DE1521728A1 - Process for polishing semiconductor crystals - Google Patents
Process for polishing semiconductor crystalsInfo
- Publication number
- DE1521728A1 DE1521728A1 DE19661521728 DE1521728A DE1521728A1 DE 1521728 A1 DE1521728 A1 DE 1521728A1 DE 19661521728 DE19661521728 DE 19661521728 DE 1521728 A DE1521728 A DE 1521728A DE 1521728 A1 DE1521728 A1 DE 1521728A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crystals
- etching solution
- polishing
- semiconductor crystals
- chemical etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02024—Mirror polishing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23F3/00—Brightening metals by chemical means
- C23F3/04—Heavy metals
- C23F3/06—Heavy metals with acidic solutions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02002—Preparing wafers
- H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
- H01L21/02008—Multistep processes
- H01L21/0201—Specific process step
- H01L21/02019—Chemical etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Weting (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
zur Eingab· vom l'J. März I966 VA. Namid.Anm. DOW CORNING CORPORATION,to input · from l'J . March 1966 VA. Namid, Ann. DOW CORNING CORPORATION,
MIDLAND, MICHIGAN 48641, UNITED 3TATES OP AMERICAMIDLAND, MICHIGAN 48641, UNITED 3TATES OP AMERICA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen von Halbleiterkristallen und insbesondere auf Verfahren zum Erzielen von Kristalloberflächengüten, die sioh für hochwertige Halbleite rvorrichtungen eignen, wie z. B. Sonnenzellen, Dioden und Transistoren für elektronische Schaltungen.The present invention relates to methods of manufacture of semiconductor crystals and, in particular, on methods for achieving crystal surface qualities that are suitable for high-quality semiconductors rvorrichtungen are suitable, such. B. solar cells, diodes and transistors for electronic circuits.
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen werden häufig kleine Blöcke oder Abschnitte aus Kristall in Form von Kuben, Platten und Scheiben verwendet. Diese Blöcke oder Abschnitte werden im allgemeinen aus einem größeren Kristall herausgeschnitten. Vor ihrer Verwendung müssen die Oberflächen dieser Abschnitte vergütet werden, damit eine glatte, spiegelartige, nahezu vollkommenäe Oberfläche entsteht, jlin Problem, das den in dieser Technik Bewanderten wohl bekannt ist, ist da- der Entfernung von Oberflächenbeschädigungen, die durch die mechanische Behandlung der Halbleitermaterialien verursacht werden. Jiinc ,solche Beschädigung wird durch das Schneiden, Sägen und durch Läppvorgänge hervorgerufen, die zum Herstellen der Einheiten aus kristallinem Material der zweckmäßigen Größe, Dicke und geometrischen Form für die Herstellung der Vorrichtungen notwendig sind. Zum Erzielen einer arbeitsfähigen Vorrichtung müssen die Halbleitereinheiten auf irgendeine V/eise behandelt werden, um alle fremden Verschmutzungen und beschädigt ^qh-iah^n, y;on ihren Oberflächen zu entfernen. BAD ORIGINAL 909824/1193Small blocks or sections of crystal in the form of cubes, plates, and disks are often used in the manufacture of semiconductor devices. These blocks or sections are generally cut from a larger crystal. Before they can be used, the surfaces of these sections must be tempered so that a smooth, mirror-like, almost perfect surface is produced. A problem that is well known to those skilled in this art is the removal of surface damage caused by the mechanical treatment of the semiconductor materials caused. Jiinc, such damage is caused by the cutting, sawing, and lapping operations necessary to make the units of crystalline material of the appropriate size, thickness, and geometric shape for making the devices. In order to achieve a working device, the semiconductor units must be treated in some way to avoid all foreign contamination and damage ^ qh-iah ^ n, y ; on their surfaces to remove. BAD ORIGINAL 909824/1193
