DE1152293B - Method for locally limited etching of neighboring pn junctions on semiconductor bodies of electrical semiconductor arrangements - Google Patents
Method for locally limited etching of neighboring pn junctions on semiconductor bodies of electrical semiconductor arrangementsInfo
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Description
Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen, wie Flächengleichrichter oder -transistoren, z. B. auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium, Silizium oder eines anderen ähnlichen Halbleiters, an ihrem pn-Übergang. Für solche Halbleiteranordnungen ist vorgeschlagen worden, zunächst das elektrische Gleichrichter- bzw. Transistorsystem, also einschließlich der mit dem Halbleiterkörper zur Legierung gebrachten Elektroden, aufzubauen und dabei die gesamte Anordnung entweder gleichzeitig oder anschließend mit einer besonderen Grundplatte mechanisch zu verbinden. Hierbei muß dafür Sorge getragen werden, daß während des anschließenden Ätzvorganges eines pn-Überganges der Halbleiteranordnung die genannte Grundplatte nicht in nachteiliger Weise beeinflußt wird, insbesondere wenn nachträglich an ihr mechanische Verbindungen mit anderen Körpern vorgenommen werden sollen. Es ist daher erwünscht, daß die Oberfläche dieser Grundplatte für die Zwecke der Verbindung sauber gehalten ist bzw. durch den Ätzvorgang nicht nachteilig beeinträchtigt ist. Es ist aus dierzem Grunde bereits vorgeschlagen worden, bei einer Grundplatte aus unedleren Metallen diese an ihrer Oberfläche mit einem Edelmetall zu überziehen, welches durch die benutzte Ätzmittellösung nicht nachteilig beeinträchtigt werden kann. Hierbei ist aber z. B. in Betracht zu ziehen, daß oftmals ein solcher Überzug nicht so vollkommen hergestellt werden kann, daß nicht doch irgendwelche Flächen an der Grundplatte noch durch die Atzlösung beeinträchtigt werden können. Insbesondere sind auch solche Überzüge nicht geeignet, um beispielsweise einen Schweißprozeß an einer entsprechenden Grundplatte vorzunehmen.Method for localized etching of neighboring pn junctions Areas on semiconductor bodies of electrical semiconductor arrangements The invention relates to a method for localized etching of neighboring pn junctions Areas on semiconductor bodies of electrical semiconductor arrangements, such as surface rectifiers or transistors, e.g. B. on the basis of a semiconductor made of germanium, silicon or another similar semiconductor, at their pn junction. For such semiconductor arrangements it has been proposed to start with the electrical rectifier or transistor system, including the electrodes that are alloyed with the semiconductor body, build up the entire arrangement either at the same time or afterwards to be mechanically connected with a special base plate. Care must be taken here be worn that during the subsequent etching process of a pn junction the semiconductor device does not adversely affect said base plate especially if it is subsequently made mechanical connections with others Bodies are to be made. It is therefore desirable that the surface of this Base plate is kept clean for the purpose of connection or by the etching process is not adversely affected. For this reason it has already been proposed have been, with a base plate made of less noble metals this on its surface to be coated with a precious metal, which is not due to the etchant solution used can be adversely affected. But here is z. B. to consider that often such a coating cannot be produced so perfectly that but not any surfaces on the base plate nor affected by the etching solution can be. In particular, such coatings are not suitable, for example to carry out a welding process on a corresponding base plate.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Grundplatten aus einem unedlen Metall ohne einen besonderen Überzug zu benutzen, jedoch gleichzeitig in Verbindung mit dem Atzvorgang des pn-Überganges durch eine entsprechende Flüssigkeitsspülung dafür zu sorgen, daß keine Säure an die zu schützenden Flächen gelangt. Bei Anwendung von Wasser für die Zwecke einer solchen Bespülung bzw. Waschung der zu schützenden Flächen hat sich jedoch ergeben, da-ß, wenn die für die Ätzung benutzte konzentrierte Säure mit dem Wasser zusammenkommt, die Aggressivität dieser konzentrierten Säure gegenüber dem Material der Grundplatte, z. B. wenn diese aus Eisen besteht, in unerwünschter Weise wesentlich gesteigert werden kann, so daß damit also der erwünschte Effekt nicht erreicht wird. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen ein wirksamer Schutz der genannten gegen eine nachteilige Beeinflussung durch die Ätzfiüssigkeit bzw. Säure zu neutralisierenden bzw. zu schützenden Flächen erreicht werden kann, indem erfindungsgemäß bei gleichzeitiger Spülung der gegen eine Beeinflussung durch die Ätzflüssigkeit zu schützenden Flächen der Halbleiteranordnung für die Bespülung dieser letztgenannten Flächen ein auf die Ätzfiüssigkeit zerstörend bzw. reduzierend wirkender Stoff als Spülflüssigkeit verwendet wird, der in Abhängigkeit von der Konzentration und der Zeitdauer des gegenseitigen Zusammenwirkens der beiden Stoffe - Ätzmittel und Spülflüssigkeit - mit der Ätzflüssigkeit nur begrenzt mischbar ist.It has already been proposed to base plates from a base Metal without using a special coating, but at the same time in connection with the etching process of the pn junction by flushing the liquid accordingly to ensure that no acid gets on the surfaces to be protected. When applied of water for the purpose of such flushing or washing of those to be protected However, it has been found that areas if the used for the etching concentrated Acid comes together with the water, the aggressiveness of this concentrated acid compared to the material of the base plate, e.g. B. if this consists of iron, in undesirable Way can be increased significantly, so that thus the desired effect is not achieved. The present invention is based on the knowledge that in a method for localized etching of adjacent pn junctions Areas on semiconductor bodies of electrical semiconductor arrangements an effective Protection of the aforementioned against adverse effects from the caustic liquid or surfaces to be neutralized or protected can be reached, by according to the invention with simultaneous rinsing of the against an influence the etching liquid to be protected surfaces of the semiconductor arrangement for the rinsing these last-mentioned areas have a destructive or reducing effect on the etching liquid acting substance is used as a rinsing liquid, which depends on the Concentration and the duration of the mutual interaction of the two substances - Etching agent and rinsing liquid - can only be mixed with the etching liquid to a limited extent.
Als ein bevorzugt geeignetes Mittel wurde beispielsweise Äthylalkohol erkannt. Im Sinne dieses beispielsweise genannten Stoffes können naturgemäß auch andere Alkohole oder diesen ähnliche bzw. verwandte Substanzen im Rahmen der Erfindung zur Anwendung gelangen, insoweit sie den angegebenen Bedingungen genügen. Es kommt dabei nicht auf den speziellen organischen Charakter des Stoffes an, d. h. die funktionelle Gruppe braucht nicht unbedingt z. B. eine Alkoholgruppe bzw. OH-Gruppe vom Charakter bzw. Aldehydgruppe vom Charakter zu sei.Ethyl alcohol, for example, has been recognized as a particularly suitable agent. In the context of this substance mentioned as an example, other alcohols or substances similar or related to them can naturally also be used within the scope of the invention, provided that they meet the specified conditions. It does not depend on the special organic character of the substance, ie the functional group does not necessarily need z. B. an alcohol group or OH group of character or aldehyde group of character to be.
Die Erfindung ist an sich grundsätzlich bei jeder Art der Bespülung bzw. Waschung der zu schützenden Flächen anwendbar. Vorzugsweise wird sie jedoch in Verbindung mit einem sogenannten Ätzschleuderverfahren benutzt. Bei diesem Verfahren wird die Halbleitervorrichtung in Umlauf gesetzt, und es werden gegen die zu behandelnden Flächen der Halbleiteranordnung aus Düsen die entsprechenden Flüssigkeiten, also die Ätzflüssigkeit bzw. die Waschflüssigkeit, gespritzt. Bei diesem Verfahren wird also die jeweilige Flüssigkeit kurzzeitig, nachdem sie mit den entsprechenden Flächen in Berührung gekommen ist, wieder durch Zentrifugalkraft von diesen Flächen abgeschleudert und in. entsprechenden Abläufen gefangen.In principle, the invention applies to any type of purging or washing of the surfaces to be protected. Preferably, however, it will used in connection with a so-called etching centrifugal process. In this procedure the semiconductor device is put into circulation, and there will be against those to be treated Areas of the semiconductor arrangement from nozzles the corresponding liquids, that is the etching liquid or the washing liquid, sprayed. In this procedure so the respective liquid briefly after it with the corresponding surfaces came into contact, is thrown off these surfaces again by centrifugal force and caught in. appropriate processes.
