DE1249051B - Vorrichtung zum Atzen einer aus einem Halbleiter bestehenden Oberflache - Google Patents

Description

Bundesrepublik Deutschland

•deutsches

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl-1/08

Nummer: 1 249 051

Aktenzeichen: L 28521 VI b/48 dl

Anmeldetag: 5. September 1957

Auslegetag: 31. August 1967

Beim Ätzen von aus Halbleitern oder Metallen bestehenden Körpern bestand die Schwierigkeit, daß diese zwar durch Einbringen in das Ätzmittel leicht an ihrer gesamten Oberfläche geätzt werden konnten, daß es aber zum Teil recht umständlicher Vorbereitungen bedurfte, um Teile der Oberfläche zu ätzen. Man war gezwungen, diejenigen Oberflächenteile, die nicht mit dem Ätzmittel in Berührung kommen durften oder sollten, vor dem Eintauchen des zu ätzenden Körpers in das Ätzmittel abzudecken. Dies geschah z. B. gelegentlich durch Aufbringen von Lackschichten. Dabei ereignete es sich häufig, daß das Ätzmittel durch Kapillarwirkung oder überhaupt durch mangelnden Abschluß an der Oberfläche zwischen die Lackschicht und den zu ätzenden Körper gelangte. Weiterhin konnte bei den meisten Werkstücken die Lackschicht nach dem Ätzen nicht an ihrem Ort belassen werden, sondern mußte entfernt werden. Besonders deutlich waren diese Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Halbleiterkörpern, wie sie z. B. aus Germanium, Silizium oder halbleitenden intermetallischen Verbindungen hergestellt werden. Man fertigt daraus z. B. Gleichrichter, Photozellen oder Kristallverstärker, sogenannte Transistoren.

Bei diesen Systemen besteht die Notwendigkeit, daß nach dem Erzeugen des in solchen Anordnungen gewöhnlich vorhandenen p-n-Überganges mindestens der Teil des Halbleiterkörpers, an dem der p-n-Übergang an die Oberfläche tritt, einer Ätzbehandlung unterworfen werden muß, um die Leistungsfähigkeit der Halbleiteranordnung zu erhöhen. Ist der Halbleiterkörper aber einmal geätzt, so ist seine Empfindlichkeit gegen geringe Verunreinigungen besonders groß. Solche Verunreinigungen stellen z. B. die Dämpfe von Flußmitteln dar, die beim Löten des Halbleiterkörpers an seinen Trägerkörper entstehen, also bereits schon dann, wenn die mit dem Trägerkörper zu verlötende Fläche des Halbleiterkörpers mit dem Lot beschichtet wird. Andererseits kann man aber das Aufbringen der Lotschicht nicht vor dem Ätzen vornehmen, weil dann während des Ätzprozesses die Lotschicht wieder entfernt werden würde.

Es ist bereits bekannt, bei elektrolytischer Ätzung die Elektrolytlösung der Arbeitsstelle mit Hilfe eines hohlen, rohrförmig ausgebildeten Ätzwerkzeuges, dessen Form der herzustellenden Öffnung angepaßt ist, zuzuleiten oder auf den Körper einen Trichter mit der Elektrolytflüssigkeit zu stellen. Ferner ist es bekannt, den Körper bis zu der Höhe, in welcher abgetragen werden soll, mit einer Isolierflüssigkeit zu Vorrichtung zum Ätzen einer aus einem
Halbleiter bestehenden Oberfläche

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Karl-Heinz Ginsbach,
Warstein (Sauerl.)

umgeben und erst darüber die Elektrolytlösung einzubringen.

Bei diesen bekannten Verfahren liegt also der zu ätzende Körper ganz im Freien oder in einer Flüssigkeit, so daß diese Verfahren für eine Massenätzung in einem gemeinsamen Ätzbad ungeeignet sind, wenn man nicht jede einzelne der zu ätzenden Oberflächen durch Lack od. ä. abschirmt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterkörpern für elektrisch unsymmetrisch leitende Halbleitersysteme und besteht darin, daß ein Gehäuse den zu ätzenden Halbleiterkörper bis auf den zu ätzenden Teil feuchtigkeitsdicht einschließt und daß die Gehäusewand einen gefäßförmigen Teil zur Aufnahme der Ätzflüssigkeit aufweist, dessen Boden der zu ätzende Teil des Halbleiterkörpers bildet, der mit dem gefäßförmigen Teil feuchtigkeitsdicht abgeschlossen ist.

Das Gefäß kann dabei in seiner Form dem Verwendungszweck angepaßt sein. Besonders bewährt hat sich ein Gefäß, das aus einem rohrförmigen Zylinder besteht, dessen eine offene Stirnfläche durch den zu ätzenden Körper abgeschlossen ist. Eine andere Form besteht aus einem Hohlkegelstumpf, bei dem der zu ätzende Körper die kleinere Stirnfläche abschließt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich auch zur Vornahme elektrolytischer Ätzungen. Dazu ist es jedoch erforderlich, daß das Gefäß aus einem elektrisch isolierenden Material besteht und eine weitere Elektrode aufweist.

Das Anlegen des zu ätzenden Körpers geschieht auf einfache Weise durch Schrauben oder Klemmen.

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Ist die Vorrichtung dazu bestimmt, Körper stark unterschiedlicher Abmessungen zu ätzen, so wählt man ein Gefäß mit größerer Dimensionierung und paßt die Ausnehmung den zu ätzenden Körpern durch Blenden an, die z. B. in die Ausnehmung eingeschraubt werden.

