DE1082786B - Method and device for the shaping electrolytic processing of bodies made of semiconducting or conductive material - Google Patents
Method and device for the shaping electrolytic processing of bodies made of semiconducting or conductive materialInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Es ist bekannt, Leiter bzw. Halbleiter durch elektrolytische Ätzung formgebend zu bearbeiten. Dies ist bisher in der Weise durchgeführt worden, daß ein Flüssigkeitsstrahl eines Elektrolyten gegen die abzutragende Stelle eines Leiters oder Halbleiters gerichtet wurde und zwischen Elektrolyt bzw. Leiter oder Halbleiter eine geeignet gepolte Spannung gelegt wurde. Der Flüssigkeitsstrahl wurde durch eine elektrisch leitende Düse erzeugt, welche in einem bestimmten festen Abstand von dem zu bearbeitenden Oberflächenteil entfernt war und gleichzeitig als Elektrode diente. Hierdurch wurde beispielsweise ein Halbleiter, insbesondere ein Einkristallstück aus Germanium oder Silicium oder auch einer Legierung von Elementen der HL und V. oder der II. und VI. Gruppe des Periodischen Systems od. dgl. an einer bestimmten Stelle seiner Oberfläche ausgehöhlt, um eine geeignete Aufnahme für ein einzulegierendes Elektrodenmaterial zu bilden. Im allgemeinen wurde diese Vertiefung an zwei einander gegenüberliegenden Stellen des Halbleiterkristalls angeordnet, und so wurde durch die elektrolytische Ätzung eine sehr dünne Halbleiterzone zwischen den beiden einzulegierenden Metallelektroden erzeugt. Die bekannte Verfahrensanordnung wurde im allgemeinen gleichzeitig zum Einbringen des Elektronenmaterials auf elektrolytischem Wege verwendet, indem die zwischen der Düse und dem Halbleiter liegende Spannung umgepolt und ein Niederschlag des gewünschten Metalls vorgenommen wurde.It is known to process conductors or semiconductors in a shaping manner by means of electrolytic etching. This is hitherto been carried out in such a way that a liquid jet of an electrolyte against the to be ablated Place of a conductor or semiconductor and between electrolyte or conductor or A suitably polarized voltage was applied to the semiconductor. The liquid jet was through an electric conductive nozzle is generated, which is at a certain fixed distance from the one to be processed Part of the surface was removed and at the same time served as an electrode. As a result, for example, a Semiconductor, in particular a single crystal piece made of germanium or silicon or an alloy of elements of HL and V. or II. and VI. Group of the Periodic Table or the like hollowed out at a certain point on its surface in order to provide a suitable receptacle for a to be inlaid Form electrode material. In general, this depression was on two opposite sides Places of the semiconductor crystal arranged, and so became a very by the electrolytic etching thin semiconductor zone is generated between the two metal electrodes to be alloyed. The known procedural arrangement was generally at the same time as the introduction of the electron material on the electrolytic Paths used by reversing the polarity of the voltage lying between the nozzle and the semiconductor and depositing the desired metal.
Bei anderen aus der Metalltechnik bekannten Abtragungsverfahren wird auf das zu behandelnde Werkstück ein Rohr mit seiner öffnung aufgesetzt, in dessen Innerem sich die Kathode und die Elektrolytflüssigkeit befindet. Eine Strömung sorgt dabei für die Zufuhr von neuer Elektrolytflüssigkeit an die Behandlungsstelle, Während des elektrolytischen Abtragungsvorganges sinkt dabei das Rohr mit der Kathode in die durch den Ätzvorgang entstehende Aushöhlung, so daß der Abstand zwischen der zu behandelnden Oberfläche und der Gegenelektrode etwa konstant bleibt. Ist die Herstellung von Bohrungen mit kleinerem Durchmesser beabsichtigt, so wird das Rohr zur Kapillare ausgestaltet.In other ablation processes known from metal technology, the area to be treated is applied Workpiece a tube is placed with its opening, inside which the cathode and the electrolyte liquid is located. A current ensures the supply of new electrolyte fluid to the Treatment site, During the electrolytic removal process, the tube sinks with the Cathode into the cavity created by the etching process, so that the distance between the to be treated Surface and the counter electrode remains approximately constant. Is the production of holes intended with a smaller diameter, the tube is designed as a capillary.
Die Übertragung des bekannten Verfahrens auf die Behandlung von Halbleitern bringt sehr viele Nachteile
mit sich. Da das Rohr bzw. die Kapillare nicht als Kathode geschaltet ist, wird es von den in der
Halbleitertechnik vorwiegend zu verwendenden flußsäure- und salpetersäurehaltigen Ätzmitteln angegriffen.
