DE1146203B - Verfahren zum Abtragen von Material von einem Halbleiterkoerper eines Halbleiter-bauelementes, z. B. eines Transistors oder einer Kristalldiode, durch Einwirkung eines strahlenfoermig aufgebrachten Abtragungsmittels - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

N16110 Vmc/21g

ANMELDETAG: 13. J A N U A R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 28. MÄRZ 1963

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtragen von Material von einem Halbleiterkörper einer Halbleiteranordnung, z. B. eines Transistors oder einer Kristalldiode, durch Einwirkung eines strahlenförmig aufgebrachten Abtragungsmittels, bei dem Bereiche der Oberfläche des Halbleiterbauelementes gegen die Einwirkung dieses Abtragungsmittels abgeschirmt werden.

Hierbei stellt sich manchmal die Aufgabe, Teile einer solchen Halbleiteranordnung an einer genau vorher zu bestimmenden Stelle zu entfernen. Gemäß einem bekannten Verfahren wird zu diesem Zweck auf die Anordnung ein Schleifmittel, wie Sand, geblasen, wobei eine Maske dafür sorgt, daß nur die zu beseitigenden Teile vom Schleifmittel getroffen und die übrigen vor ihm geschützt werden. An Stelle von Schleifmitteln kann auch ein Bündel elektrisch geladener Teilchen Anwendung finden, die unter der Einwirkung eines Feldes gerichtet und beschleunigt werden. Auch wurde bereits vorgeschlagen, das Halbleiterbauelement mit einer lichtempfindlichen Schicht zu überziehen, ein von einer Maske teilweise abgeschirmtes Lichtbündel auf diese Schicht zu projizieren, so daß die lichtempfindliche Schicht örtlich unlöslich wird, wonach die übrigen Teile dieser Schicht entfernt werden. Dadurch, daß die Anordnung dann in eine Ätzflüssigkeit eingetaucht wird und die unlöslichen Teile der Schicht erneut als Maske wirksam sind, war es gleichfalls möglich, bestimmte Teile der Anordnung zu entfernen.

Bei diesem Verfahren stellt sich immer wieder die Aufgabe, eine Maske an einer genau vorher festzulegenden Stelle auf einem Halbleiter-Elektrodensystem anzuordnen. In dem Maße jedoch, wie die Elektrodensysteme kleiner werden, steigern sich die Anforderungen, die an die Genauigkeit gestellt werden. Ein anderer Nachteil kann sein, daß eine solche Maske sich schwer auf einer Oberfläche anbringen läßt, die nicht flach ist, beispielsweise dadurch, daß sich Elektroden auf der Oberfläche befinden.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Abtragen des Halbleitermaterials eines Halbleiterbauelementes, bei dem Teile des Bauelementes durch Einwirkung eines Mittels entfernt werden, das auf diese Teile strahlenförmig aufgebracht wird, und hierbei die übrigen Teile gegen die Einwirkung dieses Mittels abgeschirmt werden. Der Begriff »Mittel« soll hier in weiterem Sinne aufgefaßt werden und umfaßt z. B. ein Schleifmittel, ein Elektronenbündel oder ein Lichtbündel.

Die Erfindung bezweckt, die Abschirmung auf genaue und einfache Weise durchzuführen und die um-Verfahren zum Abtragen von Material von einem Halbleiterkörper eines Halbleiterbauelementes, ζ. Β. eines Transistors oder einer Kristalldiode, durch Einwirkung eines strahlenförmig aufgebrachten Abtragungsmittels

Anmelder:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 17. Januar 1958 (Nr. 224 159)

Pieter Johannes Wilhelmus Jochems,

Johannes Jacobus Asuerus Ploos van Amstel und Herre Rinia, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

ständliche Einstellung einer Maske zu vermeiden. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß es in manchen Fällen möglich ist, die Abschirmwirkung mindestens einer Elektrode selber, in Verbindung mit einer besonderen Richtung, in der das Mittel strahlenförmig aufgebracht wird, zu benutzen.

Gemäß der Erfindung wird das obige Verfahren so durchgeführt, daß auf dem Halbleiterkörper mindestens eine über die Oberfläche des Halbleiterkörpers hinausragende Elektrode angebracht wird, daß der Strahl des Abtragungsmittels gegen die Elektrode und die Oberfläche des Halbleiterkörpers derart gerichtet wird, daß nicht von der Elektrode bedeckte Bereiche der Oberfläche des Halbleiterkörpers durch die als Maske wirkende Elektrode abgeschirmt werden, daß die Strahlrichtung konstant eingehalten wird, und daß dadurch ein bestimmter neben der Elektrode liegender abgeschirmter Bereich der Oberfläche von der Abtragung ausgespart wird.

Es sei bemerkt, daß nicht nur Halbleitermaterial, sondern gegebenenfalls auch Material von dem Kör-

309 547/305

3 4

per abgetragen werden kann, das z. B. in Form mas- Elektrode 3 einen gleichrichtenden Kontakt und die kierender Schichten während der Bearbeitung auf Elektrode 4 einen ohmschen Kontakt mit der dem Körper vorhanden ist, und zwar auch, wenn· Schicht 2 bildet. Mit den Teilen 1, 3 und 4 sind Zuz. B. im letzten Falle kein Halbleitermaterial, son- leitungen 5 verbunden. Die Halbleiterzone 1 bildet die dem nur das Material der Maskierungsschicht von 5 Kollektorzone, die Elektrode 3 die Emitterelektrode dem strahlenförmig aufgebrachten Abtragungsmittel und die Elektrode 4 die Basiselektrode dieses Tranabgetragen wird. sistors.

Wie bereits erwähnt, bietet die Erfindung eine Lö- Für die Herstellung dieses Transistors kann man

sung, die sich insbesondere zur Anwendimg bei Halb- von einer Germaniumplatte vom p-Typ mit einem

leiteranordnungen sehr geringer Abmessungen eignet. io spezifischen Widerstand von 2 Ohm-cm ausgehen.

Weil solche Systeme meist eine unzureichende me- Diese wird in einem Ofen bei einer Temperatur von

chanische Festigkeit aufweisen, um der Einwirkung etwa 800° C der Einwirkung des Dampfes von Arsen

eines Schleifmittels ausgesetzt zu werden, werden ge- unterworfen, so daß der äußere Teil 2 bis zu einer

maß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Er- Tiefe von 20 Mikron in den η-Typ umgewandelt

findung eine solche Elektrode und die angrenzende 15 wird, siehe Fig. 2.

Oberfläche des Halbleiterkörpers zunächst mit einer Dann werden die Elektroden 3 und 4 bei 500° C

Maskierungsschicht überzogen, von der mit Hilfe des aufgeschmolzen. Die Elektrode 3 kann aus einem

Mittels einige Teile beseitigt werden. Indiumkügelchen bestehen, während die Elektrode 4

Bei der Wahl dieser Maskierung hat man eine viel aus Indium besteht, das 5% Antimon enthält,
größere Freiheit, so daß diese aus einem leicht zu 20 Das Ganze wird jetzt in lösbaren Lack eingetaucht entfernenden Stoff hergestellt werden kann. Dies (s. Fig. 3). Hierdurch ergibt sich eine Maskierungskann beispielsweise durch ein Schleifmittel erfolgen, schicht 7. Dieser Lack kann beispielsweise aus einer vorzugsweise jedoch findet ein Mittel Verwendung, Lösung von 5 g Nitrozellulose in 70 g Butylazetat bein dem die Maskierungsschicht lösbar ist. Dieses stehen.

Lösungsmittel kann feinverteilt durch einen Gas- 25 Jetzt wird mit Hilfe einer Spritzpistole ein Gemisch oder Luftstrahl auf die Halbleiteranordnung gebracht aus Luft und Butylazetat auf die Halbleiteranordnung werden. Die ausgeübten Kräfte sind auf diese Weise gespritzt, nacheinander aus zwei nahezu entgegenäußerst klein. gesetzten Richtungen. Diese sind in Fig. 4 durch die

