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Verfahren zum Abtragen eines Halbleiterkörpers mit pn-übergang eines
Halbleiterbauelements durch Atzen Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiteranordnung mit mehreren Übergängen von Zonen unterschiedlichen Leitungstyps
beschrieben worden, bei dem zunächst ein aus zwei aneinanderliegenden Zonen entgegengesetzten
Leitungstyps bestehender Halbleiterkörper hergestellt wird und dann eine Zone dieses
Halbleiterkörpers durch einen oder mehrere Schnitte in mehrere Teile aufgetrennt
wird, welche nur über die Zone des anderen Leitungstyps zusammenhängen, und bei
dem die zu erreichende Schnitttiefe im Halbleiterkristall durch laufende Messungen
einer sich mit der Tiefe des geführten Schnittes ändernden elektrischen Größe des
Kristalls kontrolliert wird. Ferner war bekannt, den entstehenden Einschnitt durch
ein vorzugsweise kurzwelliges Lichtbündel zu beleuchten und den während des Eindringens
des Schnittes in den KristalIkörper auftretenden Fotostrom zur Kontrolle des Eindringens
des Schnittes zu verwenden.
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Mitunter tritt jedoch auch die Aufgabe auf, bei einem mit einem pn-Übergang
versehenen Halbleiterkörper die eine der beiden im pn-Übergang aneinandergrenzenden
Zone unterschiedlichen Leitungstyps bis auf eine genau definierte dünne Schicht
abzuätzen, so daß auf der einen Seite des pn-Übergangs nur eine dünne Schicht des
einen Leitungstyps verbleibt. Diese Aufgabe tritt vor allem auf, wenn flächenhaftende
Fotodioden hergestellt werden sollen, bei denen der pn-Übergang möglichst dicht
unter der Oberfläche des Halbleiterkristalls in gleichbleibendem Abstand von der
Oberfläche angeordnet sein soll.
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Das bekannte Verfahren ist hierzu jedoch nicht geeignet, da es sich
dort um die vollständige Auftrennung der einen in dem pn-Übergang aneinandergrenzenden
Zone handelt, wobei die beiderseits der Trennungsstelle liegenden Teile der aufzutrennenden
Zone als Emitter- und Kollektor und die nicht aufzutrennende Zone als Basis eines
Fototransistors zu schalten sind. Dabei wird der Sprung im Verhalten der Ströme
und Spannungen, der auftritt, wenn der Schnitt den pn-Übergang erreicht hat, also
die Anordnung als Fototransistor zu arbeiten beginnt, als Anzeichen für die Beendigung
des Trennungsvorgangs gewertet. Ferner muß bei dem bekannten Verfahren auch die
abzutragende Zone während der Abtragung stets kontaktiert werden, was, insbesondere
wenn es sich um eine den ganzen Querschnitt dieser Zone erfassende, bis zu einer
sehr dünnen am pn-Übergang verbleibenden Schicht führende Abtragung handelt, mit
Schwierigkeiten verbunden ist. Die Erfindung schlägt deshalb ein anderes, die genannten
Schwierigkeiten vermeidendes Verfahren vor, mit dessen Hilfe die Abtragung bis auf
eine sehr dünne Schicht von definierter Dicke führt und die Abtragung nicht den
pn-Übergang erreicht.
