DE1215813B - Verfahren zum AEtzen eines Halbleiterbauelements zum Verkleinern der pn-UEbergangsflaeche - Google Patents

Verfahren zum AEtzen eines Halbleiterbauelements zum Verkleinern der pn-UEbergangsflaeche

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DE1215813B DEN22341A DEN0022341A DE1215813B DE 1215813 B DE1215813 B DE 1215813B DE N22341 A DEN22341 A DE N22341A DE N0022341 A DEN0022341 A DE N0022341A DE 1215813 B DE1215813 B DE 1215813B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g -11/02
Nummer: 1 215 813
Aktenzeichen: N 22341 VIII c/21 g
Anmeldetag: 12. November 1962
Auslegetag: 5. Mai 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterbauelements, vorzugsweise eines einen Tunnelstrom aufweisenden Halbleiterbauelements, mit mindestens einem pn-übergang, dessen Fläche durch Ätzen verkleinert wird.
Ein Verringern der pn-Übergangsfläche in der Umgebung einer Elektrode mittels einer Ätzbehandlung kann bei Halbleitervorrichtungen aus verschiedenen Gründen gewünscht sein, z. B., um die Kapazität des pn-Übergangs zu vermindern, indem bis unterhalb der Elektrode bzw. des Kontaktes geätzt wird, oder um den bei einer bestimmten angelegten Spannung von dem pn-übergang durchgelassenen Strom auf den gewünschten Wert zu bringen oder um die während des Hersteilens entstandenen, beschädigten Randteile des pn-Ubergangs bis zu einem gewissen Abstand unterhalb der Oberfläche zu entfernen.
Obgleich eine solche Ätzbehandlung auch bei anderen Halbleitervorrichtungen, wie üblichen Dioden und Transistoren, durchgeführt wird, ist sie insbesondere bei Halbleiterbauelementen mit Tunneleffekt von Bedeutung, wie bei Tunneldioden und Tunneltransistoren, bei denen die Oberfläche des den Tunneleffekt aufweisenden pn-Übergangs zur Verringerung der Kapazität stark bis unterhalb des vorhandenen Kontaktes verkleinert wird, was derart erfolgen muß, daß ein hoher Grad der Reproduzierbarkeit des sogenannten Spitzenstroms erzielt wird. Unter einem den Tunneleffekt aufweisenden pn-übergang wird hier, wie üblich, ein pn-übergang zwischen zwei halbleitenden Teilen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps mit so hoher Leitfähigkeit verstanden, daß die Stromstärke durch einen solchen pn-übergang bei zunehmender Spannung in der Vorwärtsrichtung nach einer anfangs schnellen Zunahme bis zu dem sogenannten Spitzenstromwert wieder auf den sogenannten Talstromwert herabsinkt, worauf sie schließlich wieder zunimmt. Zwischen dem Spitzenwert und dem Talwert des Stroms tritt somit ein Gebiet negativen Differentialwiderstands auf, das für viele Verwendungsmöglichkeiten in Schaltungsanordnungen benutzt werden kann.
Es ist bekannt, für diese Zwecke eine chemische Ätzbehandlung durchzuführen, bei welcher der Halbleiterkörper in ein chemisches Ätzmittel, z. B. für Germanium oder Galliumarsenid in eine Lösung von 1 Volumteil 70 0Zo HNO3, 1 Volumteil 40% HF bei Zimmertemperatur oder in eine auf etwa 70° C erhitzte 10 %-H2O2-Lösung, getaucht wird und durch eine chemische Reaktion zwischen dem Ätzmittel und dem Halbleiterkörper eine Oberflächenschicht Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterbauelements zum Verkleinern der pn-Übergangsfläche
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
1S Als Erfinder benannt:
Albert Schmitz, Eindhoven (Niederlande)
Beanspruchte Priorität:
ao Niederlande vom 15. November 1961 (271429)
entfernt wird. Dieses Verfahren hat jedoch unter anderem die Nachteile, daß es mit Rücksicht auf den Ort der Einwirkung wenig selektiv ist und daß die Einwirkung am ganzen Halbleiterkörper stattfindet, es sei denn, daß eine umständliche Maskierungstechnik durchgeführt wird, und daß das Verfahren nicht auf einfache Weise regelbar ist und sich wenig dazu eignet, einen hohen Grad der Reproduzierbarkeit des Wegätzens zu erzielen.
