-
"Verfahren zur elektrolytischen Behand-lung von Teilen" Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Behandlung von Teilen sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Die Erfindung sieht vor, daß.die Teile während der Behand-
lung
in der Lösung durch Unterdruck an einer Haltevorrich-
tung gehaltert
werden.
-
Bei den Teilen handelt es sich meist um als Proben bezeich- nete
Halbleiterscheiben oder um Körper aus anderen Ma- terialien, deren Oberfläche
in einer Lösung behandelt bzw.
mit einer Substanz beschichtet werden
soll.
-
Die elektrolytische Abscheidung von Stoffen, bzw. die
anodische Oxydation findet auf vielen Gebieten Anwendung, unter
anderem
auch in der Halbleitertechnik. Beispielsweise zur Ge-
winnung einer Oxydschicht
auf Siliziumscheiben wird die Probe
in :ine
Blektrolytlösung eingebracht und mit einem als
Anode dienenden Kontakt
verbunden. Zwischen die als Anode
geschaltete Probe und eine weitere in der
Blektrolytlösung befindliche Gegenelektrode wird dann eine Spannung ange-
legt.
Der durch Dissoziation entstehende Sauerstoff rea-
giert an der Anode.
In anderen Fällen wird eine Probe mit einer Metallschicht, beispielsweise
mit Platin versehen.
Dazu wird eine Platinlösu-% verwendet, aus der
bei Anlegung einer Spannur m Platinionen zur Probe wandern und sich
dort
als dünne Platinschicht abscheiden. Die Zahl solcher
Beispiele für
die Anwendung der elektrolytischen Abscheidung ließe sich beliebig fortsetzen.
-
In vielen Fällen, auch in der Halbleitertechnik soll nur ein bestimmter
Bereich des Halbleiterkörpers, beispielsweise einer Halbleiterscheibe in der
Blektrolytlösung beschichtet
werden. Zu diesem Zweck wurde
der Halbleiterkörper bisher meist
an einer gleichzeitig als elektrischen
Anschluß dienenden,
metallischen Klammer befestigt. Die Teile der Halbleiter-
Scheibe,
die in der Blektrolytlösung nicht beschichtet wer-
den sollen und die
metallische Anschluß- und Befestigungs-
klammer werden mit einem Schutzlack
versehen; anschließend
wird diese Vorrichtung als Anode in die
Blektrolytlösung eingetaucht.
Es hat sich erwiesen, daß
Lacke oft eine nur unzureichende
Abdeckung der Halterklammer
ergeben und sich somit ein
großer Teil der zur Anode wandernden, elektrisch
geladenen
Teilchen an der Klammer entladen oder an Teilen der Halb-
leiterscheibe,
an denen keine Reaktion erfolgen sollte. Es
zeigte sich, daß die gänzliche
Unterdrückung einer unerwünschten Rückwirkung zwischen Elektrode und Elektrolyt
meist
unmöglich war. Außerdem war bei einer derartigen Anordnung
der
Übergangswiderstand an der Elektrode undefiniert und an
den verschiedenen
Stellen der Probe unterschiedlich groß.
Diese örtlich verschiedenen und nicht
kontrollierbaren Über-
gangswiderstände verhindern eine gleichmäßige Schichtab-Scheidung,
so daß aufgrund der örtlich unterschiedlichen Stromdichte eine Schicht
auf der Probe abgeschieden oder ge-
bildet wird,, die in ihrer Dicke
ungleichmäßig ist. Es wur-
den zur Halterung der zu behandelnden
Proben auch bereits
in Kunststoff eingearbeitete Metallklammern verwendet,
doch
konnten auch hier Mängel nicht vermieden und eine
gleichmäßige Stromverteilung
auf dem zu beschichtenden
Halbleiterkörper nicht. erzielt werden.
-
Es wird nun vorgeschlagen, ein Röhr zu verwenden, das an seinem,
während dem Abscheideprozess aus der Elektrolyt-
lösung herausragenden
Ende an eine Pumpe oder Saugvorrichtung
angeschlossen wird, während das andere,
gleichfalls offene
Ende des Rohres eine Verbreiterung
in Form eines plan ge-
schliffenen Wulstes aufweist. An dieses, mit einem
Metall-Belag bedeckte Rohrende wird die zu beschichtende Probe
angesaugt
und dadurch in der Elektrolytlösung gehaltert.
.Im Rohrinneren führt
ein Zuleitungsdraht von dem Metallbelag derart nach auß n,
daß die Zuleitung vollständig durch
das Rohr vor der Elektrolytlösung
geschützt wird. Das
Rohr besteht aus einem gut isolierenden, gegen Chemika-
lien
beständigen Material, vorzugsweise aus !las, Polytetrafluoräthylen (Teflon)
oder aus einem anderen geeig-
neten Kunstoff. Die erfindungsgemäße
Haltevorrichturig, bei
der die im Elektrolyten zu behandelnde Probe mit
Hilfe
des im Halterohr herrschenden Unterdrucks festgehalten
wird,
hat gegenüber den bisher bekannten Anordnun;=en einige wesentliche Vorteile.
Da neben der Probe nur das Druck-
roter mit der glektrolytlösung
in Berührung kommt, ist eine
Rückwirkung zwischen dem Elektrolyten
und der Elektrode
ausgeschlossen. Durch den flächenhaften Kontakt ist an
allen
Stellen der Probe eine gleichmäßige Stromdichteverteilung und damit
an allen Stellen eine gleichmäßige Beschich-
tung gewährleistet.
Der Unterdruck mit dem die Probe, bzw.
die Halbleiterscheibe an
dem Druckrohr gehaltert wird, kann in weitem Maße geändert werden, wodurch
auch der Übergangs-
widerstand zwischen der Probe und dem flächenhaften
Metall-
kontakt variiert wird. Somit kommt
bei der elektrolytischen
Schichtabscheidung zu den Parametern Zeit
und elektrischen
Größen noch der variable Übergangswiderstand
hinzu. So er-
möglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine genaue,
leicht
kontrollierbare und beeinflussbare Schichtabscheidung.
-
Die Erfindung soll noch anhand zweier Ausführungsbeispiele
näher
erläutert werden.
-
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung an der eine Probe befestigt
werden
kann, während bei dem Druckrohr nach Figur 2 und 3
gleichzeitig
sechs Proben befestigt werden können.
-
Figur 1 zeigt das Druckrohr 1 im Schnitt. Von außen wird in
das Rohr ein Kontakt 2 eingeführt, der beispielsweise
in das aua Glas
bestehende Rohr eingeschmolzen wird. An
den Kontakt ist ein im Rohr
verlaufender Zuleitungsdraht 3
befestigt, der zur Öffnung 4 im Rohr
führt und dort in den
Wulst 5 des Rohres eingeschmolzen oder anderweitig
einge-
lassen ist. Die Oberfläche des Wulstes 5 wird zusammen
mit
der eingeschmolzenen Drahtzuführung plan geschliffen und
dann
in einer Iiochvakuumaufdampfanlage mit einem Metall 6,
beispielsweise
mit Platin beschichtet. An diese plane Ober-
fläche wird dann
die im Elektrolyten zu beschichtende Probe
angelegt und
über den zur Pumpe führenden Rohrstutzen 8
angesaugt. Die Probe liegt
dann eben und fast auf der Kontaktfläche,@so daß der Übergangswiderstand
sehr klein bleibt
In Figur 2 und 3 wird in der Ansicht und im Schnitt
noch
eine weitere haltevorrichtung gezeigt, bei der als vorteil-
hafte
Weiterbildung der bisher beschriebenen Anordnung das
Druckrohr anstelle einer
Befe$tigungsstelle für die im
Elektrolyten zu behandelnde Probe sechs Stellen
5A bis 5F
vorgesehen sind. Diese sechs Befestigungsstellen, in Form
von
wulstartig endenden Rohrstutzen sind radial angeordnet.
Werden an diese
Anschlußstellen sechs Proben durch Unter-
druck befestigt, so wird
im Elektrolyten vorteilhafterweise eine ringförmige Gegenelektrode vorgesehen,
die die Hal-
tevorrichtung umgibt. Auf diese Weise können
gleichzeitig
sechs Proben, beispielsweise sechs Halbleiterscheiben
in
einer Elektrolytlösung behandelt werden. Teile der Halb-
leiterscheibe,
die nicht beschichtet oder oxydiert werden
sollen, können auch bei
dieser Vorrichtung durch Lacküber-
züge geschützt werden. Am besten
macht man die Wulste der
Rohrstutzen gleich groß wie die zu behandelnden Halbleiter-
scheiben,
andernfalls wird man die überstehenden Teile bei
der Behandlung im Elektrolyten
durch Lacküberzüge schützen.
Selbstverständlich kann
auch jede andere Zahl von Anachlußatutzen an dem Druckrohr
angebracht sein, wichtig
ist, daß die Scheiben an lem möglichst
großflächigen und
planen Metallkontakt durch Unterdruck gehaltert
werden, ohne daß irgendwelche Schraub- oder Spannverschlüsse
notwendig
wären. Neben der ringförmigen Anordnung mehrerer Befesti-
gungsstellen
sind andere geometrische Anordnungen der ver-
schiedenen Befestigungsstellen,
beispielsweise deren An-
ordnung in Form eines Vielecks denkbar.