Es war für das Putzen der Oberflächen von Metallen bekannt, Reduktionsmittel zu benutzen, durch welche die Oxyd- oder Sulfidschichten, z. B. beim Silber, wieder in das reine Metall verwandelt werden sollen. Es ist ferner zum Reinigen feinerer Eisen- und Stahlgegenstände die Benutzung von Reduktionsmitteln angegeben worden, welche keine schädlichen Nachwirkungen, wie erneute Rostbildung durch zurückgebliebene Säurespuren usw., haben.It was known for cleaning the surfaces of metals, reducing agents to use through which the oxide or sulfide layers, e.g. B. with silver, again to be transformed into the pure metal. It is also finer for cleaning Iron and steel objects have been given the use of reducing agents, which have no harmful after-effects, such as renewed rust formation from remaining Have traces of acid etc.
Bei diesen Verfahren hat es sich also lediglich um die Behandlung von Oberflächen von Metallkörpern gehandelt, wobei aber keine Aufgabestellung oder Lösung für ein eindeutig örtlich begrenztes Atzen in Betracht gezogen worden ist, so daß örtlich begrenzten Flächen benachbarte Flächenteile bzw. Körperteile beim Ätzprozeß keine nachteilige Beeinflussung erfahren können.So these procedures are all about treatment of surfaces of metal bodies traded, but no task or Solution for a clearly localized etching has been considered, so that locally limited surfaces adjacent surface parts or body parts when Etching process can experience no adverse influence.
Zur näheren Veranschaulichung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nunmehr auf die schematische Darstellung nach den beiden einander entsprechenden Rissen der Fig. 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen.For a more detailed illustration of the implementation of an inventive Procedure is now on the schematic representation after the two each other corresponding cracks of FIGS. 1 and 2 of the drawing are referred to.
In diesen ist mit 1 eine Grundplatte bezeichnet. Diese weist einen nach oben ausladenden Teil 2 auf. Die Endfläche dieses Teiles 2 trägt die Halbleiteranordnung 3, die in den einzelnen Teilen ihres elektrischen Systemaufbaus nicht besonders dargestellt ist. Handelt es sich z. B. um eine Diode, so kann sie z. B. aus einem Halbleiterkörper aus schwach p-leitendem Silizium bestehen, von dessen unterer Fläche nach Auflegen einer Aluminiumfolie und von dessen oberer Fläche nach Auflegen einer Folie aus Gold mit einem Zusatz von Antimon von kleinerer Flächenausdehnung, als sie die obere Fläche des Halbleiterkörpers besitzt, aus zur Erzeugung der in dem Halbleiterkörper erwünschten- dotierten Bereiche und zur Bildung eines pn-Überganges einlegiert worden sind. An der unteren Fläche kann auch der Einlegierungsprozeß der Aluminiumfolie gleichzeitig dazu benutzt werden, um an diese Aluminiumfolie in bekannter Weise eine Hilfsträgerplatte aus einem Werkstoff, der in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterkörpers möglichst benachbart liegt, wie z. B. Molybdän, anzulegieren bzw. durch eine Lötung zu befestigen, wobei das Aluminium die Rolle des Lotes übernimmt. Eine in dieser Weise aufgebaute Halbleiteranordnung 3 ist mit ihrer unteren Fläche auf den Sockelteil von 2 aufgelegt bzw. in diesen eingesetzt, so daß an ihrer oberen Fläche am Halbleiterkörper der pn-Übergang heraustritt und diesem benachbart Oberflächenteile des Halbleiterkörpers liegen. 4 und 5 bezeichnen zwei Düsen, aus welchen Flüssigkeit gegen die zu behandelnden Flächen der Halbleiteranordnung gespritzt werden kann. So dient die Düse 5 dazu, Atzflüssigkeit gegen die entsprechenden Stellen der oberen Fläche des Halbleitersystems 3 zu spritzen, um den pn-Übergang zu ätzen. Aus der Düse 4 wird eine Waschflüssigkeit gegen die Flächen der Teile 1 und 2 der Trägerplatte der Halbleiteranordnung gespritzt, so daß keine Ätzflüssigkeit an diese Flächen gelangen kann. Sie wird vielmehr unmittelbar von der Waschflüssigkeit übernommen und wieder weggeführt. Die Anordnung der Düse 4 ist derart in der Darstellung gewählt, daß der aus ihr austretende Flüssigkeitsstrom gegen die freiliegende Kante 2 a gerichtet ist, so daß er sich in zwei Teilströme 6 und 7 aufteilt und somit die Flächen des Körpers 1, 2 in wirksamer Weise bespült und durch die Waschung schützt. Die Düse 5 kann nach Durchführung des Ätzvorganges unmittelbar dazu benutzt werden, um die geätzten Flächen