DE1213700B - Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Schicht, die waehrend des AEtzens von Koerpern abgetragen wird, und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Schicht, die waehrend des AEtzens von Koerpern abgetragen wird, und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE1213700B
DE1213700B DEN17932A DEN0017932A DE1213700B DE 1213700 B DE1213700 B DE 1213700B DE N17932 A DEN17932 A DE N17932A DE N0017932 A DEN0017932 A DE N0017932A DE 1213700 B DE1213700 B DE 1213700B
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DEN17932A
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English (en)
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Ian Flinn
Brian Thomas Scofield
Linkfield Corner
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C23f
Deutsche KL: 48 dl-1/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
N17932VIb/48dl
23. Februar 1960
31. März 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Schicht, die während des Ätzens von Körpern, insbesondere Halbleiterkörpern, abgetragen wird, und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ätzflüssigkeit, die aus einer in der Nähe des Körpers angeordneten Düse unter Druck der Körperoberfläche zugeführt wird, der Druckabfall, der während des Ätzens durch die Vergrößerung des von der Düse und der Körperoberfläche gebildeten Zwischenraumes eintritt, gemessen wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Druck der Ätzflüssigkeit im wesentlichen konstant gehalten, indem der Körper um den durch die Messung des Druckabfalls der Ätzflüssigkeit ermittelten Betrag der Dicke der abgetragenen Schicht von Zeit zu Zeit der Düse genähert wird.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere zum Ätzen von Halbleiterkörpern, ζ. Β. aus Germanium. Solche Halbleiterkörper werden vorzugsweise elektrolytisch geätzt.
Der Germaniumhalbleiter kann vom p-Typ sein und das Ätzmittel aus einer wäßrigen Natriumhydroxydlösung bestehen. Das gleiche Ätzmittel ist für Germaniumhalbleiter vom η-Typ verwendbar; aber in diesem Fall ist es vorteilhaft, die Oberfläche des zu ätzenden Germaniums zu belichten, um gute Ergebnisse zu erhalten.
Um eine maximale Geschwindigkeit bei der Emittlung der Dicke der durch das Ätzen abgetragenen Schicht zu erreichen, ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine sich parallel zur Oberfläche des Körpers erstreckende ebene Endfläche besitzt.
Durch die USA.-Patentschrift 2 762 150 ist es bereits bekannt, einem Körper eine Schicht dadurch abzuätzen, daß aus einer in der Nähe des Körpers angeordneten Düse Ätzflüssigkeit unter Druck der Körperoberfläche zugeführt wird. Bei diesem bekannten Verfahren werden stärker abzuätzende Teile des Körpers länger der Einwirkung des Ätzmittels ausgesetzt als die weniger stark abzuätzenden Teile. Eine Ermittlung der Dicke der Schicht, die während des Ätzens von dem geätzten Körper abgetragen wird, ist mit diesem Verfahren nicht möglich.
Die Erfindung wird an Hand einer schematischen Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
F i g. 1 ist ein Schnitt durch die Düse und einen Halbleiterkörper;
F i g. 2 zeigt schematisch die vollständige Anlage zum Ätzen eines Halbleiterkörpers, und
Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Schicht,
die während des Ätzens von Körpern abgetragen wird, und Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Als Erfinder benannt:
lan Flinn, Amersham, Bicks;
Brian Thomas Scofield,
Linkfield Corner, Redhill (Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 26. Februar 1959 (6711)
F i g. 3 zeigt eine Abwandlung der Düse der Anlage nach F i g. 2 zum Ätzen von n-Typ-Halbleiterkörpern.
In F i g. 1 und 2 hat eine Glasdüse 1 einen Innenradius R1 und einen Außenradius R2, wobei ein Ende flach geschliffen ist unter Bildung einer Fläche 2. Der Germaniumhalbleiterkörper 3 in Form einer flachen Platte ist derart auf einem Mikrometerschieber angeordnet, daß seine zu ätzende Oberfläche 4 sich in einem geringen Abstand h parallel zur Fläche 2 erstreckt.
In F i g. 2 ist ein Behälter mit 5 bezeichnet; dieser enthält den aus einer 20%igen Natriumhydroxydlösung bestehenden Elektrolyt 6. Das Natriumhydroxyd wird mittels der Preßluftleitung 7 unter Druck gehalten. Dieser Druck wird auf etwa 4,2 kg/cm2 gehalten, wie vom Druckmesser 8 angezeigt. Der Elektrolyt wird durch eine schematisch bei 9 dargestellte Kapillare hindurchgeführt, um einen im wesentlichen konstanten Flüssigkeitsstrom durch die Düse 1 zu erhalten. Der Druckabfall im Kanal zwischen der Düsenfläche 2 und der Fläche 4 des Körpers 3 wird mit einem Wassermanometer 10 gemessen. Bei dem Ätzvorgang wird die Kathode durch eine Platinfolie 11, welche um die zylindrische Außenfläche der Düse 1 in der Nähe ihrer Öffnung gewunden ist, und die Anode durch den Germaniumkörper 3 selbst gebildet. Der Germaniumkörper 3 ist an einem Kupferstreifen (nicht dargestellt)
609 540/403
festgelötet, der an einem Mikrometerschieber (nicht dargestellt) befestigt ist.
Beim Ätzen verringert sich der Druckabfall iin von der Düsenfiäche2 und der Fläche 4 des Körpers 3 gebildeten Kanal allmählich, wobei die Druckänderung vom Manometer 10 angezeigt. wird. Diese,, Druckänderung wird entweder automatisch oder durch Ablesung vom Manometer 10 festgestellt; Und um aus einer solchen Anzeige die Stärkeverringerung des Körpers 3 abzuleiten, wird letzterer in Richtung der Düse bewegt, bis der Anfangsdruck erreicht wird, und auf diese Weise wird der Druck des Ätzmittels im wesentlichen konstant gehalten. Die Verschiebung des Körpers 3 entspricht der Stärke des abgeätzten Teiles des Körpers; Der Gerrnäiiiümkörper 3 wird bewegt, bis der vom Mikrometer angezeigte gewünschte Ätzungsgrad erreicht worden ist. Die Stärkeverringerung des Germaniums ist ununterbrochen bis zu einer Genauigkeit von ± 2 μ regelbar.
Die Werte beim elektrolytischen Ätzen sind folgende:.
Druck des Manometers 10, innerhalb 0,5 mm durch Bewegung
des Germaniumkörpers konstant gehalten ...'. 10 cm Wasser
Stromdichtigkeit '..... 250 mA/cm2
Typ des Germaniumkörpers 3
und spezifischer Widerstand p-Typ, 1,8 Ω/cm
Abstand des Gerrnaniumkörpers
von der Düsenfläche 2 75 μ
Fh'eßgeschwindigkeit des
Ätzmittels 4 cm3/Minute
Innenradius R1 der Düse 1 .... 0,3 mm
Außenradius R2 der Düse 1 ... 1,5 mm Die besten Ergebnisse wurdeii bei Verwendung einer NatriumhydroxydlÖsurig als Ätzmittel erreicht, wie oben beschrieben. Es können aber auch andere Lösungen verwendet werden, z. B. eine Ammoniumchloridlösung. . Mit der. oben -geschilderten Anlage wurden zum Ätzen von p^-Typ-Germänram unter Verwendung einer 2O°/oigeri Ämmomumclübnälbsüni die folgenden Ergebnisse erhalten:
Es hat sich gezeigt; daß das oben geschilderte Verfahren weniger gute Ergebnisse zeigt beim Ätzen von n-Typ-Germanium als beim Ätzen von p-Typ-Germariiüm. Zum Erhalten von zufriedenstellenden Ergebnissen beim Ätzen von n-Typ-Germanium hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Oberfläche des zu ätzenden Germaniums stärk zu belichten, um eine elektropolierte Oberfläche zu bekommen.. Unter übrigens gleicheh Bedingungen wie oben wurden beim Ätzen von n-Typ-Germanium mit einem spezifischen Widerstand von 0,3 O/cm gute Ergebnisse erhalten durch Fokussierung des Lichtes eines Wottramleuchtkörpers bei 30000C auf die zu ätzende Oberfläche, wobei die Intensität des Li^tbündels etwa 500 Lumen/cm2 betrug. Eine geeignete Weise, um das Licht auf die Germaniumoberfläche zu lenken, besteht, darin, daß es durch ein Glasrohr fällt, wobei das Licht durch vollständige innere Reflexion im Rohr gehalten wird. Hierdurch wird die Absorption des an das Sichtbare angrenzenden Infrardtlichtes vom Elektrolyt herabgesetzt.
F i g. 3 zeigt schematisch ein .Verfahreii, um das Licht auf die Germaniumoberfläche zu. richten. In dieser Figur ist die Düse in zwei Teile 12 und 13 geteilt, in einer Ebene unter einem Winkel von 45° in bezug auf die Öohrüng 14. Die Schnittflächen sind poliert, versilbert und miteinander verkittet. Normal auf die Düse fallendes Licht, wie angedeutet durch Pfeile 15; wird also reflektiert,, durchsetzt die stärke Glaswand der Düse parallel zur Flüßrich'tung des.felektroiyts, wie dprch Pfeile 16 angedeutet, und belichtet die Oberfläche des zu ätzenden Germaniums.
Verringerung
Germanium
stärke		 Verschiebung
zum
Konstanthalten
des Druckes		 Ätz
strom		 Zeit
32 μ
27 μ
10 μ		 32 μ -
30 μ
8μ		 90 mA-
55 mA
25 mA		 11 Minuten
18 Minuten
11 Minuten
25
30 Die Ätzbedingungeh waren folgende:
Abstand des Germaniums von
der Düsenoberfläche 75 μ
Druck über Düse (innerhalb
0,5 mm konstant) 10 cm Wasser
Fließgeschwiridigkeit der
Ätzmittels 4 cm3/Minute
Innenradius der Düse 0,3 mm
Äüßenradius der Düse 1,5 mm
Stromdichte 250 mA/cm2
Das. Verfahren nach der Erfindung kann bei der Herstellung von Transistoren Anwendung finden, wobei Germanium- oder Siliziumwaffeln bestimmter Stärke hergestellt werden. Beim geschilderten Verfahren kann dies z. B. auf zwei Wegen erfolgen: Erstens kann die Stärke derWaffel vor dem Ätzvorgang gemessen, davon die gewünschte Stärke abgezogen und der Unterschied weggeätzt werden; zweitens kann die Oberfläche des Körpers abgeflacht und als Bezugsfläche benutzt, werden, wobei der Abstand, um den der Träger nach dem Anbringen des Körpers verschoben werden muß, um* nach wie vor dem Anbringen des Körpers gleiche Drücke zu erhalten, gemessen wird. Dieses Verfahren eignet sich zum automatischen Betrieb. ..........
.FaUs beim Atzen eine größere Genauigkeit erforderlich ist, lcanh der Kanal zwischen dem Körper und der Düsenfläche verengt werden. Der., dann erreichte höhere Druck kann einem konstanten Druck eines Differentialmanometers gegenübergestellt.werden. Auf diese Weise läßt sich eine Genauigkeit von etwa 0,5 μ oder höher erreichen. Zur selbsttätigen Anzeige von Druckänderungen, kann ein Kapazitätsdifferentialmanometer verwendet werden (wobei „eine Empfindlichkeit von 0,4 pF je. Millimeter Wasser erreichbar ist). Auch können eine Lampe und eine Photozelle zusammen mit einem Wassermanometer zur Verwendung kommen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    . .1. Verfahren zur Ermittlung, der Dicke, dgr Schient, die während des Ätzens von Körpern, insbesondere Halbleiterkörpeni, abgetragen wird, d a"dur ch gekennzeichnet, daß bei der Ätzflüssigkeit, rdie aus einer in der ,Nahe des Körpers angeordneten Düse unter Druck .der Körperoberfläche zugeführt wird, der Druckabfall, der während des Ätzens durch die Vergrößerung des
    von der Düse und der Körperoberfläche gebildeten Zwischenraumes eintritt, gemessen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Ätzflüssigkeit im wesentlichen konstant gehalten wird, indem der Körper um den durch die Messung des Druckabfalls der Ätzflüssigkeit ermittelten Betrag der Dicke der abgetragenen Schicht von Zeit zu Zeit der Düse genähert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper elektrolytisch geätzt wird.
    4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterkörper aus Germanium geätzt werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzmittel eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxyd verwendet wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper, der wenigstens zum Teil vom p-Typ ist, geätzt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper, der wenigstens zum Teil vom η-Typ ist, geätzt und die zu ätzende Oberfläche des Körpers während des Ätzvorganges belichtet wird.
    8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Nähe des Körpers angeordnete Düse eine sich parallel zur Oberfläche des Körpers erstreckende ebene Endfläche besitzt.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    USA.-Patentschrift Nr. 2 762 150.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    609 540/403 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEN17932A 1959-02-26 1960-02-23 Verfahren zur Ermittlung der Dicke der Schicht, die waehrend des AEtzens von Koerpern abgetragen wird, und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens Pending DE1213700B (de)

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