Gemäß dem Stand der Technik wird der Halbleiter geläppt, mechanisch poliert und dann in dem Reaktor vor dem Auftrag geätzt, um besQhär digte Abschnitte zu entfernen. Bei Läppvorgängen z. B. entspricht die beschädigte Schicht ungefähr dem halben Durchmesser der Partikelgröße des verwendeten Schleifmittels. Bei Verwendung von Aluminiumoxj/d mit 2000 mesh zum Läppen hat die beschädigte Schicht eine Dicke von etwa 5 Mikron. Durch mechanisches Polieren wird ein Teil dieser Fläche entfernt und der Abschnitt wird dann mit einem chemischen Ä'tzmaterial behandelt, das im allgemeinen eine Mischung aus Salpetersäure und Fluorwasserstoffsäure enthält und gegebenenfalls solche Zusätze wie Essigsäure, Brom, Jod, Natriumbichromat, Oxyde des Stickstoff?, Silber- oder Quecksilbernitrate und selbst organische Verbindungen, die gelegentlich als Netzmittel verwendet werden. Im allgemeinen geht die A'tzreaktion sehr schnell vor sich und ist schwierig zu steuern.According to the prior art, the semiconductor is lapped, mechanically polished and then etched in the reactor prior to application to obtain customization remove finished sections. When lapping z. B. the damaged layer is approximately half the diameter of the particle size the abrasive used. When using aluminum oxy / d with 2000 mesh for lapping, the damaged layer is about 5 microns thick. Mechanical polishing becomes part of this Area is removed and the section is then etched with a chemical etchant treated, which is generally a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid and possibly additives such as acetic acid, bromine, iodine, sodium dichromate, oxides of nitrogen? Silver or mercury nitrates and even organic compounds that are occasionally used as wetting agents. In general the reaction is very quick and difficult to control.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung eines verbesserten Verfahrens zum Polieren von Halbleiterkristallabschnitten. An object of the present invention is to provide an improved method for polishing semiconductor crystal sections.
Eine weitere Aufgabe ist die Ausbildung eines Verfahrens zum Polieren von Halbleiterkristallabschnitten, bei dem weder ein mechanisches Läppen noch Polieren erforderlich ist.Another object is to develop a method for polishing of semiconductor crystal sections that do not require mechanical lapping or polishing.
Zur Lösung dieser und weiterer Aufgaben wird durch dio vorliegende Erfindung eine verbesserte Ätztechnik vorgesehen, die von den nut "einer Oxydation-Reduktion-Reaktion verbundenen Mechanismen Gebrauch maoht. Hierdurch herden Materlalschichton von einer Halbleiteroberfläche entfernt. Ein mechanisches Läppen oder Polieren 1st uichu jv- To achieve these and other objects, the present invention provides an improved etching technique which makes use of the mechanisms associated with an oxidation-reduction reaction. This removes material layers from a semiconductor surface .
909824/1193909824/1193
BAD ORIGINAL j -BAD ORIGINAL j -
forderlich und einfache Ätzlösungen, die man bis heute als ungeeignet für solche Arbeiten angesehen hat, haben sich als praktisch für die Verwirklichung der Erfindung herausgestellt. Grundsätzlich beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß der Aufbau einer im wesentlichen laminaren Strömung der Ä'tzlösung über die Oberfläche der Halbleiterkristalle zu einer Vervollkommnung der Oberflächen führt, die sich mit den allerbesten Verfahren messen kann.Required and simple etching solutions that are considered unsuitable to this day for such work has been found to be practical for practicing the invention. Basically based the invention based on the knowledge that the structure of an essentially laminar flow of the etching solution over the surface of the semiconductor crystals leads to a perfecting of the surfaces, that can compete with the very best processes.
