DE1040135B

DE1040135B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Silicium od. dgl. durch Anwendung eines chemischen AEtzvorganges an der Stelle des p-n-UEberganges

Info

Publication number: DE1040135B
Application number: DES51047A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Pichl; Uschi-Eva Sokolowski
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-10-27
Filing date: 1956-10-27
Publication date: 1958-10-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Silicium od. dgl. durch Anwendung eines chemischen Ätzvorganges an der Stelle des p-n-Überganges Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen mit p-n-Übergang ist es notwendig. zur Herabsetzung von Oberflächenstörungen an dem p-n-Übergang des Halbleiters eine Ätzung durchzuführen, durch welche mindestens eine dünne Schicht des Halbleiterkörpers an der Oberfläche abgetragen wird. Für diese Zwecke wurde bisher für eine chemische Ätzung eine Ätzmittellösung benutzt, welche Flußsäure, Salpetersäure und gegebenenfalls noch weitere Zusätze, wie Brom oder/und Essigsäure, enthält. Bei der Durchführung solcher Ätzverfahren hat sich aber gezeigt, daß dabei gleichzeitig von den Halbleiteranordnungen Stoffe gelöst werden können. wie z. B. das Metall der Elektroden, so daß dann in der Ätzmittellösung Fremdionen enthalten sind, die sich an den gefährdeten Stellen des p-n-Überganges ablagern können oder gegebenenfalls auch in einem Ionenaustauschvorgang niederschlagen. Hiermit würde dann der günstige Effekt, der an sich durch die Ätzung angestrebt wird, wieder zunichte gemacht werden.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß sich dieser Mangelerscheinung vorbeugen läßt. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Silicium od. dgl. durch Anwendung eines chemischen Ätzvorganges an der Stelle des p-n-Überganges mittels eines Ätzmittels aus Flußsäure und Salpetersäure, gegebenenfalls noch mit einem Zusatz von Essigsäure. Erfindungsgemäß wird als weiterer Zusatz eine Phosphorsäure benutzt. Vorzugsweise hat sich hierbei Orthophosphorsäure als geeignet erwiesen. Wurde eine Ätzung in dieser `'eise durchgef'ü'hrt mit dem Zusatz von Phosphorsäure, so blieben die geätzten Flächen einwandfrei. Ein Beispiel für eine geeignete Ätzmittellösung besteht aus etwa 3 Teilen rauchender Salpetersäure, etwa 3 Teilen 38- bis 40°/oiger Flußsäure, etwa 2 Teilen Essigsäure in Form von Eisessig sowie etwa 2 Teilen 85o/oiger Orthophosphorsäure.
Wahrscheinlich ist die erreichte physikalische Wirkung damit zu erklären. daß durch die Phosphorsäure eine sogenannte »Maskierung« der durch die anderen Säuren an der Halbleiteranordnung gelösten Metallionen stattfindet.
Es hat sich bei diesen Untersuchungen gezeigt. daß gegebenenfalls durch das Zusammenwirken des Ätzmittels mit den Metallen der Elektroden oder d°ren Metallauflagen eine Reaktion vor sich geht, die stark exothermen Charakter hat. Diese Erscheinung ist nicht ungünstig, weil es sich als zweckmäßig erwiesen hat, daß der Ätzvorgang bei einer gewissen erhöhten Temperatur vor sich geht und die Lösung etwa eine Temperatur von 30 his 60° C annimmt.
So hat sich z. B. ergeben, daß bei einer Ätzun- von Silicium-Halbleiteranordnungen, bei denen eine Legierung mit Aluminium für die p-Dotierung stattfand und gleichzeitig mit diesem Aluminium eine Legierung einer Molybdänauflage stattfand, einerseits gerade das Molybdän zu beträchtlichen Störungen Anlaß geben konnte, wenn die Ätzung nicht mit einem Zusatz von Phosphorsäure durchgeführt wurde, und ohne diesen Phosphorsäurezusatz daher eine Atzung von Halbleiteranordnungen, welche mit einer Molybdänauflage versehen waren, mindestens ohne eine besondere Schutzabdeckung gar nicht erfolgreich möglich war.
Andererseits lieferte aber dieses l\Iolybdän durch sein Zusammenwirken mit der Ätzlösung auch eine relativ starke Reaktionswärme. Im Falle einer solchen Durchführung eines Ätzv organges, bei welchem Molybdän in der Ätzmittellösung gelöst wird, kann diese Reaktionswärme unmittelbar für eine ausreichende Erwärmung der Ätzmittellösung Anwendung finden, damit eine ausreichende Vorwärmung an der Ätzfläche erreicht ist. Sollte ein dem Molybdän in seinem Verhalten in dieser Hinsicht gleichartiges Element bei der Durchführung eines Ätzverfahrens für eine andere Halbleiteranordnung nicht vorhanden sein, so empfiehlt es sich, eine entsprechende künstliche zusätzliche Erwärmung der Lösung vorzunehmen. Die Untersuchungen haben ergeben. daß durch die Anwendung des Zusatzes von Phosphorsäure insbesondere folgende Ionen maskiert werden können: zweiwertiges Eisen, dreiwertiges Eisen, sechswertiges Molybdän, zweiwertiges Zinn, zweiwertiges Nickel, zweiwertiges Kupfer, zweiwertiges Kobalt, dreiwertiges Chrom.
das dreiwertige Ion der Borsäure, das zweiwertige Sulfat-Ion und das einwertige Chlor-Ion.
Es wurde gleichzeitig erkannt, daß das zweiwertige Blei-Ion und das einwertige Silber-Ion durch die Phosphorsäure nicht maskiert werden konnten. und zwar insbesondere dann nicht, wenn gleichzeitig elektropositivere Metalle als diese Metalle vorhanden waren. Wegen dieser Erkenntnis, daß Ionen des zweiwertigen Bleies durch die Anwesenheit der Phosphorsäure nicht beherrscht bzw. maskiert werden können. wird gleichzeitig bei der Durchführung eines solchen Verfahrens als L otauflage für eine spätere Verlötung, z. B. der Molybdänseite mit einem Träger, nur ein ,olches Lot benutzt, welches frei von Blei ist und vorzugsweise aus reinem Zinn bestehen kann.
Ferner erweist es sich wegen der Erkenntnis, die bezüglich der Silberionen gewonnen wurde. als notwendig. die Verzinnung z. B. der Molybdänoberfläche nicht unter Benutzung eines Lötkolbens durchzuführen. dessen Oberfläche, wie es vielfach üblich ist, versilbert ist. Es darf vielmehr nur ein Kolben aus reinem Kupfer hei dem Auftragen und der Verteilung des Lotes ;in der Lotträgerfläche benutzt werden.
Die Erfindung ist grundsätzlich anwendbar bei der Herstellung aller Halbleiteranordnungen mit p-tl-C1>ergang, vorzugsweise jedoch insbesondere solchen. die auf der Basis eines Halbleiter: aus Germanium oder Silicium hergestellt sind oder von intermetallischen Verbindungen, vorzugsweise aus Stoffen der Gruppe 11) und der Gruppe \' des Periodischen Svstems, wie sie als Komponenten der sogenannten _-#ill-Bv_`'erllilidutlgen bekanntgeworden sind, wie z. B. lndiumphosphid.

