DE1571154C - Verfahren zum Herstellen einer Mesa Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mesa-Halbleiteranordnung, bei dem die Oberfläche eines Hälbleitefkriställs am Ort der zu erzeugenden Mesa mit einer Schicht aus ätzfestem Stoff bedeckt, dann die nicht von dieser Ätzmaske bedeckte Halbleiteroberfläche so lange abgeätzt wird, bis eine Mesa entstanden ist, und daß dann die Ätzmaske von der Halbleiteroberfläche wieder entfernt wird.

Solche Verfahren sind in der Halbleitertechnik üblich. Unter dem Begriff »Mesa« versteht inan einen tischartigen Vorsprung des Halbleiterkörpers, in welchem man im Interesse kleiner Kapazitäten die aktiven Teile der Halbleiteranordnung, insbesondere deren pn-übergänge, unterbringt. Die Herstellung einer solchen Mesa erfolgt gewöhnlich durch lokalisiertes Ätzen, wozu man eine Ätzmaske benötigt. Diese Ätzmaske besteni aus einer definierten Schiqht ätzfesten.Materials, das deü von ihm bedecken Teil der Halbleiteföberfläctie gegen den Zugriff des Ätzmittels schützt. Nach Abschluß def Mesaätzurig wird die Ätzmaske wieder von der Halbleiteroberfläche entfernt.

Es ist nun arigestrfebt, eine Ätzmaske zu Verwenden, die leicht und in definierter Weise aufzubringen ist und die so fest auf der. Unterlage haftet, daß es nicht zu einem auf Griirid von Kapillärkräften begünstigten Unterätzen def Maske kommen kann. Mit dieser Aufgabe befaßt Sich die Erfindung.

Erfindungsgemäß wifd zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß als Ätzmaske eine Schicht aus einem einen Schmelzpunkt von 74 bis 76° C und eine Penetration von 40 bis 45 mm/10 aufweisenden mikrokristallinen Wachs unter Verwendung einer mit einem Bedampfungsfenster versehenen Bedampfungsmaske auf die bei einer Temperatur von mindestens 600⁰C im Hochvakuum getemperte Halbleiteroberfläche bei einem Druck von höchstens 5 · 1Ö~⁶ Torr und bei Zimmertemperatur aufgedampft wird.

Durch die von der Erfindung vorgeschlagene Temperung des Halbleiterkörpers im Hochvakuum wird die Haftfestigkeit der Wachsschicht erheblich verbessert. Dies gilt insbesondere auch für die Verwendung von Germanium als Halbleitermaterial. Das einen Schmelzpunkt von 74 bis 76° C und eine ίο Penetration von 40 bis 45 mm/10 (siehe Deutsche Normen DIN 51804, April 1959) aufweisende mikrokristalline Wachs wird bei einem 5-10-⁵Torr nicht überschreitenden Väkuumdruck auf die auf Nbrmaltemperatur befindliche Germaniumoberfläche — zweckmäßig in einer Stärke von etwa 1 μηι — aufgedampft. Nach erfolgter Bedampfung wird die Germaniumoberfläche mit einer Lösung von 30prozentigem H₂O₂ behandelt, bevor man die Mesaätzüng, z. B. mit CP₄ oder einem Phosphorsäuregemisch, vornimmt. Dann wird die Wachsschicht mit einem Lösungsmittel, z. B. Xylol oder Trichloräthylen, entfernt.

Zur Begrenzung der Wachsschicht auf der Halbleiteroberfläche dient eine Bedampfungsmaske. Wegen der Empfindlichkeit der Wachsschicht gegen mechanische Verletzungen empfiehlt es sich, die Bedampfungsmaske in def aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Weise auszugestalten. Die Bedeutung der Bezugszeichen stimmt in allen Figuren überein. Der in einer Halterung 1 insbesondere durch Ansaugen befestigte Halbleiterkristall 2, insbesondere Germaniumkristall, wird durch eine aus Metallfolie bestehende Maske 3 abgedeckt. Zu diesem Zweck ist die Kristallhalterung 1 mit eineni Oberteil 4 verbunden, wobei die Verbindung über einen Distanzhalter 5 hergestellt ist. Die Maske 3 ist zwischen dem Distanzhalter 5 und der Kristallhalterung an einer Randseite eingespannt und im übrigen über den sogenannten Niederhalter? — einer mittels Schrauben und Federn 6,6' am Oberteil 4 befestigte durchbohrte Platte oder gespannte durchlöcherte Folie — am Oberteil 4 unmittelbar oberhalb des Halbleiterkristalls 1 verbunden. Der Oberteil 4 und die Kristallhalterung 1 sind derart zueinander und zur Maske justiert, daß die Maske 3, ohne daß ihre öffnungen bedeckt werden, ah die Oberfläche des Halbleiterkristalls 2 gedruckt werden kann.