Es ist kaum ein Material zu finden, welches genügend widerstandsfähig ist und sich auch zu einer
Kapillare verarbeiten läßt. Fernerhin ist es wegen der Gefahr des Entstehens von Verunreinigungen un-Verfahren
und Einrichtung
zur formgebenden elektrolytischenThe transfer of the known method to the treatment of semiconductors has many disadvantages. Since the tube or the capillary is not connected as a cathode, it is attacked by the etching agents containing hydrofluoric acid and nitric acid, which are predominantly used in semiconductor technology. There is hardly a material to be found which is sufficiently resistant and which can also be processed into a capillary. Furthermore, it is un-process and equipment because of the risk of contamination
for shaping electrolytic
Bearbeitung von KörpernMachining bodies
aus halbleitendem oder leitendemmade of semiconducting or conductive
Materialmaterial
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Wittelsbacherplatz 2
Dr.-Ing. Franz Kerkhorf, Barterode über Göttingen, ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Franz Kerkhorf, Barterode via Göttingen, has been named as the inventor
erwünscht, wenn die frischgeätzte Halbleiterfläche mit festen Stoffen in Berührung kommt. Es ist daher ein mit Ätzstrahl arbeitendes Verfahren vorzuziehen.desirable when the freshly etched semiconductor surface comes into contact with solid substances. It is therefore a Process with etching jet is preferable.
Dieses hat jedoch den Nachteil, daß die gewünschten Abtragungen an der Oberfläche des zu bearbeitenden Körpers sehr langsam vor sich gingen und daß man mit dem Strahl nicht beliebig tiefe Ausnehmungen erzeugen konnte. Weder die Tiefe noch das Profil der Abtragung konnten genau eingestellt werden; insbesondere war. die Genauigkeit nicht ausreichend zur Herstellung beliebiger Aufnahmen für das Elektrodenmaterial der Halbleiterkristalle.However, this has the disadvantage that the desired Removal of the surface of the body to be worked on was very slow and that one could not create recesses as deep as desired with the jet. Neither the depth nor the profile of the Erosion could be precisely adjusted; in particular was. the accuracy is insufficient for Production of any receptacles for the electrode material of the semiconductor crystals.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur formgebenden elektrolytischen Bearbeitung von Körpern aus halbleitendem oder leitendem Material durch lokalisiertes Ätzen oder Galvanisieren. Die genannten Nachteile der bekannten Verfahren werden gemäß der Erfindung vermieden, wenn der Abstand zwischen dem als Elektrode geschalteten und zu bearbeitenden Körper und einer kleinen Gegenelektrode so klein eingestellt wird, daß ein als Elektrolyt dienender, den Raum zwischen den beiden Elektroden ausfüllender Flüssigkeitstropfen von diesen beiden Elektroden gehalten und dieser Abstand während des Ablaufes des Verfahrens durch Bewegung der Gegenelektrode gesteuert, vorzugsweise konstant gehalten wird.The invention relates to a method for the shaping electrolytic machining of bodies made of semiconducting or conductive material localized etching or electroplating. The mentioned disadvantages of the known methods are according to the Invention avoided when the distance between the connected as an electrode and to be processed Body and a small counter electrode is set so small that a serving as an electrolyte, the Liquid droplets filling the space between the two electrodes are held by these two electrodes and this distance is controlled during the course of the process by moving the counter electrode, is preferably kept constant.
Vorzugsweise ist dabei die Größe und Formgebung der Gegenelektrode dem zu erzeugenden Ätz- oder Galvanisierungsprofil angepaßt. Entsprechend dem Fortschreiten der Abtragung wird dabei die Gegenelektrode in Richtung auf die abzutragende Oberfläche hin bewegt, wodurch ihr Abstand von dieser vorzugsweise unverändert gehalten wird. Insbesondere wenn mit einem wohldefinierten konstanten Abstand zwi-The size and shape of the counter electrode is preferably the etching or to be produced Electroplating profile adapted. The counter electrode becomes in accordance with the progress of the erosion moved in the direction of the surface to be removed, whereby its distance from this is preferred is kept unchanged. Especially if with a well-defined constant distance between
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sehen Gegenelektrode und zu behandelnder Oberfläche gearbeitet wird, sind gleichbleibende und übersichtliche Verhältnisse gegeben, welche es gestatten, die Abtragungstiefe und Abtragungsfläohe bzw. das Profil des abgetragenen Raumes auf Bruchteile von Mikron zu dimensionieren.see counter electrode and surface to be treated is being worked, constant and clear conditions are given, which allow the Removal depth and removal area or the profile of the removed space to be dimensioned to fractions of a micron.