Claims

PATENTAIv5PRUCHE: 1. -erfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aus Silicium od. dgl. durch Anwendung eines chemischen Ätzvorganges an der Steile de>: p-n-Überganges mittels eines Ätzmittels au. Mußsäure und Salpetersäure, gegebenenfalls noch mit einem Zusatz von Essigsäure. dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Zusatz eine Phosphorsäure benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ätzmittel benutzt wird, welches aus etwa 3 Teilen rauchender Salpetersäure, 3 Teilen 38- bis 40°/oiger Flußsäure, etwa 2 Teilen I?ssigsäure in Form von Eisessig und etwa 2 Teilen einer 851/eigen Phosphorsäure benutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung des Ätzvorganges, falls nicht bereits durch die chemische Reaktion eine ausreichende Erwärmung des JU-mittels bis auf etwa 30 bis 60° C stattfindet, eine entsprechende zusätzliche Erwärmung des Ätzmittels vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, claß hei der Anbringung eines Lotüberzuges für eine spätere Verlötung an mindestens einer der Elektroden oder einer auf dieser befindlichen Metallauflage einer Halbleiteranordnung vor deren Ätzung ein bleifreies Lot, vorzugsweise reines Zinn, für diesen Überzug verwendet wird.
5. Verfahren zur Aufbringung eines Lotüherzuges nach Anspruch 3 an einer der Elektroden der Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen und die Verteilung des Lotes mittels eines Lötkolbens, der frei von Silber ist. vorgenommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentamneldung L 13147 VIII c / 21 g (bekanntgemacht am 28. Januar 1954; Das Elektron, 8d. 5, 1951/52, Heft 13/14, S. 438, 439.