Statt einer chemischen Ätzbehandlung wird in der Praxis häufig eine elektrolytische Ätzbehandlung durchgeführt, bei welcher der Halbleiterkörper in ein Ätzbad getaucht wird, das für die Ätzwirkung aktive Ionen enthält, wobei der dem betreffenden pn-übergang zugehörenden Elektrode eine Spannung gegenüber einer weiteren, im Ätzbad vorhandenen Elektrode zugeführt wird. Obgleich letzteres Verfahren durch die Regelung des Ätzstroms eine verhältnismäßig einfache Regelung der Ätzgeschwindigkeit und außerdem eine selektive Ätzung nahe dem pn-übergang ermöglicht, hat es dennoch unter anderem den Nachteil, daß die Wahl der zu diesem Zweck gut geeigneten Ätzmittel beschränkt und ein reproduzierbares Ätzen bis zu einem bestimmten Wert einer elektrischen Größe, z. B. des Spitzenstroms einer Tunneldiode, doch schwer durchführbar ist, da die elektrische Größe an sich im Ätzbad nicht an der Halbleitervorrichtung mit der gewünschten Genauigkeit gemessen werden kann, da wegen der
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elektrischen Leitfähigkeit des Ätzmittels. nicht nur der Strom durch den pn-übergang, sondern auch Streuströme unbekannten Wertes von anderen Teilen des Halbleiterkörpers zum Meßstrom beitragen.
Die Erfindung bezweckt unter anderem eine neue, besonders wirkungsvolle Ätzbehandlung zu schaffen, die eine selektive Ätzung in der Umgebung eines pn-Übergangs rings um eine Elektrode oder bis unterhalb dieser Elektrode ermöglicht und die eine einfache, genaue Regelung der Ätzgeschwindigkeit gestattet, wobei praktisch nichtleitende chemische Ätzmittel verwendet werden können, so daß es möglich ist, die Änderungen der betreffenden elektrischen Größe schon während der Ätzbehandung durch Messung am Halbleiterkörper im Ätzbad mit großer Genauigkeit zu beobachten.
Bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Halbleiterkörper wenigstens am pn-übergang mit einer bei der Umgebungstemperatur schwach ätzenden Flüssigkeit in Berührung gebracht wird und daß während des Ätzens über den pn-übergang ein Strom geführt wird, der am pn-übergang eine erhöhte Temperatur hervorruft, bei der die Ätzwirkung verstärkt ist. Unter Umgebungstemperatur wird hier die Temperatur der Ätzflüssigkeit ohne Stromdurchgang durch den Halbleiterkörper verstanden.
Der Erfindung unterliegt unter anderem die Erkenntnis, daß bei Stromzufuhr zu einer Halbleitervorrichtung der erwähnten Form über eine einem pn-übergang zugehörende, örtliche Elektrode, insbesondere bei der Umgebung des pn-Übergangs nahe der Elektrode eine starke Temperaturerhöhung auftreten kann, indem die Wärmeentwicklung in der Umgebung eines pn-Übergangs groß und nahe der Elektrode die Stromintensität am höchsten ist, und daß die von der Stromstärke abhängige Temperaturerhöhung benutzt werden kann, um ein selektives, einfach regelbares Ätzverfahren unter Verwendung von Ätzflüssigkeiten zu erzielen, wobei die Aktivität bei der Umgebungstemperatur verhältnismäßig gering ist, aber bei der erwähnten Temperaturerhöhung wesentlich zunimmt.
Da bei dem Verfahren nach der Erfindung besonders bei geringer Ätzgeschwindigkeit eine einfache und genaue Regelung möglich ist, ist es vorteilhaft, insbesondere im Fall einer erheblichen Verringerung der pn-Übergangsfläche bis unterhalb der Elektrode, z. B. im Fall einer Reduktion der Oberfläche von 7500 auf 300 μ2, ein Verfahren nach der Erfindung wie eine genaue Nachbehandlung nach einer vorhergehenden, schnelleren Ätzbehandlung, bei welcher der pn-übergang bereits teilweise bis unterhalb der Elektrode verjüngt worden ist, anzuwenden. Infolge der Vorbehandlung wird außerdem die Selektivität der Ätzbehandlung nach der Erfindung vergrößert, da in diesem Fall die Wärmeentwicklung noch weiter in dem bereits verjüngten Teil konzentriert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird daher das Verfahren nach der Erfindung bei einem bereits vorher bis unterhalb der Elektrode verkleinerten pn-übergang durchgeführt, der auf übliche Weise, vorzugsweise durch eine elektrolytische Ätzbehandlung, bereits teilweise verkleinert worden ist.
Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugsweise eine Ätzflüssigkeit benutzt, die bei der Umgebungstemperatur noch praktisch nicht wirksam ist, in welchem Fall die Selektivität der Ätzung in der Umgebung des pn-Übergangs und der Regelbereich der Ätzgeschwindigkeit maximal sind, während auch bei niedrigerer Ätzgeschwindigkeit mit großer Genauigkeit eine Steuerung durchführbar ist. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht weiter, die Ätzgeschwindigkeit durch Regelung der zugeführten Stromstärke zu ändern.
Obgleich im Prinzip auch Ätzmittel benutzt werden können, die noch eine erhebliche elektrolytische
ίο Leitfähigkeit haben, ermöglicht die Erfindung auf besondere Weise auch eine elektrolytisch praktisch nichtleitfähige chemische Ätzflüssigkeit zu verwenden, während dennoch eine einfache Regelmäßigkeit erzielt wird. Bei Verwendung elektrolytisch praktisch nichtleitender, chemischer Ätzflüssigkeiten wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung während der Ätzbehandlung eine elektrische Größe, z. B. die Stromstärke, die Kapazität, der Widerstand oder ein Teil einer Kennlinie, in dem
ao Ätzbad an der Halbleitervorrichtung gemessen, wobei insbesondere der Verlauf dieser Größen während der Behandlung beobachtet werden kann. Es kann auf diese Weise eine direkte Anzeige der elektrischen Große an sich erhalten werden, und zwar infolge der Abwesenheit von elektrolytischer Streuleitfähigkeit im Ätzbad, welche Anzeigen äußerst genau sind, so daß ein besonders hoher Grad der Reproduzierbarkeit erzielbar ist. Dies ist unter anderem bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit Tunneleffekt von Bedeutung, wobei ein den Tunneleffekt aufweisender pn-übergang verkleinert wird, zu welchem Zweck während der Ätzbehandlung der Wert des Spitzenstroms, d. h. des Strommaximums in der Kennlinie, z. B. mittels eines Oszillographen mit großer Genauigkeit gemessen werden kann, welcher Spitzenstrom auf den endgültigen, gewünschten Wert eingestellt werden kann. Der für die Regelung der Ätzgeschwindigkeit erforderliche Strom kann gleichzeitig als Meßstrom dienen.
Eine zweckdienliche und genaue Behandlung erhält man, wenn weiter bei dem Verfahren nach der Erfindung anfangs eine verhältnismäßig hohe Stromstärke und eine entsprechend hohe Ätzgeschwindigkeit benutzt werden, während, wenn die endgültige Größe des pn-Übergangs nahezu erreicht wird, die Stromstärke und somit auch die Ätzgeschwindigkeit verringert werden, um die Genauigkeit zu steigern. Diese Verringerung hat bei Verwendung eines Verfahrens, bei dem eine elektrische Größe gemessen und beobachtet wird, außerdem den Vorteil, daß etwaige Meßabweichnugen infolge der Temperaturerhöhung in dem Augenblick, in dem die maximale Genauigkeit verlangt wird, durch die dabei eintretende geringere Temperaturerhöhung herabgemindert werden.