Die folgende Beschreibung dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung und wird im £usarurnenhang mit der Zeichnung gegeben. Dabei ist:The following description serves to further explain the invention and is given in the appendix with the drawing. Where:
Fig. .1 eine perspektivische Ansicht einer typischen Scheibe aus einei.i Halbleitermaterial nach dein Schneiden und vor der Behandlung undFig. 1 is a perspective view of a typical disk from an i.i. Semiconductor material after cutting and before treatment and
Pig. 2 eine teilweise sciiematioche Ansicht in perspektivischer Darstellung eiii3S crfiniungsge.naß ausgebildeten Bearbeitungstanks, au 5 J-am zum Freilegen innerer Teile ein Stück herausgebrochen ist.Pig. Figure 2 is a partially sciiematioche view in perspective Eiii3S crfiniungsge.wet formed processing tanks, a piece broken out of 5 J-am to expose inner parts is.
Fig. 1 zeigt ο ine Scheibe 11 aus Halbleiterkristallmaterial, v/ie z. 3. Silizium oder Germanium. Beim Ausschneiden der Scheibe aus einem größeren Kristall wurde, die Oberfläche -ler Scheibe durch Sägestriche 12 verioi'bon.Fig. 1 shows ο ine disk 11 made of semiconductor crystal material, v / ie z. 3. Silicon or germanium. When cutting the disc out of a larger crystal was made, the surface of the disc by saw marks 12 verioi'bon.
Gemäß /L:r vorli jjenJ.jn Erfindung ..er-lan Scheiben 11 oder Rohstücke für Solar- οΛ-ar 3onnenzellen in iineii Tank Iy (Fig. 2) gesetzt, der aus je-lon gejij^oten Material begehen kann, das mit der zu verwendenden ät:: lösung chemisch nicht reagiert. In den Tank Ij5 ragt eine lreli"'::~'e ..-^1Ij -;-4, "Ie von einoi.: rotor Ib orljr dergleichen angetrie-According to / L: r vorli jjenJ.jn invention ..er-lan discs 11 or blanks for solar οΛ-ar 3onnencells placed in iineii tank Iy (Fig. 2), which can be made from je-lon gejij ^ oten material that can commit does not react chemically with the ät :: solution to be used. In the tank Ij5 protrudes an lreli "':: ~' e ..- ^ 1Ij- ; -4," Ie of einoi .: rotor Ib orljr like driven-
ben wird. An oder in der Nähe des unteren Endes der Welle ist ein Flügelrad 17 befestigt. Das Flügelrad enthält mehrere horizontale Schaufeln 18 und mehrere vertikale Schaufeln 19, die vertikal unter den horizontalen Schaufeln verlaufen. Jedoch sollte es einleuchten, daß auch Flügelräder mit anderen Formen xvirkungsvoll verwendet v/erden können.will practice. At or near the bottom of the shaft is a Impeller 17 attached. The impeller contains several horizontal blades 18 and several vertical blades 19, which are vertically below run along the horizontal blades. However, it should make sense that impellers with other shapes can also be used effectively can.
Der Tank ist bis zu einem Pegel oberhalb des Flügelrades 17 mit einer Ätzlösung, wie HF:HNO-. oder anderen bekannten /itzlösungen gefüllt. Das Flügelrad wird mit langsamen bis mäßigen Geschwindigkeiten gedreht und ergibt damit eine im wesentlichen laminare Strömung über und um die Halbleiterscheiben bzw. die Rohstücke für die Solaroder Sonnenzellen. Die Scheiben oder Rohstücke können sich frei mit der Lösung drehen. Eine tpyische Geschwindigkeit für ein Flügelrad in einem Tank mit einem Durchmesser von 30,5 cm liegt bei etwa 40 Umdrehungen pro Minute. Abwandlungen dieses Verfahrens wurden mit unterschiedlichem Erfolg versucht. Ein Einlegen der Scheibe in eine statische Lösung erzeugte Probleme beim Steuern der Reaktion und lieferte bestenfalls sehr schlechte Oberflächen. Es wurde gefunden, daß die Reaktion zwischen der Ätzlösung und dem Halbleiter in manchen Fällen so langsam war, daß auf der Oberfläche ein Oxidüberzug vorblieb. In anderen Fällen verlief sie so rasch, daß ein thermischer Weglauf jede vernünftige Steuerung des Prozesses verhinderte. Ultraschal !schwingungen zeigten einige Vorteile gegenüber statischen Lösungen. Aber auch sie führten zu einer ziemlich ahlechten Oberfläche. Eine Befestigung der Halbleiterscheiben an einer Welle oder ein?;.-. Paddel und Drehen der Welle oder des Paddels in den Xtz.lösungen führten zu einer erkennbaren Spur des Flusters 'ler Flüssigkeitsströmung, da einige Flächen der Scheibe stärker al.3 andere anbeutst um-lon.The tank is up to a level above the impeller 17 with a caustic solution such as HF: ENT. or other known / itzlösungen filled. The impeller is rotated at slow to moderate speeds and thus results in an essentially laminar flow over and around the semiconductor wafers or the blanks for the solar or solar cells. The disks or blanks can rotate freely with the solution. A typical speed for an impeller in a 30.5 cm diameter tank is about 40 revolutions per minute. Modifications to this procedure have been attempted with varying degrees of success. Placing the disk in a static solution created problems in controlling the reaction and, at best, provided very poor surfaces. It was found that in some cases the reaction between the etching solution and the semiconductor was so slow that an oxide coating remained on the surface. In other cases it was so rapid that thermal runaway prevented any reasonable control of the process. Ultrasonic vibrations showed some advantages over static solutions. But they too led to a pretty bad surface. An attachment of the semiconductor wafers to a shaft or a?; .-. Paddling and turning the shaft or the paddle in the Xtz solutions led to a noticeable trace of the flow of fluid, since some surfaces of the disk are more pronounced than others.
909824/1193 BAD ORIGINAL909824/1193 BATH ORIGINAL
Statische Scheiben in einer sich bewegenden Lösung führten auch zu Strömungsmustern oder zu einem unregelmäßigen Ätzen an den Kanten der Scheiben oder Rohstücke.Static disks in a moving solution also fed Flow patterns or irregular etching on the edges of the disks or blanks.
Verschiedene Arten von Rührscheiben und -propellern wurden untersucht. Man fand zwei bestimmende Merkmale. Die Drehgeschwindigkeit muß ausreichen., um in der Ätzlösung Konvektionsströrne zu vermeiden und um die Scheiben in konstanter Bewegung zu halten. Bei Konvektionsströmen entstanden über den Halbleiterscheiben örtliche Temperaturunterschiede und diese führten infolge der verschieden starken Ätzung zu Oberflächenschwankungen. Die Drehgeschwindigkeit muß aber auch genügend niedrig liegen, um eine minimale Turbulenz sicherzustellen. Das heißt, daß über den Halbleiteroberflächen eine im wesentlichen laminare Strömung aufrechterhalten werden muß. Diese Geschwindigkeit hängt natürlich von der Form und Größe des Rührflügels und dec Tanks und dem Abstand zwischen dem Rührflügel und dem Tank ab.Various types of impeller disks and propellers have been investigated. Two defining features were found. The speed of rotation must be sufficient to avoid convection currents in the etching solution and to keep the discs in constant motion. With convection currents Local temperature differences arose over the semiconductor wafers and these resulted from the different strengths Etching to surface fluctuations. But the speed of rotation must also be low enough to ensure minimal turbulence. That is, over the semiconductor surfaces a substantially laminar flow must be maintained. This speed depends of course on the shape and size of the impeller and dec tanks and the distance between the impeller and the tank away.
Verschiedene Modifikationen und Variationen der Erfindung sind möglich und ergeben sich für Fachleute. Deshalb leuchtet es ein, daß die >irfinduns im Rahmen 'ler beifolgenden Ansprüche auch anders ausgeübt v/erden kann als dies im einzelnen besehrieben wurde.Various modifications and variations of the invention are possible and arise for professionals. It is therefore clear that the "irfinduns" also exercised differently within the framework of the following claims can be grounded as this has been described in detail.
P a tentansprüche : Patent claims:
BADBATH
909824/1193909824/1193
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US45479665A | 1965-05-11 | 1965-05-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1521728A1 true DE1521728A1 (en) | 1969-06-12 |
DE1521728B2 DE1521728B2 (en) | 1970-02-12 |
Family
ID=23806130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661521728 Pending DE1521728B2 (en) | 1965-05-11 | 1966-05-03 | Process for chemical polishing of semiconductor crystals |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH469103A (en) |
DE (1) | DE1521728B2 (en) |
GB (1) | GB1114609A (en) |
NL (1) | NL6606411A (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4838494A (en) * | 1971-09-18 | 1973-06-06 |
-
1965
- 1965-12-29 GB GB5508265A patent/GB1114609A/en not_active Expired
-
1966
- 1966-05-03 DE DE19661521728 patent/DE1521728B2/en active Pending
- 1966-05-11 CH CH684466A patent/CH469103A/en unknown
- 1966-05-11 NL NL6606411A patent/NL6606411A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6606411A (en) | 1966-11-14 |
DE1521728B2 (en) | 1970-02-12 |
GB1114609A (en) | 1968-05-22 |
CH469103A (en) | 1969-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010029741A1 (en) | Method for producing silicon wafers and silicon solar cell | |
DE2819420A1 (en) | PROCESS FOR SAWING A HARD SINGLE CRYSTAL BLOCK INTO DISCS | |
DE2826329A1 (en) | METHOD OF ETCHING HOLES | |
DE2007865C2 (en) | Method and apparatus for polishing a silicon surface | |
DE1216651B (en) | Process for the polishing removal of monocrystalline semiconductor bodies, in particular semiconductor wafers | |
DE1521728A1 (en) | Process for polishing semiconductor crystals | |
DE4102484A1 (en) | METHOD FOR THE PRODUCTION OF METAL DISC AND THE USE OF SILICONE DISC | |
GB1170070A (en) | Method of and Apparatus for Etching a Metallic Printing Plate | |
DE1199098B (en) | Process for the etching of essentially single-crystal semiconductor bodies | |
AT241539B (en) | Method for the polishing removal of monocrystalline semiconductor bodies, in particular semiconductor wafers | |
DE10302611A1 (en) | Polished semiconductor wafer used in the production of an electronic component has a front side and a rear side with a maximum deviation of planarity of the rear side from the ideal plane lies in the region | |
DE1521975C (en) | Process for thin etching of silicon wafers | |
AT229911B (en) | Process for the etching of essentially single-crystal semiconductor bodies | |
DE2237825C3 (en) | Process for cleaning sawn semiconductor wafers and its use for cleaning silicon wafers | |
DE1803406C3 (en) | Process for etching semiconductor wafers and using this process | |
AT324435B (en) | METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR COMPONENTS | |
AT241540B (en) | Method for the polishing removal of monocrystalline semiconductor bodies, in particular semiconductor wafers | |
DE2708322A1 (en) | Thin silicon foil mfr. - by etching a slice esp. using mixt. of nitric, acetic and hydrofluoric acids | |
DE102021132180A1 (en) | SEMICONDUCTOR STRUCTURE WITH ONE OR MORE SUPPORT STRUCTURES | |
DE1546031C (en) | Solution for chemical polishing of silicon wafers | |
DD270851A3 (en) | Process for in-process characterization of substrate crystals and crystal disks of CdTe, (Cd, Zn) Te, Cd (Te, Se) | |
DE2214197C3 (en) | Process for etching semiconductor wafers containing PN junctions | |
DE1096502B (en) | Process for the production of semiconductor arrangements with a single crystal base | |
DE2320168A1 (en) | METHOD OF ETCHING EXCEPTIONS | |
DE1114938B (en) | Process for the simultaneous production of several flat semiconductor arrangements, in particular high frequency transistors with the thinnest possible collector zones |