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwen- Pfeile 8 und 9 angegeben Sie liegen in der Ebene

dung bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, 30 X-Y, die durch die beiden Elektroden 3 und 4 geht

die einen Halbleiterkörper mit zwei nebeneinander- und senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterskörpers

liegenden, über die Oberfläche des Körpers hinaus- ist. Sie schließen beide einen Winkel von nahezu 90°

ragenden Elektroden aufweisen, und bei denen die mit der örtlichen Normale ein. Infolgedessen wird

diese Elektroden umgebenden Teile der Körperober- die Lackschicht 7 von der ganzen Oberfläche des

fläche, ausgenommen die Teile zwischen diesen Elek- 35 Halbleiterkörpers entfernt, mit Ausnahme des Teiles

troden, entfernt werden müssen. Dabei wird das Ab- 12, der sich zwischen den Elektroden 3 und 4 be-

tragungsmittel mindestens zweimal in Strahhichtun- findet.

gen aufgebracht, die in der Ebene liegen, die durch Bei diesem Spritzvorgang bilden somit die her-

die zwei Elektroden geht und sich senkrecht zur ausragenden Elektroden 3 und 4 in Zusammenarbeit

Halbleiteroberfläche erstreckt, und die bei den Strahl- 40 mit den Spritzeinrichtungen eine Maske 12 aus

richtungen nahezu entgegengesetzt gewählt, so daß Nitrozellulose.

die an den voneinander abgewendeten Seiten der j%_e Halbleiteranordnung wird jetzt in eine Ätz-

Elektroden liegenden Oberflächen des Körpers vom flüssigkeit, die beispielsweise aus einem Gemisch

Abtragungsmittel getroffen werden und die zwischen _aus 5 dl Flußsäure (30%), 5 dl Salpetersäure (30%)

den Elektroden befindliche Oberfläche von den Elek- ₄₅ ^ 10 dl Wasser besteht, während eines solchen Zeit-

troden abgeschirmt wird. Die Abschirmwirkung einer raumes eingetaucht, daß die Schicht 2, ausgenommen

Elektrode kann noch dadurch verstärkt werden, daß die von den Elektroden 3 und 4 und der Maske 12

eine solche Elektrode, bevor das Mittel auf sie strah- bedeckten Teile, völlig gelöst wird (s. Fig. 5). Dann

lenförmig aufgebracht wird, mit einer Stromzuleitung ^rd die Maske in Butylazetat gelöst, wonach Zu-

versehen wird ₅₀ leitungen 5 an die Teile 1, 3 und 4 angelötet werden

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines und das Ganze in üblicher Weise nachgeätzt wird,

durch Figuren erläuterten Ausführungsbeispieles Gemäß einer Variante dieses Verfahrens werden

näher beschrieben. _ώε Zuleitungen bereits vor dem Anbringen der

Fig. 1 zeigt emen Transistor schematisch m Seiten- Lackschicht angebracht (s. Fig. 7). Der Halbleiteransicht; ^ ^ 55 körper ist hierbei auf einen Nickelstreifen 15 auf-

Fig. 2 bis 6 zeigen schaubildlich und gleichfalls gelötet. Dann wird der Diffusionsvorgang, durch den

schematisch verschiedene Stufen der Herstellung die- die Schicht 2 gebildet wird, durchgeführt, wonach die

ses Transistors; Elektroden 3 und 4 aufgeschmolzen werden, in de-

Fig. 7 und 8 zeigen Abänderungen der Fig. 2 nen Stromzuleitungen 16 befestigt sind. Wird jetzt

und 3; 60 die Lackschicht 7 aufgebracht, so häuft sich der Lack

Fig. 9 zeigt schaubildlich einen Transistor mit einer infolge der Adhäsion und des geringen gegenseitigen

ringförmigen Elektrode. Abstandes der Stromzuleitungen 16 etwas zwischen

Das Ausführungsbeispiel bezweckt, einen Tran- diesen Zuleitungen und den Elektroden an (s. Fig. 8).

sistor herzustellen, der in Fig. 1 dargestellt ist. Er be- Beim nachfolgenden Spritzvorgang verstärken däe

steht aus einem Halbleiterkörper 1 aus Germanium 65 Zuleitungen 16 die Schattenwirkung der Elektroden 3

vom p-Typ, auf dem sich eine dünne Schicht 2 aus und 4, wodurch die endgültige Maske 12 ein wenig

Germanium vom η-Typ befindet. Auf diese sind zwei stärker als im vorstehenden in Fig. 5 dargestellten

Elektroden 3 und 4 aufgeschmolzen, von denen die Falle ist.