Als Ätzflüssigkeiten können z. B. an sich bei Zimmertemperatur übliche Ätzmittel, insbesondere oxydierende Ätzmittel benutzt werden, sofern sie in einem solchen Maße verdünnt werden, daß sie bei der Umgebungstemperatur verhältnismäßig wenig aktiv sind, während ihre Aktivität, wie dies bei chemischen Reaktionen üblich ist, mit der Temperatur schnell zunimmt. Ätzmittel, welche üblicherweise bei erhöhter Temperatur verwendet werden müssen, sind bei niedrigerer Umgebungstemperatur auch als Ätzflüssigkeit bei dem Verfahren nach der Erfindung geeignet. Es ist insbesondere zu diesem Zweck, unter anderem für die Halbleiter Germanium und Galliumarsenid,
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eine wäßrige H2O2-Lösung geeignet, deren Konzen- Weiter kann zwischen dem Zuführdraht 6 und der tration z. B. 20% beträgt, die jedoch gar nicht kri- Trägerplatte 7 eine Meßvorrichtung, z. B. ein Kenntisch ist. Diese Lösung hat weiter den Vorteil, daß linienanzeiger, angeschlossen werden. Das Ätzen und sie elektrolytisch praktisch nichtleitend ist. Messen erfolgen intermittierend und abwechselnd
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von drei 5 eines nach dem anderen. Anfangs wird ein Ätzstrom
Figuren und einigen Ausführungsbeispielen näher er- von etwa 100 mA zugeführt, aber in dem Maße, wie
läutert. der Ätzvorgang sich entwickelt, welche Entwicklung
F i g. 1 zeigt schematisch im Schnitt eine Tunnel- aus der intermittierenden Messung hervorgeht, wird
diode, bevor das Verfahren nach der Erfindung er auf 10 mA herabgemindert. Der Ätzvorgang wird
durchgeführt worden ist; io fortgesetzt, bis ein Spitzenstrom von etwa 3 mA ge-
Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel einer Anord- messen wird, worauf der Vorgang beendet wird; die nung zur Durchführung eines Verfahrens nach der Tunneldiode wird dann in entionisiertem Wasser geErfindung; spült. Während der Messung an der Tunneldiode in
Fig. 3 zeigt eine Tunneldiode während der dem elektrolytischen Bad können infolge der elektro-
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung in 15 lytischen Streuleitfähigkeit im Bad große Meßfehler,
einem Schnitt. ζ .B. bis zu 50%, auftreten, so daß dieses Verfahren
Das Verfahren nach der Erfindung sowie beson- für die Abarbeitung sich weniger gut eignet. Nach diedere Ausführungsformen desselben werden nach- ser elektrolytischen Vorbehandlung hat man eine Tunstehend an Hand eines Beispiels zur Herstellung neldiode, bei der, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist, einer Tunneldiode aus Germanium näher erläutert. 20 ein durch die gestrichelten Linien 8 angegebener Teil
Es wird von einer quadratischen p-Typ-Ger- bis unterhalb des Kontaktes 4 weggenommen ist, so
maniumplatte 1 (s. Fig. 1) mit Abmessungen daß der verbleibende Stieldurchmesser noch etwa
1000 · 1000 · 150 μ ausgegangen, die homogen mit 30 μ beträgt.
Ga dotiert ist und die einen spezifischen Widerstand Um die Tunneldiode genau auf 1 mA Spitzenstrom von etwa 1,2 · 10~3 Ohm · cm hat. Diese Platte 1 25 weiter abzuarbeiten, wird gemäß der Erfindung, wie wird auf der Unterseite auf einer mit einer Gold- dies aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, ein Tropfen schicht 2 überzogenen Nickelträgerplatte 3 bei etwa 10 aus einer 20% H2O2-Lösung mit der Umgebung 500° C festgelötet, auf der gegenüberliegenden Seite des pn-Ubergangs in Berührung gebracht. Gewird durch Erhitzung auf etwa 485° C während etwa wünschtenfalls kann in eine H2O2-Lösung getaucht 10 Sekunden eine Elektrodekugel 4 mit einem 30 werden. Eine solche H2O2-Lösung, deren Konzen-Durchmesser von etwa 100 μ aus einer Sn-Ge-As- trationsgrad nicht kritisch ist, ist elektrolytisch prak-Legierung (Sn 94 Gewichtsprozent, Ge 4 Gewichts- tisch nichtleitend und hat bei Zimmertemperatur prozent, As 2 Gewichtsprozent) aufleg'iert, wobei sich (20° C) noch praktisch keine Ätzwirkung, aber bei unterhalb des Metallteiles 4 eine rekristallisierte z. B. 70° C eine erhebliche Ätzwirkung. Die Behand-Schicht 5 aus hochleitfähigem n-Typ-Germanium 35 lung erfolgt in einer Umgebung mit einer Tempebildet. Es wird bei etwa 250° C ein Nickeldraht 6 ratur von 20° C, und der Tropfen hat ohne den an dem Kontakt 4 befestigt. Stromdurchgang diese Temperatur.
Auf diese Weise wird eine Tunneldiode nach Aus der schematischen Anordnung nach F i g. 2 F i g. 1 erhalten, die beim Messen der Kennlinie zeigt es sich, daß im vorliegenden Fall ein Kenneinen Spitzenstrom von 35 mA, ein Verhältnis Spit- 40 linienschreiber 11 üblicher Gestalt verwendet wird, zenstrom—Talstrom von etwa 10 und eine Kapazität der zwischen den Klemmen 12 und 13 eine Spanvon etwa 20OpF hat. Für Schaltungszwecke ist je- nung mit der Wellenform eines zweiphasig gleichdoch im allgemeinen eine bedeutend geringere Kapa- gerichteten Sinus liefert. Der Anschlußdraht 6 und zität und ein erheblich niedrigerer Spitzenstrom von die Trägerplatte 3 werden an diese Klemmen angez. B. 1 mA gewünscht, welcher Spitzenstrom sehr ge- 45 schlossen, wobei die Plusklemme an der Trägernau reproduzierbar, z. B. mit einer Toleranz von 1%, platte 3 liegt. Mittels des Knopfes 14 kann der Wert sein muß. Zu diesem Zweck muß der pn-übergang 7 der zuzuführenden Spannung geregelt werden. Der stark bis unterhalb des Kontaktes 4 verkleinert werden Kennlinienschreiber liefert somit den zum Erhitzen bis zu einem Durchmesser von etwa 17 μ, wobei die beim Ätzen erforderlichen Strom, der gleichzeitig Kapazität noch etwa 6 pF beträgt. 50 der Meßstrom ist. Von dem Schirm 15 einer Elek-
Um diese erhebliche Oberflächenverringerung des tronenstrählröhre kann während des Ätzvorgangs pn-Ubergangs zweckdienlich schnell und genau die Vorwärtskennlinie 16 abgelesen werden, wobei durchzuführen, wird die Ätzbehandlung in zwei Pha- z. B. der Spitzenstrom Ip mittels der Skaleneinteilung sen durchgeführt. In der ersten Phase wird eine üb- genau gemessen werden kann,
liehe, elektrolytische Ätzbehandlung benutzt, bei der 55 Am Anfang der Ätzbehandlung nach der Erfindie Oberfläche bis nahe an der gewünschten, ver- dung wird ein Ätzstrom von etwa 100 mA (Amplikleinerten Oberfläche, z. B. bis zu einem Spitzen- tude) zugeführt, der die Umgebung des pn-Uberstrom von 3 mA, verkleinert wird, worauf ein Ver- gangs insbesondere im Stiel 17 bis zu einer Tempefahren nach der Erfindung durchgeführt wird, um die ratur erhitzt, bei welcher die H2O2-Lösung örtlich endgültige, gewünschte Verkleinerung bis zu 1 mA 60 aktiv wird. Während der Behandlung wird der Verzu erzielen. . lauf des Spitzenstroms Ip auf dem Schirm 15 bein der ersten Phase wird die Tunneldiode nach obachtet. Nach etwa 3 Minuten ist der Spitzenstrom Fig. 1 in eine z. B. 20%-KOH-Lösung getaucht und bereits auf etwa 1,2 mA herabgesunken, worauf der elekrolytisch geätzt. Zu diesem Zweck wird auf üb- Ätzstrom auf etwa 50 mA verringert wird, um die liehe Weise die Trägerplatte 3 mit der Plusklemme 6g Genauigkeit zu steigern. Nach etwa 80 Sekunden einer den Ätzstrom liefernden Batterie verbunden, wird ein Spitzenstrom von 1 mA erreicht, worauf der während eine weiter im Ätzbad vorhandene Platin- Strom abgeschaltet und die Tunneldiode wieder in elektrode mit der anderen Klemme verbunden wird. entionisiertem Wasser gespült wird. Infolge der Ab-
Wesenheit von Streuleitfähigkeit in der Ätzflüssigkeit und infolge der genauen Regelung der Ätzgeschwindigkeit kann auf diese Weise ein Spitzenstrom von 1 mA reproduzierbar mit einer Toleranz von weniger als 1% erhalten werden. Aus Fig. 3 zeigt es sich, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung die Oberfläche des Stiels 17 selektiv in der Umgebung des pn-Übergangs weiter auf einen Durchmesser von etwa 17 μ, siehe die gestrichelte Linie 18, verkleinert ist. Das Verhältnis Spitzenstrom—Talstrom ist wieder etwa 10, und die Kapazität beträgt etwa 6 pF. Die Tunneldiode ist darauf zur Abmontage in einer Hülle fertig, oder sie kann gewünschtenfalls vorher in einer Hülle untergebracht werden, die noch eine Öffnung besitzt, um den Ätztropfen einzuführen.
Statt einer H2O2~Lösung hat sich als besonders gut geeignet erwiesen eine Lösung eines Halogens in Wasser mit gewünschtenfalls einem Gehalt an Alkohol, z.B. eine gesättigte Jodlösung in 50Volumprozent Wasser und 50 Volumprozent Alkohol. Auch diese Lösung ist bei 20° C nicht wirksam, aber wird bei erhöhter Temperatur aktiv. Da sie weiter elektrolytisch praktisch nichtleitend ist, und eine niedrigere Ätzgeschwindigkeit als die H2O2-Lösung aufweist, wird sie mit Vorteil in denjenigen Fällen benutzt, in denen noch größere Genauigkeit erwünscht ist.