Wie in Fig.. 2 dargestellt, soll während des Aufdampfens der WäcHsschicht8 die Maske 3 mit dem Bedampfungsfenster F über die Niederhalter 7 durch senkrecht zur Halbleiteroberfläche gerichtete Federkraft gegen diese gedrückt werden. Beim Entspannen der Federn nach.erfolgter Bedampfung hebt sich die Maske selbsttätig und senkrecht von der HaIblederoberfläche ab. Auf Grund der abgerundeten Ränder der Maske 3 am Bedampfungsfenster F bleiben ■ außerdem definierte Randstreifen A, A' der im Fenster F freiliegenden Halbleiteroberfläche gegen den in Pfeilrichtung von der Bedampfungsquelle herströmenden Wachsdampf abgeschattet. Beim Abheben der Maske 3 tritt also keine Verletzung der Wachsschicht 8 auf.

Gewöhnlich muß die herzustellende Mesa zu bereits auf der Halbleiteroberfläche vorhandenen Markierungen, z. B. aufgebrachten Elektroden, koordiniert werden. Dann empfiehlt sich die in Fig. 3 dargestellte Anordnung als Maske fur die Erzeugung der Wachsmaske 8.

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Der aus einer metallischen Grundplatte bestehende Niederhalter 7, z. B. eine feste Scheibe, weist kon- und mit Saugkanälen 9 versehene Kristallhalter 1 zentrisch zu den in der Maske 3 angeordneten Fenhält die zu behandelnde Halbleiterscheibe 2 bei Be- stern F angeordnete Ausnehmungen auf, die etwas tätigung einer an die Saugkanäle9 angeschlossenen größer als die Fenster/⁷ sind. Der Niederhalter7 Vakuumpumpe in definierter Lage fest. Der Ober- 5 ist mittels Gleitstifte 12 in Gleitführungen des Oberteil 4 ist mittels zweier Distanzstücke 5 und einiger teils 4 absenkbar gehaltert. Zur Kontrolle der Ju-Befestigungsbolzen 10 mit der Kristallhalterung 1 stierung dient ein optisches Gerät 13.
verbunden. Diese Verbindung ist jedoch derart, daß Nach erfolgter Justierung der Maske 3 auf dem zum Zwecke der Justierung eine relative seitliche Halbleiterkristall 2 wird die in den Figuren darge-Verschiebung zwischen der Kristallhalterung 1 und io stellte Anordnung entsprechend der Lehre der Erdem an ihr befestigten Halbleiterkristall 2 einerseits findung getempert und nach Abkühlung die Wachsund dem Oberteil 4 nebst der über den einen Ab- bedampfung wie oben beschrieben vorgenommen. Standshalter 5 mit dem Oberteil 4 verbundenen Be- Danach wird der abgesenkte Niederhalter gelöst und dampfungsmaske 3 andererseits möglich ist. Ober- der mit der Wachsmaske versehene Halbleiterteil 4 und Kristallhalterung 1 bzw. die Abstands- 15 kristall 2 aus der die Bedampfungsmaske bildenden halter 5 sind mit Paßflächen versehen, derart, daß Apparatur herausgenommen. Dann wird die Mesaeine definierte Verschiebung zwischen der Halte- ätzung mit einem der üblichen flüssigen Ätzmittel rung 1 und dem Oberteil 4 und damit auch zwischen vorgenommen. Der erzielte Vorteil der Erfindung dem in definierter Lage gehalterten Halbleiterkri- ist in einer besonders definierten Formgebung der stall 2 möglich ist. