DE1253993B - Vorrichtung zum Behandeln von rotationssymmetrischen Teilen mit einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

BUrfl)MKlBPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl -1/08

Nummer: 1 253 993

Aktenzeichen: S 88037 VI b/48 dl

Anmeldetag: 26. Oktober 1963

Auslegetag: 9. November 1967

Es sind Vorrichtungen zum Herstellen von Ausnehmungen in einem Werkstück mit Hilfe einer Ätzflüssigkeit bekannt, bei denen das Werkstück den Boden des die Ätzflüssigkeit enthaltenden Gefäßes bildet.

Verhältnismäßig häufig tritt die Aufgabe auf. rotationssymmetrische Teile oder Muster mit einer Flüssigkeit zu behandeln. So kann z. B. die Aufgabe auftreten, auf Metallplatten durch Abscheidung eines Fremdmetalls aus einer elektrolytischen Flüssigkeit ein rotationssymmetrisches Muster, z. B. Ringe, zu erzeugen. Weiter werden recht häufig Werkstücke gereinigt, geätzt oder gebeizt, wobei diese Werkstücke selber rotationssymmetrisch sein können bzw. wobei auf dem Werkstück ein rotationssymmetrisches Muster vorhanden ist, welches lediglich der Behandlung unterzogen werden soll, während andere Teile des Werkstückes nicht mit der Behandlungsflüssigkeit in Berührung kommen sollen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe auf eine neue Weise. Sie betrifft deshalb eine Vorrichtung zum Behandeln von rotationssymmetrischen Teilen oder Mustern mit einer Flüssigkeit in einem Behälter, dessen Boden durch das zu behandelnde Teil gebildet wird. Sie ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des Teiles oder Musters liegenden Seitenwand, einem dem Teil oder Muster gegenüberliegenden, mit der Seitenwand zusammenhängenden und eine Öffnung aufweisenden Deckel und einem Antrieb, der den Behälter um die Symmetrieachse des Teiles oder Musters mit einer solchen Geschwindigkeit in Drehung versetzen kann, daß die Flüssigkeit durch die Fliehkraft an der Seitenwand des Behälters gehalten wird.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, aus dem weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung hervorgehen. In

F i g. 1 ist ein Halbleiterkörper dargestellt, welcher mit Hilfe einer erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung behandelt wird;

F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt,

F i g. 3 in der Aufsicht.

Es sei angenommen, daß ein Halbleiterbauelement mit einer aufgebrachten Metallelektrode, ζ. Β. aus einem Gold-Halbleiter-Eutektikum, behandelt werden soll. Es kann sich beispielsweise, wie in Fig. 1, um eine Halbleiterscheibe 2 handeln, welche aus p-leitendem Silizium besteht und in welche auf der einen Flachseite eine Goldfolie mit einem geringen Antimongehalt einlegiert wurde. Durch das EinVorrichtung zum Behandeln

von rotationssymmetrischen Teilen

mit einer Flüssigkeit

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Reimer Emeis, Ebermannstadt

legieren der Gold-Antimon-Folie entsteht in bekannter Weise eine η-leitende Zone 3 in dem Halbleiterkörper, auf welcher eine metallische Elektrode 4 ruht, die im wesentlichen aus einem Gold-Silizium-Eutektikum besteht. Aus verschiedenen Gründen erscheint es nun zweckmäßig, den Rand der Elektrode abzuätzen, so z. B. zu dem Zweck, daß der Rand der im wesentlichen aus Gold bestehenden Elektrode nicht zu nahe an dem Rand des pn-Übergangs liegt, welcher die p-leitende und die η-leitende Zone des Halbleiterkörpers voneinander trennt. Dieser Rand tritt für gewöhnlich als ringförmige Linie nur wenige Mikron vom Rand der Elektrode entfernt an die Halbleiteroberfläche. Auf der η-leitenden Zone 3 ruht die Elektrode 4. Auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers kann z. B. eine Aluminiumfolie 5 einlegiert sein, welche als ohmsche Kontaktelektrode der p-leitenden Zone 2 dient.

F i g. 2 zeigt einen Behälter, welcher aus einer Seitenwand 11 und einer Deckelwand 12 besteht, welche miteinander zusammenhängen. Als Boden des Behälters dient die Halbleiterscheibe 2, welche die Elektrode 4 trägt. Der Behälter kann aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein, welcher beim Aufsetzen auf die Halbleiterscheibe flüssigkeitsdicht mit dieser abschließt. Besonders bewährt haben sich bestimmte Polymere, welche gegen die Behandlungsflüssigkeiten resistent sind, z. B. Polyäthylen oder Polytetrafluorethylen.

Die Behälterwand 11 ist weiter über das Halbleiterbauelement 2 hinausgezogen und sitzt auf dem Außenläufer 13 eines Motors auf, dessen Anker 14 z. B. auf einen Tisch aufgesetzt sein kann. Die Behälterwand 11 kann an dem Außenläufer 13 durch Preßsitz oder z. B. mit Hilfe einer Schraube befestigt sein. Der Motor 13, 14 dient als Antrieb der

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Vorrichtung. Es kann sich z. B. um einen Elektromotor verhältnismäßig hoher Drehzahl handeln, mit dessen Hilfe die gesamte Vorrichtung um die Symmetrieachse des Halbleiterkörpers in Drehung versetzt werden kann.

Wird nun in den Behälterhohlraum eine Flüssigkeit eingefüllt, so wird diese bei entsprechender Drehgeschwindigkeit durch die Fliehkraft an die Seitenwand 11 des Behälters gepreßt und bildet etwa einen Hohlzylinder. Die Innenwand dieses Hohl-Zylinders ist durch die Öffnung in der Deckelwand 12 des Behälters bestimmt, da überschüssige Teile der Flüssigkeit aus dieser Öffnung ausfließen.

Die Flüssigkeit 15 kann mit Hilfe einer Spritzflasche in die Vorrichtung eingefüllt werden, wobei diese Vorrichtung bereits eingeschaltet ist. Auf diese Weise wird vermieden, daß Flüssigkeit auf die nicht zu behandelnde Oberfläche der Elektrode 4 gelangt. Es sei angenommen, daß es sich bei der Flüssigkeit um Königswasser handelt, welches die Elektrode 4 auflösen kann. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Öffnung im Deckel und damit die Flüssigkeitsmenge 15 so bemessen, daß gerade noch der Rand der Elektrode 4 entfernt wird. Hierbei können auch gewisse Unregelmäßigkeiten des Randes der Elektrode 4 symmetriert werden. Gegebenenfalls kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung überhaupt erst ein rotationssymmetrisches Muster erzeugt werden.

Beim Einfüllen der Flüssigkeit kann die Vorrichtung bei genügend hoher Geschwindigkeit des Motors 13, 14 praktisch jede beliebige Lage einnehmen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Flüssigkeit mit Hilfe einer Spritzflasche in die kopfstehende Vorrichtung einzufüllen, so daß überschüssige Flüssigkeit nach unten in einen Auffangbehälter abfließen kann. Gegebenenfalls kann auch die Flüssigkeit erst eingefüllt werden und danach der Motor 13,14 eingeschaltet werden, worauf der Flüssigkeitshohlzylinder 15 augenblicklich entsteht.

In F i g. 3 ist die Vorrichtung in der Aufsicht dargestellt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist am Rand der Öffnung der Deckelwand 12 eine Ausnehmung 16 angebracht, welche mit Hilfe einer Klappe 17, die in Richtung des Pfeiles 18 verschoben werden kann, unterschiedlich weit offen gehalten wird. Mit Hilfe dieser Ausnehmung 16 und der Klappe 17 läßt sich der Innendurchmesser der Flüssigkeitssäule 15 genau einstellen, da die Entfernung der Klappe 17 vom Mittelpunkt der Vorrichtung die Größe des Flüssigkeitshohlzylinders 15 bestimmt.