Auf im übrigen praktisch gleiche Weise wurde z. B. eine Tunneldiode mit einem Halbleiterkörper aus GaAs bis unterhalb der Elektrode mittels einer H2O2-Lösung geätzt.
Es sei schließlich noch bemerkt, daß die Erfindung sich selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt und daß innerhalb des Rahmens der Erfindung dem Fachmann noch viele Abarten möglich sind. Es kann selbstverständlich statt eines Kennlinienschreibers ζ. Β. eine gesonderte Ätzstromquelle und eine Meßvorrichtung verwendet werden, wobei z. B. intermittierend oder gleichzeitig geätzt und gemessen wird. Die Erfindung kann nicht nur bei Tunneldioden, sondern auch bei Tunneltransistoren aus einem Transistor mit einem den Tunneleffekt aufweisenden Emitter durchgeführt werden oder bei üblichen Dioden oder Transistoren, bei denen für Hochfrequenzzwecke auch eine Verringerung des pn-Übergangs gewünscht ist. Es ist weiter möglich, das Verfahren nach der Erfindung als regelbare Ätzbehandlung ohne gleichzeitige Messung durchzuführen, wenn z. B. vorher der Verlauf der Ätzbehandlung festgestellt worden ist. Es können z.B. auch andere Ätzflüssigkeiten mit den erforderlichen Eigenschaften benutzt werden.

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterbauelements, vorzugsweise eines einen Tunnelstrom aufweisenden Halbleiterbauelements, mit mindestens einem pn-übergang, dessen Fläche durch Ätzen verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper wenigstens am pn-übergang mit einer bei der Umgebungstemperatur schwach ätzenden Flüssigkeit in Berührung gebracht wird und daß während des Ätzens über den pn-übergang ein Strom geführt wird, der am pn-übergang eine erhöhte Temperatur hervorruft, bei der die Ätzwirkung verstärkt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß vor dem Ätzen der pn-übergang bereits bis unterhalb der Elektrode verkleinert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch . gekennzeichnet, daß eine Ätzflüssigkeit benutzt wird, die bei der Umgebungstemperatur noch nicht wirksam ätzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzgeschwindigkeit durch Regeln der zugeführten Stromstärke geändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß anfangs eine hohe Stromstärke und damit eine hohe Ätzgeschwindigkeit benutzt werden und daß, wenn die endgültig gewünschte Flächengröße des pn-Ubergangs nahezu erreicht ist, die Stromstärke und damit die Ätzgeschwindigkeit erniedrigt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrolytisch praktisch nichtleitende, chemische Ätzflüssigkeit verwendet wird.
.7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige H2O2-Lösung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung eines Halogens, insbesonderes Jods, in Wasser mit gewünschtenfalls einem Alkoholzusatz verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ätzens in einem Ätzbad eine elektrische Größe des Halbleiterbauelements gemessen wird und daß der Verlauf dieser Größe während des Ätzens beobachtet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das einen Tunnelstrom aufweisende Halbleiterbauelement verwendet wird,
' daß der den Tunneleffekt aufweisende pn-Ubergang verkleinert wird und daß während des ... Ätzens der Wert des Strommaximums der Kennlinie mittels eines Meßwerks, z.B. eines Kennlinienschreibers, gemessen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß ein Halbleiterkörper aus Germanium oder Galliumarsenid verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1255 899;
SEL-Nachrichten, Bd. 9, 1961, H. 1, S. 47 bis 49; IRE Transact, on El. Devices, Januar 1960, S. 1 bis 9;
AEÜ, Bd. 15,1961, H. 3, S. 125 bis 144.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 567/388 4.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEN22341A 1961-11-15 1962-11-12 Verfahren zum AEtzen eines Halbleiterbauelements zum Verkleinern der pn-UEbergangsflaeche Pending DE1215813B (de)

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GB (1) GB1023666A (de)
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1255899A (fr) * 1959-08-05 1961-03-10 Ibm Oscillateur et son procédé de fabrication

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1255899A (fr) * 1959-08-05 1961-03-10 Ibm Oscillateur et son procédé de fabrication

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CH417776A (de) 1966-07-31
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