durch eine Waschflüssigkeit zu behandeln. Es kann natürlich statt dessen auch eine besondere Düse vorgesehen sein, aus welcher Waschflüssigkeit gegen die durch Atzung behandelten Flächenteile gespritzt wird. Durch den an dem Teil 1 in Fig. 2 eingetragenen Umlaufpfeil ist angedeutet, daß die Anordnung während der Bespülung durch -die aus den Düsen 4 bzw. 5 ausgespritzten Flüssigkeiten in Umlauf gesetzt ist, so daß die bereits angeführte Zentrifugalwirkung auf die an die zu behandelnden Flächen gelangte Flüssigkeit ausgeübt wird. Die Düsen 4 bzw. 5 können, in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, auch mehrfach vorhanden sein.In these, 1 denotes a base plate. This has an upwardly projecting part 2. The end face of this part 2 carries the semiconductor device 3, which is not particularly shown in the individual parts of its electrical system structure. Is it z. B. a diode, it can be, for. B. consist of a semiconductor body made of weakly p-conductive silicon, from the lower surface after placing an aluminum foil and from the upper surface after placing a foil made of gold with an addition of antimony of a smaller area than the upper surface of the semiconductor body has, have been alloyed in to produce the doped regions desired in the semiconductor body and to form a pn junction. On the lower surface, the alloying process of the aluminum foil can also be used at the same time to attach to this aluminum foil in a known manner an auxiliary carrier plate made of a material whose thermal expansion coefficient is as close as possible to that of the semiconductor body, such as. B. molybdenum to be alloyed or to be fixed by soldering, the aluminum taking on the role of solder. A semiconductor arrangement 3 constructed in this way is placed with its lower surface on the base part of 2 or inserted into it, so that the pn junction emerges on its upper surface on the semiconductor body and surface parts of the semiconductor body are adjacent to it. 4 and 5 designate two nozzles from which liquid can be sprayed against the surfaces of the semiconductor arrangement to be treated. The nozzle 5 is used to spray etching liquid against the corresponding locations on the upper surface of the semiconductor system 3 in order to etch the pn junction. A washing liquid is sprayed from the nozzle 4 against the surfaces of the parts 1 and 2 of the carrier plate of the semiconductor arrangement, so that no etching liquid can reach these surfaces. Rather, it is taken over directly by the washing liquid and carried away again. The arrangement of the nozzle 4 is chosen in the illustration that the liquid flow emerging from it is directed against the exposed edge 2 a, so that it is divided into two partial flows 6 and 7 and thus the surfaces of the body 1, 2 in an effective manner rinsed and protected by washing. After the etching process has been carried out, the nozzle 5 can be used immediately to treat the etched surfaces with a washing liquid. Of course, instead of this, a special nozzle can also be provided, from which washing liquid is sprayed against the surface parts treated by etching. The rotating arrow on part 1 in FIG. 2 indicates that the arrangement is circulated during purging by the liquids sprayed from the nozzles 4 and 5, so that the centrifugal effect already mentioned on the to be treated Liquid is applied to surfaces. The nozzles 4 and 5, offset from one another in the circumferential direction, can also be present several times.
Ist z. B. in der Ätzlösung Salpetersäure benutzt und gelangt solche in den Bereich des als Waschflüssigkeit z. B. benutzten Äthylalkohols, so tritt eine Zerstörung der Salpetersäure ein, indem Stickoxyde entstehen und gleichzeitig der Alkohol aufoxydiert wird.Is z. B. used in the etching solution nitric acid and gets such in the area of the washing liquid z. B. used ethyl alcohol, so occurs a destruction of nitric acid by creating nitrogen oxides and at the same time the alcohol is oxidized.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| DE1514683B1 (en) * | 1966-02-12 | 1970-04-02 | Siemens Ag | Method for generating electrical shunts for bridging pn junctions in semiconductor bodies |
-
1958
- 1958-08-12 DE DES59420A patent/DE1152293B/en active Pending
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| Title |
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