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Ein anderes bekanntes Verfahren zum elektrolytischen Abtragen von
Halbleiterkörpern sieht vor, daß die nach dem Abtragen verbleibende Dicke der Halbleiterzone
durch die Dicke der Sperrschicht des in Sperrichtung vorgespannten pn-Übergangs
bestimmt wird. Dieses Verfahren verlangt zunächst unbedingt die Anwendung eines
elektrolytischen Abtragungsvorgangs, da andererseits die Ätzwirkung nicht auf die
nicht von der Sperrschicht erfaßten Teile der abzutragenden Halbleiterzone beschränkt
werden kann, so daß also die mit einer elektrolytischen Ätzung verbundenen Nachteile
in Kauf genommen werden müssen. Ein solches Verfahren fährt nämlich gleichzeitig
zu einer anodischen Oxydation der Halbleiteroberfläche. Weiterhin ist es bei der
Herstellung einer Halbleiterkristallanordnung im allgemeinen erwünscht, daß der
Abstand der freien Oberfläche ein gegebenes Vielfaches der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger
ist. Da diese Diffusionslänge im allgemeinen selbst bei verschiedenen Halbleiterkristallen
der gleichen Fertigungsserie unterschiedlich ist, sind zwei Halbleiteranordnungen
der gleichen Art nicht elektrisch gleichwertig, wenn der Abstand des pn-Übergangs
von der Oberfläche den geometrisch gleichen Wert hat, sondern wenn dieser Abstand
das gleiche Vielfache der für die betreffende Zone geltenden Diffusionslänge der
Minoritätsträger besitzt.
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Es ist deshalb ein Verfahren erwünscht, welches beliebig viele Halbleiterkristalle
mit elektrisch äquivalentem Abstand des pn-Übergangs von der Halbleiteroberfläche
durch
Abtragung einer oder beider im pn-Übergang aneinandergrenzenden Zonen herstellt,
während das bekannte Verfahren bestenfalls zur Ausbildung von Halbleiterkörpern
mit geometrisch gleich dicken Zonen führt. Schließlich ist zu berücksichtigen, daß
infolge der Ausnutzung der Raumladung Störungen auftreten können, insbesondere wenn
die Strahlung zum pn-Übergang vordringt, welche die Reproduzierbarkeit der in einem
Beispielsfall erreichten Ergebnisse vereiteln können.
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Schließlich verlangt das bekannte Verfahren die genaue Kenntnis des
Verlaufs des Dotierungsgradienten im pn-Übergang, da die Stärke der Sperrschicht
nicht nur von der angelegten Sperrspannung, sondern auch von der Schärfe des pn-Übergangs
abhängt. Ein weiteres bekanntes Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterkörper§ sieht
die Steuerung des Ätzvorgangs auf Grund des Absorptionsgrades einer den Halbleiterkörper
durchsetzenden Infrarotstrahlung vor. Mit Hilfe dieses Verfahrens besteht nicht
die Möglichkeit, den Ätzvorgang in bezug auf einen pn-Übergang zu verfolgen.
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Ein weiteres bekanntes elektrolytisches Verfahren, dessen Ablauf durch
die Anwenduno, einer Bestrahlung der abzutragenden Halbleiteroberfläche beschleunigt
wird, sieht ebenfalls keine reproduzierbare Steuerungsmöglichkeit des Abtragungsvorgangs
vor.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die mit dem bekannten Verfahren verbundenen,
soeben beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtragen eines Halbleiterkörpers
mit pn-Übergang eines Halbleiterbauelements, bei dem die eine der am pn-Übergang
aneinandergrenzenden Halbleiterzonen unter gleichzeitiger Einwirkung einer in dem
Halbleiterkörper Ladungsträger erzeugenden Strahlung durch eine Ätzflüssigkeit auf
eine gewünschte Dicke abgeätzt wird, bei dem das Ätzen mittels eines über den pn-Übergang
fließenden, durch die Strahlung erzeugten Stromes kontrolliert wird und bei dem
das Ätzen beim Eintreten eines bestimmten, von der gewünschten Enddicke der abzutragenden
Zone bedingten Verhalten dieses Stromes abgebrochen wird. Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, daß die Eindringtiefe der Strahlung so gering gewählt wird, daß Ladungsträger
nur in einer im Vergleich zu der Anfangsdicke (it") der abzutragenden Zone dünnen
Schicht an der Oberfläche dieser Zone entstehen und daß das Atzen abgebrochen wird,
sobald der über den pn-Übergang fließende Kontrollstrom (J) den von der Diffusionslänge
(L) der Minoritätsladungsträger in der abzutragenden Zone, der angestrebten Enddicke
(-w) dieser Zone sowie einer durch die Bestr hlungsbedingungen festgelegten, sich
während des Atzens nicht ändernden Konstante (K) abhängenden Wert
erreicht. Das Prinzip des Verfahrens soll an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert
werden. Der Halbleiterkristall 1 weist zwei Zonen unterschiedlichen Leitungstyps
l' und V' und einen zwischen diesen Zonen liegenden pn-Übergang auf. Die
Schicht V ist z. B. durch Einlegieren von Aktivatormaterial A hergestellt.