Hierdurch ergibt sich auch die Möglichkeit, verschiedene Verfahrensvorgänge in derselben Vorrichtung durchzuführen, z. B. nach der Entfernung des Randes der Elektrode 14 mit Hilfe von Königswasser die Halbleiteroberfläche mit Hilfe einer »CP-Ätzlösung« (Mischung aus Flußsäure und rauchender Salpetersäure im Volumenverhältnis 1:1) zu ätzen, wobei nunmehr der an die Oberfläche tretende Rand des pn-Übergangs zwischen den Zonen 2 und 3 besonders leicht zugänglich ist. Man braucht in diesem Fall lediglich die Klappe 17 in einen solchen Bereich zu verschieben, daß die »CP-Ätzlösung«, welche aus Flußsäure und Salpetersäure besteht, nicht mehr ganz bis zum Rand der Elektrode 4 herankommt. Hieraus ergibt sich ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, da .nunmehr die Kontaktelektrode des Halbleiterkörpers durch die Ätzflüssigkeit nicht mehr unterätzt wird.

Für eine elektrolytische Behandlung, z. B. für das elektrolytische Ätzen oder Oxydieren einer Halbleiteroberfläche, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls verwendet werden, indem z. B. ein entsprechender Elektrolyt in den Behälter eingefüllt wird. Die Stromzuführung kann über Schleifringe erfolgen.

In F i g. 2 ist ein Schleifring 19 auf der Seitenwand 11 dargestellt, welcher an den negativen Pol der Elektrolysespannung gelegt werden kann. Er steht mit einer Metallplattierung 20 im Inneren des Gefäßes in Verbindung. Der positive Pol der Elektrolysespannung kann an den Außenläufer 13 ebenfalls mit Hilfe eines Schleifringes 21 angelegt werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, insbesondere bei der Elektrolyse, verschiedene Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Dichte übereinanderzustapeln, wobei infolge der Fliehkraft die Flüssigkeit mit der höheren Dichte sich außen befindet. Die beiden Flüssigkeiten müssen in diesem Fall nicht mischbar sein. Man kann z. B. eine organische Flüssigkeit, wie Trichloräthylen oder Tetrachlorkohlenstoff, als neutrale Flüssigkeit und einen wäßrigen Elektrolyten als aktive Flüssigkeit verwenden.

Die Drehgeschwindigkeit muß entsprechend der Größe der Flüssigkeitssäule bemessen werden. Bei Halbleiterbauelementen bis zu 25 mm Durchmesser waren Umdrehungszahlen bis 3000 Umdrehungen pro Minute ausreichend.

Aus der hohen Beschleunigung infolge der Rotation der Vorrichtung ergibt sich als weiterer Vorteil, daß bei der Behandlung entstehende Gasblasen in der Flüssigkeit, z. B. Ätzblasen, sich sehr leicht von der Halbleiteroberfläche ablösen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln von rotationssymmetrischen Teilen oder Mustern mit einer Flüssigkeit in einem Behälter, dessen Boden durch das zu behandelnde Teil gebildet wird, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des Teiles oder Musters liegenden Seitenwand, einem dem Teil gegenüberliegenden, mit der Seitenwand zusammenhängenden und eine Öffnung aufweisenden Deckel und einem Antrieb, der den Behälter um die Symmetrieachse des Teiles oder Musters mit einer solchen Geschwindigkeit in Drehung versetzen kann, daß die Flüssigkeit durch die Fliehkraft an der Seitenwand des Behälters gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem gegen Ätzflüssigkeiten widerstandsfähigen Kunststoff, insbesondere einem Polymer, besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Öffnung in der Deckelwand des Behälters veränderbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 565 765;
Zeitschrift für Metallkunde, 1924, S. 132/133.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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