Die Abdichtung der Berührungsfläche zwischen dem zu ätzenden Körper und dem Gefäß verbessert man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß der zur Anlage des Körpers bestimmte Rand der Ausnehmung aus einem geeigneten Material hergestellt und/oder besonders geformt ist.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der Lehre der Erfindung ist darin zu sehen, daß die zu ätzende Oberfläche einen Teil der äußeren Oberfläche des Gefäßes darstellt, der restliche Teil des zu ätzenden Körpers durch weitere Gefäßteile feuchtigkeitsdicht umschlossen ist und daß mindestens die frei liegenden Oberflächenteile des Gefäßes aus einem gegen das Ätzmittel beständigen Stoff bestehen.

Als Material für das Gefäß eignen sich besonders Polyäthylen oder Polytetrafluorethylen (Handelsbezeichnung: Teflon) oder Polytrifluoräthylen (Handelsbezeichnung: Hostafion) oder einer der Kunststoffe, die unter dem Namen Perlon oder Nylon bekannt sind.

Die Zeichnung zeigt in teilweise schematischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Lehre der Erfindung. Ein rotationssymmetrischer Körper 1 weist einen Hohlkegelstumpf 2 auf und einen mit einem Gewinde 4 versehenen Ansatz 3. Dieses Gewinde 4 greift in ein entsprechendes Gewinde des ebenfalls rotationssymmetrischen Körpers 5 ein, so daß sich ein Hohlraum 6 bildet. In diesem Hohlraum 6 liegt auf einem Vorsprung 7 des Körpers 5 ein elektrisch unsymmetrisch leitendes System. Dies besteht z. B. aus einem η-leitenden Germaniumscheibchen 8, dessen eine Oberfläche 9 mit einer Indiumlegierung 10 verschmolzen ist. Zwischen dem Germaniumkörper und der Indiumlegierung bildet sich der p-n-Übergang aus, der also etwa entlang der Begrenzungslinie der Indiumlegierung 10 an die Oberfläche 9 tritt. Das Germaniumscheibchen 8 ist mit Hilfe eines z. B. Antimon enthaltenden Zinnlotes 12 auf eine Molybdänscheibe 11 gelötet, die auf ihrer anderen Seite mit einer weiteren Lotschicht 13 versehen ist. Durch das Anziehen des Gewindes 4 wird die Oberfläche 9 des Germaniumscheibchens 8 gegen den Rand 14 des Körpers 1 gedrückt und schließt somit die kleinere Stirnfläche des Hohlkegels 2 dicht ab. Der Hohlkegel 2 wird sodann etwa bis zur Höhe 15 mit einer Ätzflüssigkeit gefüllt, die das System jedoch nur innerhalb des Randes 14 angreifen kann. Die Grenzlinie zwischen der Oberfläche 9 und der Indiumlegierung 10, in deren Nähe der p-n-Übergang an die Oberfläche 9 tritt, ist also dem Angriff der Ätzflüssigkeit ausgesetzt, und dort bildet sich der sogenannte Ätzgraben 16. Im Bedarfsfall kann der Hohlkegel 2 in an sich bekannter Weise nach oben mit einem Deckel abgeschlossen werden.

Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Körper 1 und 5 feuchtigkeitsdicht zu verbinden und die ganze Anordnung in ein größeres, das Ätzmittel enthaltendes Gefäß einzubringen.

Ebenso kann man mit Vorteil mehrere Vorrichtungen der bezeichneten Art in einem Körper unterbringen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ätzen von Halbleiterkörpern für elektrisch unsymmetrisch leitende Halbleitersysteme, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse den zu ätzenden Halbleiterkörper bis auf den zu ätzenden Teil feuchtigkeitsdicht einschließt und daß die Gehäusewand einen gefäßförmigen Teil zur Aufnahme der Ätzflüssigkeit aufweist, dessen Boden der zu ätzende Teil des Halbleiterkörpers bildet, der mit dem gefäßförmigen Teil feuchtigkeitsdicht abgeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß einen Raum von der Form eines Zylinders bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß einen Raum von der Form eines Kegelstumpfes bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefäßteil des Gehäuses aus elektrisch isolierendem Material besteht und für elektrolytische Ätzungen eine Elektrode aufnimmt, wobei die zweite Elektrode am Halbleiterkörper liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen des zu ätzenden Körpers an die Ausnehmung Schrauben oder Klemmen vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ätzen kleiner Halbleiterkörper Blenden zur Verkleinerung der Öffnung der Gehäusewand vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden in die Ausnehmung einschraubbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß aus Polyäthylen oder Polytetrafluorethylen oder Polytrifluoräthylen hergestellt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mindestens auf der Gehäuseaußenseite aus einem gegen das anzuwendende Ätzmittel beständigen Material besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse die zu ätzenden Halbleiterkörper bis auf den zu ätzenden Teil jedes Halbleiterkörpers feuchtigkeitsdicht einschließt und daß die Gehäusewand mehrere Öffnungen aufweist, die jeweils durch einen zu ätzenden Teil der Halbleiterkörper in der Weise dicht abgeschlossen sind, daß sich die zu ätzenden Oberflächen der Halbleiterkörper auf der Gehäuseaußenseite befinden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 565 765;
Zeitschrift für Metallkunde, 1924, S. 132.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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