Die aus dem Material des ursprünglichen Halbleiterkristalls bestehende, vorzugsweise
homogen dotierte Zone l' soll durch den Ätzvorgang abgetragen werden. Zu
diesem Zwecke ist in der F i g. 1 die abzutragende Seite a,
b dieser Zone von einer Ätzflüssigkeit 3
benetzt, die eine stromleitende
Brücke zu einer Elektrode 4 darstellt, die ihrerseits entweder direkt oder über
eine den pn-Übergang in Sperrichtung vorspannende Gleichspannungsquelle
5 mit dem durch das Aktivatormaterial hinsichtlich seines Leitungstyps veränderten
Bereich V' des Halbleiterkörpers 1
kontraktiert ist. Der über den gleichrichtenden
Übergang fließende Foto- bzw. Sperrstrom wird mittels eines Strommessers
6 überwacht. Statt dessen kann, wie in der F i g. 2 dargestellt ist,
die abzuätzende Seite bzw. Stelle dieser Zone mit der Ätzflüssigkeit in Berührung
stehen, während der Kreis des über den pii- berg ,ang fließenden Foto- bzw. Sperrstromes
über eine an der abzutragenden Zone l' angebrachte Elektrode 7 geschlossen
wird.
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Während des Abtragungsvorganges wird die abzutragende Oberfläche der
Zone l' durch kurzwelliges Licht bestrahlt, wobei die Energie hv der im Beispiel
der F i g. 1 und 2 von oben einfallenden, durch Pfeile dargestellten Strahlung
größer als die Breite des verbotenen Bandes des betreffenden Halbleitermaterials
sein soll. Der nicht abzutragende Teil des Halbleiterkristalls kann zweckmäßigerweise
abgedunkelt sein. Dann werden Ladungsträger nur in einer gegenüber der Anfangsdicke
der Zone l' sehr .dünnen Oberflächenschicht gebildet und dringen unter den
gegebenen Voraussetzungen praktisch nur auf Grund der thermischen Diffusion in das
Material der Zone l' ein. Unter dem Begriff »Licht« ist natürlich nicht nur
sichtbares Licht, sondern auch UV-Licht oder eine noch kurzwelligere Strahlung zu
verstehen. Die Abtragungsstelle kann aber auch durch eine andere in dem Material
der Zone l' Ladungsträgerpaare erzeugende Strahlung, z. B. radioaktive Strahlung,
während des Abtragungsvorgangs behandelt werden.
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Findet eine Abtragung nicht statt, so bilden die durch den Fotoeffekt
erzeugten Ladungsträger in der Zone l' eine stationäre Raumladungswolke,
die relativ zu dem gleichrichtenden pn-Übergang ruht. Wenn nun eine Abtragung stattfindet,
so schiebt sich die Ladungsträgerwolke immer näher an den pn-Übergang heran. Hierdurch
wird eine Änderung des über den pn-Übergang fließenden Stromes J bewirkt,
da immer mehr Ladungsträger von diesem eingefangen werden.
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Unter den genannten Bedingungen gilt, solange im Verlauf des Abtragungsvorgangs
die noch vorhandene Dicke iv der Zone l' kleiner als die Wellenlänge des
auf die Abtragungsstelle auftreffenden Lichtes ist, für den über den gleichrichtenden
Übergang fließenden Strom J die Beziehung
wo K eine Konstante und L die Diffusionslänge der Minoritätsträger im Material der
Zone l' bedeutet. Wird dagegen die noch vorhandene Dicke it, der
abzutragenden
Zone gleich der Wellenlänge des bestrahlenden Lichtes, so gilt statt(1)
wo K'und K" ebenfalls konstante Größen sind. Dabei interessiert im vorliegenden
Falle der Gültigkeitsbereich der Beziehung (1).
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Falls die Diffusionslänge L kleiner als die noch vorhandene Dicke
w der Zone l' ist, kann die Beziehung (1) durch die wichtige Näherung
(e '= Basis der natürlichen Logarithmen) dargestellt werden.. Diese Näherung, für
deren Gültigkeit die Voraussetzungen zu Beginn des Abtragungsvorgangs im allgemeinen
wohl immer gegeben sein werden, wird im' vorliegenden'Falle in der Hauptsache ausgenutzt.
Trägt man den Logarithmus des Stromes J
in Abhängigkeit der noch vorhandenen
Stärke der Zone l' im Diagramm auf, so wird der Zusammenhang im Gültigkeitsbereich
der Näherung (2) durch eine Gerade, dargestellt,- wobei der Strom J mit abnehmendem
Abstand w zwischen der abzutragenden Oberfläche und dem- gleichrichtenden pn-Übergang,
d. h. also auch mit der Dauer des Abtragüngsvorgangs zunimmt. Wenn der Abtragungsvorgang
so weit vorgeschritten ist, daß w = L geworden ist, erfolgt ein stärkeres
Ansteigen des Stromes J.
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In Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird zunächst die
Diffusionslänge L im Material der Zone l' der durch den Fotoeffekt entstehenden
Minoritätsträger ermittelt.
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Bedeutet nun w, die ursprüngliche Dicke der Schicht l' und
x die Abtragungsgeschwindigkeit der Ätzflüssigkeit, so folgt aus (2)
Trägt man als Ordinate »log nat A( über der Abtragungsz#it 1 als Abszisse
auf, so erhält man wiederum im Bereich der Gültigkeit der Näherung (2) eine Gerade.
Für den Neigungswinkel ß -dieser Geraden mit der positiven t-Achse gilt dann
die Beziehung
Der Neigungswinkelß kann aus der graphischen Darstellung abgelesen und-bei bekannter
Abtragungsgeschwindigkeit #x zur Bestimmung der Diffusionslänge L der Minoritätsträger
in der Zone l' verwendet werden.
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Die Abtragungsgeschwindigkeit oc des Ätzbades hängt von der Natur
des betreffenden Ätzbades und Halbleiters sowie von der Behandlungstemperatur ab.
Sie muß experimentell ermittelt und durch die Arbeitsbedingungen möglichst konstant
gehalten werden. Zur Bestimmung von a kann ein Probekristall des betreffenden Materials
mit bekannten Abmessungen während einer bestimmten Zeit-c in die Ätzflüssigkeit
getaucht und die Abtragungsgeschwindigkeitx auf Grund der durch die Äbätzung bewirkten
Reduktion dieser Abmessungen berechnet werden. Hat sich z. B. eine Dimension des
Probekristalls um den Betrag d
vermindert, so wird Die zu behandelnden Kristalle
müssen natürlich
derselben Ätzbehandlung unterworfen werden, wobei darauf zu achten ist, daß eine
Beeinflussung des oc durch Konzentrationsänderung der Ätzflüssigkeit im Laufe des
Abtragungsverfahrens nicht stattfinden kann. Es ist deshalb in jedem Falle vorteilhaft,
die Ätzflüssigkeit dauernd in Bewegung zu halten, vor allem auch deshalb, weil das
Auftreten einer Gashaut an der abzutragenden Oberfläche, die sich bei Anwendung
gewisser Ätzflüssigkeiten im Verlauf des Ätzverfahrens bilden könnte, mit Sicherheit
dann vermieden ist.