Fig. 9 zeigt einen anderen Transistor, der durch Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens einfach herstellbar ist. Er besteht wiederum aus einem Halbleiterkristall 1 vom p-Typ, der mit einer dünnen Schicht 2 vom η-Typ überzogen wurde. Auf dieser Schicht befinden sich eine mittlere Elektrode 23, die einen gleichrichtenden Kontakt mit der Schicht 2 bildet, und eine ringförmige Elektrode 24, die einen ohmschen Kontakt bildet. Um die Schicht 2 mit Ausnahme des von der Elektrode 24 bedeckten und umschlossenen Bereiches völlig zu beseitigen, wird das Ganze wiederum mit einer Lackschicht überzogen. Dann wird ein Lösemittel für diesen Lack in verschiedenen Richtungen parallel zur Oberfläche des Kristall 1 strahlenförmig aufgebracht, beispielsweise gemäß den Pfeilen 25 und 26, wodurch der Lack völlig beseitigt wird, mit Ausnahme des Teiles, der sich innerhalb der ringförmigen Elektrode 24 befindet. Nach der Wegätzung der bloßgelegten Teile der Schicht 2 wird auch die Lackschicht innerhalb der Elektrode 24 gelöst. Danach werden nicht dargestellte Zuleitungen vorgesehen und das Ganze nachgeätzt.

Obgleich bei den vorstehenden Beispielen jeweils eine Lackschicht und ein aufgespritztes Lösungsmittel Anwendung finden, dürfte es einleuchten, daß auch durch Anwendung anderer Mittel unter Verwendung der Abschirmwirkung vorstehender Elektroden bestimmte an diese Elektroden angrenzende Oberflächenteile entfernt werden können und andere nicht.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Abtragen von Material von einem Halbleiterkörper eines Halbleiterbauelementes, ζ. Β. eines Transistors oder einer Kristall- diode, durch Einwirkung eines strahlenförmig aufgebrachten Abtragungsmittels, bei dem Bereiche der Oberfläche des Halbleiterbauelementes gegen die Einwirkung dieses Abtragungsmittels abgeschirmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Halbleiterkörper mindestens eine über die Oberfläche des Halbleiterkörpers hinausragende Elektrode angebracht wird, daß der Strahl des Abtragungsmittels gegen die Elektrode und die Oberfläche des Halbleiterkörpers derart gerichtet wird, daß nicht von der Elektrode bedeckte Bereiche der Oberfläche des Halbleiterkörpers durch die als Maske wirkende Elektrode abgeschirmt werden, daß die Strahlrichtung konstant eingehalten wird und daß dadurch ein bestimmter neben der Elektrode liegender abgeschirmter Bereich der Oberfläche von der Abtragung ausgespart wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und die angrenzende Oberfläche des Halbleiterkörpers zunächst mit einer Maskierungsschicht überzogen werden, von der mit Hilfe des Abtragungsmittels einige Teile beseitigt werden und andere nicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtragungsmittel solche Stoffe verwendet werden, in denen die Maskierungsschicht lösbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abtragungsmittel ein feinverteiltes Lösemittel verwendet wird, das in einem Gas- oder Luftstrahl aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Halbleiterkörper zwei nebeneinanderliegende über die Oberfläche des Halbleiterkörpers hinausragende Elektroden angebracht werden, daß das Abtragungsmittel mindestens zweimal in Strahlrichtungen aufgebracht wird, die in der Ebene liegen, die durch die zwei Elektroden geht und sich senkrecht zur Halbleiteroberfläche erstreckt, daß die beiden Strahlrichtungen nahezu entgegengesetzt gewählt werden, so daß die an den voneinander abgewendeten Seiten der Elektroden liegenden Bereiche der Oberfläche des Halbleiterkörpers vom Abtragungsmittel getroffen werden und die zwischen den Elektroden befindlichen Bereiche der Oberfläche von den Elektroden abgeschirmt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode mit einem Zuführungsdraht vor dem Aufbringen des Abtragungsmittels versehen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 896 827; deutsche Auslegeschriften Nr. 1 018 555,

1 044 982;

belgische Patentschrift Nr. 542 056; USA.-Patentschriften Nr. 2 672528, 2748 325,

2 829 992;

australische Patentschrift Nr. 214727; Zeitschrift für Elektrochemie, Bd. 58, 1954, Nr. 5, S. 283 bis 321.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 547/305 3.63