisiert werden und ins Lösungsinnere abdiffundieren. Durch die Verwendung von Schwefelsäure hoher Konzentration wird auf Grund der großen Viskosität und des geringen Wassergehaltes der Ätzlösung der Auflösungsmechanismus so beeinflußt, daß die Ablösegeschwindigkeit der Gitterbausteine nicht oder nur in geringem Maße von der Oberflächenorientierung des Einkristalls abhängt. Die Ätzlösung ist über längere Zeit stabil. Die Abtragung von GaAs- und Ga(AsP)-Kristallschichten erfolgt mit stationärer Geschwindigkeit. Ihr Wert läßt sich über den Gehalt an Peroxodisulfat in der Lösung variieren und liegt in der tech-Sulfuric acid and concentrated sulfuric acid is used. The peroxodisulfate serves to oxidize the semiconductor components, which are subsequently solvated during the detachment from the crystal structure and diffused into the interior of the solution. Due to the high viscosity and the low water content of the etching solution, the dissolution mechanism is so influenced by the use of high concentration of sulfuric acid that the rate of removal of the lattice units does not or only slightly depends on the surface orientation of the single crystal. The etching solution is stable for a long time. The removal of GaAs and Ga (AsP) crystal layers takes place at steady-state speed. Their value can be varied by the content of peroxodisulfate in the solution and is in the technical
-2 -1 nologisch relevanten Größenordnung von 5 · 10 /um.min * Gegenüber bisher verwendeten Atslösungen erfolgt beim Ätzen durch Masken eine geringere Unterätzung, wobei die Auflösung von GaAs isotrop und die von Ga(AsP) nahezu isotrop erfolgt.-2 -1 nologically relevant order of magnitude of 5 · 10 / μm.min * Compared with previously used Atslösungen when etching through masks is less undercutting, wherein the resolution of GaAs isotropic and that of Ga (AsP) is almost isotropic.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen erläutert werden:The invention will be explained below with two examples:
Beispiel 1: GaAs wird durch eine Si-JT^-Maske geätzt. Die Ätzlösung besteht aus 100 g 96%iger Schwefelsäure und 6 g Uatriumperoxodisulfat» Die Abtrags-Example 1: GaAs is etched through a Si-JT ^ mask. The etching solution consists of 100 g of 96% sulfuric acid and 6 g of sodium peroxodisulfate.
-2 -1 geschwindigkeit beträgt 7 · 10 /Um.min · Die-2 -1 speed is 7 · 10 / min.min · The
Unterätzungen sind abgerundet und von geringer TiefeUndercuts are rounded and of shallow depth
Beispiel 2: GaAsn ,-Pn „ wird durch eine SiO^-Maske geätzt.Example 2: GaAs n , -P n "is etched through an SiO 2 mask.
Die Ätzlösung ist aus 100 g 96frLger Schwefelsäure und 4 g Ammoniumperoxodisulfat zusammengesetzt.The etching solution is composed of 100 g of 96% excess sulfuric acid and 4 g of ammonium peroxodisulfate.
-2-1-2-1
Die Abtragsgeschwindigkeit beträgt 7·10 ,um.min Die Unterätzungen sind weitestgehend abgerundet und von geringer Tiefe.The removal rate is 7 · 10, um.min The undercuts are largely rounded and of shallow depth.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD22485280A DD153938A1 (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | APPLICATION FOR THE CHEMICAL AATING OF CONNECTING SEMICONDUCTORS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD22485280A DD153938A1 (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | APPLICATION FOR THE CHEMICAL AATING OF CONNECTING SEMICONDUCTORS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD153938A1 true DD153938A1 (en) | 1982-02-10 |
Family
ID=5526964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD22485280A DD153938A1 (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | APPLICATION FOR THE CHEMICAL AATING OF CONNECTING SEMICONDUCTORS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD153938A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4155661A (en) * | 1976-10-28 | 1979-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Mounting arrangement for electromagnet driving structures in a mosaic needle printer head |
-
1980
- 1980-10-31 DD DD22485280A patent/DD153938A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4155661A (en) * | 1976-10-28 | 1979-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Mounting arrangement for electromagnet driving structures in a mosaic needle printer head |
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Legal Events
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