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Die Abtragungsgeschwindigkeit a kann auch an. dem zu behandelnden
Kristall selbst bestimmt werden. Zu diesem Zweck mißt man zu Beginn des Ätzvorgangs
die Stärke des Kristalls zwischen abzutragender Oberfläche und der gegenüberliegenden
Seite und wiederholt diese Messung, nachdem der Abtragungsvorgang bereits einige
Zeit durchgeführt worden war. Die Ätzgeschwindigkeit x wird dann in der vorher angegebenen
Weise ermittelt. Ein in diesem Falle erforderliches kurzzeitiges Unterbrechen der
Ätzbehandlung ist auf den Verlauf des Stromes J und damit auf das Verfahren
ohne Einfluß.
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Zur Bestimmung der Diffusionslänge L sind mindestens zwei Messungen
des über den pn-Übergang fließenden Stromes J, die zweckmäßig in dem Gültigkeitsbereich
der Näherung (2) liegen, erforderlich, wobei natürlich auch die Zeit, die zwischen
den beiden Messungen verflossen ist, bestimmt werden muß. Zweckmäßig werden jedoch
mehrere Messungen durchgeführt, damit man sicher ist, auch in dem Anlaufgebiet zu
arbeiten. Die Zeitabstände, in denen diese Messungen vorzunehmen sind, ergeben sich
aus der Geschwindigkeit, mit der der Stromanstieg erfolgt. Insbesondere wenn man
ein langsam wirkendes Ätzmittel benutzt, hat man ausreichend Zeit, um die Meßergebnisse
während des Abtragungsvorgangs auszuwerten und auf Grund der gewünschten Endstärke
der Zone l' in der noch näher zu beschreibenden Weise den Wert des Stromes
J zu berechnen, bei dem der Ätzvorgang abzubrechen ist. Nötigenfalls kann
auch hier der Ätzvorgang unterbrochen und nach einiger Zeit wieder fortgesetzt werden.
Man kann aber auch grundsätzlich nur mit zwei Messungen arbeiten und entsprechend
der Beziehung (1) die Diffusionslänge L aus der Formel (2) graphisch bestimmen.
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Die Diffusionslänge L ist eine spezifische Größe des betreffenden
Kristalls, die jedesmal neu ermittelt werden muß. Rechnerisch kommt ihre Bestimmung
darauf hinaus, daß sie aus zwei im Anlaufgebiet, d. h. für w
> L, im Zeitabschnittdt an demselben Kristall während des Abtragungsvorgangs
gemessenen Stromwerten J" J2 und der Abtragungsgeschwindigkeit a auf Grund
der Beziehung
(J2> J,) ermittelt wird.
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Außer der Diffusionslänge L für den betreffenden Kristall benötigt
man entweder noch ein zusammengehörendes Wertepaar von J und u, oder
den Wert der Konstante K in den Beziehungen (2) bzw. (3). Die
gewünschte
Einstellung der Dicke i# der Zone l'
läuft dann auf eine sinngemäße Anwendung
der Beziehung (1) oder, wenn die Voraussetzungen dafür erfüllt bleiben, der
Beziehung (2) hinaus.
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Kennt man z. B. die Anfangsdicke w, der Zone l'
und soll diese
Zone bis auf den Wert W < % abgetragen werden, so muß zufolge
(1) der Ätzvorgang abgebrochen werden, sobald der über den pn-Übergang des
Kristalls fließende Strom den Wert
angenommen hat, wo Jo der zu Beginn des Ätzvorgangs fließende Strom ist. Ist das
gewünschte W > L, so vereinfacht sich die Beziehung
(5) zu
Kennt man, was in den meisten Fällen zutreffen wird, w, nicht, dann muß die Konstante
K ermittelt werden. Da dies ohne Zerstörung des Kristalls nicht möglich ist, benötigt
man einen Probekristallp der gleichen Serie, der unter gleichzeitiger Bestimmung
der DiffusionslängeLp in der beschriebenen Weise abgeätzt wird.