Der als Elektrolyt dienende, zwischen dem Werkstück und der Gegenelektrode gehaltene Elektrolyttropfen lokalisiert dabei die Abtragung auf engem Raum und gestattet dabei, die Fläche und das Profil der Abtragung in beliebiger Weise auszugestalten, selbst dann, wenn die Oberfläche des Werkstückes stark unregelmäßig ausgebildet ist. Der Elektrolyttropfen wird vorteilhaft von Zeit zu Zeit oder in stetigem Zu- und Abfluß erneuert. Zu diesem Zweck wird z. B. die Gegenelektrode mit einer feinen Düse ausgerüstet, aus der jedoch nicht wie bei der bekannten Anordnung ein Flüssigkeitsstrahl hervorgetrieben wird, sondern langsam etwas Elektrolytflüssigkeit nachsickert.The electrolyte drop that serves as the electrolyte and is held between the workpiece and the counter electrode localizes the removal in a narrow space and allows the surface and the profile the removal in any way, even if the surface of the workpiece is very irregular. The electrolyte drop is beneficial from time to time or in constant inflow and outflow renewed. For this purpose z. B. the counter electrode with a fine nozzle equipped, from which, however, a jet of liquid is not expelled as in the known arrangement but some electrolyte liquid slowly seeps in.
Durch die sehr spitze Ausbildung der Gegenelektrode lassen sich durch die Maßnahme nach der Erfindung beinahe beliebig feine Bohrungen in dem zu bearbeitenden Werkstück, welches beispielsweise ein Halbleiter bzw. Einkristall ist, erzeugen. Unter Umständen können auch durchgehende Bohrungen hergestellt werden. Andererseits ist es auch möglich, von beiden Seiten her koaxial und gleichzeitig zwei elektrolytische Bohrungen vorzunehmen und in der Mitte des Halbleiterkristalls eine dünne Zone genau definierter Dicke entstehen zu lassen.Due to the very pointed design of the counter electrode, the measure according to the invention Almost any fine holes in the workpiece to be machined, which, for example, is a Semiconductor or single crystal is to produce. Through holes can also be made under certain circumstances will. On the other hand, it is also possible to have two coaxially and simultaneously from both sides make electrolytic drilling and in the middle of the semiconductor crystal a thin zone exactly to create a defined thickness.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens können mehrere Elektroden nebeneinander, unter Umständen sehr dicht nebeneinander angeordnet sein, so daß sich auf derselben Seite des zu bearbeitenden Körpers mehrere Bohrungen in definierter Tiefe und definiertem Abstand anbringen lassen, was besonders bei Transistoren nach Art des Spitzentransistors von Bedeutung ist. Durch besondere Formgebung der Oberfläche der Gegenelektrode lassen sich Vertiefungen bestimmter Gestalt, beispielsweise rund, kantig, sternförmig u. dgl., herstellen, auch ringförmige, gegebenenfalls konzentrische Ringe und punktförmige Bohrungen sind auf diese Weise möglich. Durch Drehen und/oder seitliches Bewegen der Gegenelektrode lassen sich Vertiefungen beliebiger Größe und Formgebung, z. B. Spalte, kreisrunde oder ovale Löcher, erzeugen und auch Schneidevorgänge durchführen.According to a further embodiment of the inventive concept, several electrodes can be placed next to one another, may be arranged very close to each other, so that on the same side of the to be processed Body can drill several holes at a defined depth and spacing, what is particularly important for transistors of the tip transistor type. Thanks to a special shape the surface of the counter electrode can be depressions of a certain shape, for example round, angular, star-shaped and the like, also ring-shaped, optionally concentric rings and punctiform holes are possible in this way. By turning and / or moving the Counter electrode can be wells of any size and shape, z. B. column, circular or create oval holes, and also perform cutting operations.