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Der Ätzvorgang wird beim Auftreten eines Stromes 'jp unterbrochen,
wobei der Wert von jp beliebig ist, solange man nur im Gültigkeitsbereich der Beziehung
(1) oder besser im Gültigkeitsbereich der Näherung (2) arbeitet. Zweckmäßig
wird man den letzten zur Bestimmung von Lp dienenden Strornwert verwenden und den
Ätzvorgang dementsprechend abbrechen. Dann ergibt sich K auf Grund der Beziehung
worin i#p die beim Abbrechen des Ätzvorgangs erreichte Dicke der durch den Ätzvorgang
behandelten Zone des Probekristalls bedeutet. i#p wird dann an einem aus dem Probekristall
zu fertigenden Querschliff in bekannter Weise, z. B. optisch, bestimmt.
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Die Konstante K hängt von der Lichtanregung, z. B. dem Querschnitt
des auftreffenden Lichtbündels, der Bestrahlungsintensität und der Eindringtiefe
des bestrahlenden Lichtes weiterhin dem Querschnitt des pn-Übergangs sowie der abzutragenden
Oberfläche, dem Material des Kristalls, eventuell auch Dotierung, und der Art der
Ätzbehandlung ab. Wenn der an dein Probekristall gemessene Wert für die Behandlung
des eigentlichen Kristalls angewendet werden soll, so muß man dafür sorgen, daß
diese Bedingungen möglichst die gleichen bleiben. Dagegen geht in K weder
die Dicke w, der Zone l' der Kristalle noch die Dicke der Zone V' ein. Hierauf
braucht also keine Rücksicht genommen zu werden.
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Wenn der zu fertigende Kristall bzw. die bei ihm vorgenommene Ätzbehandlung
die für die Übertragung des an dem Probekristall ermittelten Wertes von K erforderlichen
Bedingungen erfüllen und der Kristall auf eine Dicke W abgetragen werden soll, für
die die Beziehung A < iv- erfüllt ist (2 = Wellenlänge des bestrahlenden
Lichtes), dann muß der Ätzvorgang, der wieder untergleichzeitiger Bestimmung des
für den zu fertigenden Kristall maßgebenden L erfolgt, abgebrochen werden, sobald
der Strom J über den pn-Übergang des Kristalls den Wert
erreicht hat. Falls W dabei größer als der ermittelte Wert von L ist, dann kann
zweckmäßig die Näherung (2*) zur Bestimmung des Endstromes 7 angewendet werden.
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Fertigt man eine Serie von gleichen Halbleiterkörpern der genannten
Art an, so kommt es in elektrischer Beziehung nicht darauf an, daß die absolute
Größe des Endabstandes zwischen dem pn-Übergang und der durch den Ätzvorgang behandelten
Oberfläche dieselbe ist, sondern daß sie das gleiche Vielfache n der für die abzutragende
Zone l' der betreffenden Kristalle geltenden Diffusionslänge L sind. Dann
muß man zufolge (1*) bzw. (2*) beim ersten Kristall den Ätzvorgang abbrechen beim
Auftreten des Stromes
Sorgt man durch Konstanthalten der den Wert der Konstante K bestimmenden Bedingungen
dafür, daß dieser Wert auch für den Ätzvorgang der übrigen Kristalle verbindlich
bleibt, so folgt aus (1**) bzw. (#**), daß für einen weiteren Kristall der Serie
der Ätzvorgang bei Erreichen des Stromes
abzubrechen ist. Natürlich muß die Diffusionslänge L, während des Ätzvorgangs des
zweiten Kristalls ebenfalls bestimmt werden, um mit ihrer Hilfe den Endstrom
J2 berechnen zu können.
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Für die Dicke der durch den Ätzvorgang behandelten weiteren Kristalle
s gilt somit ebenfalls wie für den Kristall 1 die Beziehung ws
= L" - n. Die Kristalle s der Serie werden also
auf das gleiche Vielfache n ihrer Diffusionslänge L, abgetragen, sie sind also in
elektrischer Beziehung gleichwertig.
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Ein ausführliches Beispiel einer Meßanordnung zur Ausübung des Verfahrens
nach der Erfindung ist aus der F i g. 3 ersichtlich.
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Der nach den beschriebenen Verfahren abzuätzende Halbleiterkristall
1 besteht z. B. aus n-leitendem Silizium und ist durch Einlegieren von Akzeptormaterial
mit
einem p-leitenden Bereich V' versehen. Das n-leitende Grundmaterial
l' soll abgetragen werden. Zu diesem Zwecke wird der Kristall mit der abzuätzenden
Stelle der Oberfläche der Zone l' gegen die kreisförmige Öffnung3* der Wand
eines die Ätzflüssigkeit enthaltenden strahlungsdurchlässigen Gefäßes
3 durch eine Feder aus isolierendem Material gedrückt. Das Ätzmittel 4 kann
z. B. aus rauchender Salpetersäure, Flußsäure und Eisessig bestehen. Die Ätzung
kann sowohl rein chemisch als auch vorzugsweise bei einer entsprechend der F i
g. 2 aufgebauten Anordnung elektrochemisch erfolgen.
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Zur Kontaktierung der Ätzflüssigkeit dient eine Elektrode
5 aus Goldblech und als Spannungsquelle 6
eine 1,5-Volt-Batterie, die
mit der Elektrode 5 und dem Bereich l" des Kristalls 1 kontaktiert
ist. Der pn-Übergang des Kristalls wird durch die Spannungsquelle in Sperrichtung
vorgespannt, die Anordnung arbeitet also entsprechend der F i g. 1. Der über
den Kristall 1 und die Elektrode 5 fließende Sperrstrom wird einem
Arbeitswiderstand 7, einem Gleichstrommeßverstärker 8 und dem Stromanzeigegerät
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zugeleitet. Die Bestrahlung der abzutragenden Fläche des Kristalls
1 erfolgt mit einer 250-Watt-Lampe 10,
aus deren Strahlung der Uultrarotteil
mit einer Wellenlänge 1 #trn durch ein Ultrarotfilter 11 von etwa
4 mm Dicke ausgefiltert ist. Um das Filter nicht unnötig thermisch zu belasten,
wird eine wasserdurchflossene Glasküvette 12 zwischen Lampe und Filter geschaltet.
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In der F i g. 4 ist der Verlauf des Stromes J
über den
pn-Übergang des Kristalls mit wachsender Ätzdauer t bzw. abnehmender Dicke der Zone
l'
dargestellt. Die Ordinate ist in logarithmischem Maßstabe dargestellt.
Der Pfeil mit der Beziehung w = L
bedeutet den Endpunkt der
Gültigkeit derNäherung (2). Aus der F i g. 4 ist ersichtlich, daß für die
verwendete Probe die Diffusionslänge L = 140 #tra zugrunde lag. Die
Konstante K wurde an Hand eines Probekristalls bestimmt und zu K = 5 -
10' Amp - cm bestimmt. Damit wurde der in der F i g. 4 ebenfalls
aufgetragene Maßstab für die Dicke der Zone l'
ermittelt. Wollte man z. B.
die Zone l' auf eine Dicke von 50 #tin abtragen, so müßte zufolge
der F i g. 4 der Ätzvorgang bei einem Strom von 4,5 #tAmp abgebrochen werden.
Die Dimension der zugrunde liegenden Siliziumkristalle betrug 2 mm Radius, davon
fielen auf die abzutragende Oberfläche 1,5 mm. Der pn-Übertrag hatte einen
Radius von 0,3 mm.