Auch bei der Einrichtung nach der Erfindung kann bei an sich bereits bekannten, durch geeignete Wahl des Elektrodenmaterials im Anschluß an die elektrolytische Ätzung bzw. Bohrung durch Umpolen eine Galvanisierung des bearbeiteten Körpers vorgenommen werden, wobei unter Umständen umgekehrt die Elektrode in entgegengesetzter Richtung von dem zu galvanisierenden Körper fortbewegt wird.Even with the device according to the invention, a suitable choice can be made in the case of already known ones of the electrode material following the electrolytic etching or drilling by reversing the polarity Electroplating of the machined body can be made, with the reverse under certain circumstances Electrode is moved in the opposite direction from the body to be electroplated.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. In Fig. 1 ist ein Germaniumkristall 1 aus n-Germanium dargestellt, dem gegenüber eine Elektrode 2 angeordnet ist, die ein Akzeptormaterial enthält oder aus einem solchen besteht. Die Elektrode 2 wird mittels eines in der Zeichnung weiter nicht dargestellten Halterungsmechanismus gehaltert und stetig in Riehtung des Pfeiles 3 langsam bewegt, während ein elektrischer Strom zwischen den beiden Teilen 1 und 2 durch einen elektrolytischen Flüssigkeitstropfen 4 fließt. Die Figur zeigt den Germaniumkristall in einem Zustand, in dem bereits eine erhebliche Vertief ung in seiner Oberfläche erzeugt ist. Die Bewegung der Elektrode in Richtung des Pfeiles 3 wird langsam fortgesetzt, bis das gestrichelte Profil der Oberfläche des Germaniumkristalls 1 durch weitere elektrolytische Abtragung erreicht ist. Anschließend wird durch Umpolung der Akzeptor der Elektrode 2 elektrolytisch auf der Germaniumoberfläche niedergeschlagen und dabei der Körper 2 in Richtung des Pfeiles 5 rückwärts bewegt. Anschließend kann das niedergeschlagene Akzeptormaterial durch Wärmebehandlung in noch innigeren Kontakt mit dem Halbleiter gebracht werden.In the drawing, an embodiment of the device according to the invention is shown for example. 1 shows a germanium crystal 1 made of n-germanium, opposite which an electrode 2 is arranged, which contains an acceptor material or consists of such. The electrode 2 is by means of a holding mechanism, not shown further in the drawing, held and steadily in the direction of the arrow 3 moves slowly while an electric current between the two parts 1 and 2 flows through an electrolytic liquid drop 4. The figure shows the germanium crystal in a state in which a considerable indentation has already been created in its surface. The movement the electrode in the direction of arrow 3 is slowly continued until the dashed profile of the surface of the germanium crystal 1 is achieved by further electrolytic removal. Then will deposited electrolytically on the germanium surface by reversing the polarity of the acceptor of the electrode 2 while the body 2 moves backwards in the direction of arrow 5. Then it can deposited acceptor material by heat treatment in even closer contact with the semiconductor to be brought.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Verfahren nach der Erfindung dazu angewandt wird, die Oberfläche eines ji-p-n- bzw. p-n-p-Transistors abzutragen, um die Kapazität in der mittleren Leitfähigkeitszone zu erniedrigen. 6 bedeutet einen Halbleiterkörper, welcher aus drei Zonen η, ρ und η besteht und der als Flächentransistor benutzt werden kann. Da an den beiden p-n-Übergängen verhältnismäßig große Kapazitäten vorhanden sind, besteht das Bedürfnis, die Flächenausdehnung dieser Übergänge möglichst klein auszubilden, während die η-leitenden Zonen größere Abmessungen haben können und unter Umständen sogar haben sollen, damit ihre Ohmschen Widerstände geringer sind. In Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird daher als besondere Ausbildung des Erfindüngsgedankens die Oberfläche in der Umgebung der mittleren p-Zone — zweckmäßig von beiden Seiten her — abgetragen. Dies geschieht mittels zweier Elektroden 7 und 8, die einander gegenüberstehen und in demselben Sinne, wie es im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben worden ist, Vertiefungen im Halbleiterkörper elektrolytisch zu erzeugen, welche durch Strichelungen 9 und 10 angedeutet sind.In Fig. 2 a second embodiment is shown in which the method according to the invention is used to remove the surface of a ji-p-n or p-n-p transistor to reduce the capacitance to decrease in the middle conductivity zone. 6 means a semiconductor body composed of three Zones η, ρ and η and which can be used as a junction transistor. Since at the two p-n junctions If there are relatively large capacities, there is a need to expand the area of these transitions as small as possible, while the η-conductive zones larger dimensions can and under certain circumstances even should have, so that their ohmic resistances are lower are. In application of the method according to the invention is therefore a special training of the According to the invention, the surface in the vicinity of the middle p-zone - expedient of both Pages down - worn away. This is done by means of two electrodes 7 and 8 which are opposite one another and in the same sense as has been described in exemplary embodiment 1, depressions in the semiconductor body to be generated electrolytically, which are indicated by broken lines 9 and 10.
Claims (7)
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| DES39040A DE1082786B (en) | 1954-05-06 | 1954-05-06 | Method and device for the shaping electrolytic processing of bodies made of semiconducting or conductive material |
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- 1955-04-29 GB GB1251855A patent/GB798691A/en not_active Expired
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Patent Citations (3)
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Also Published As
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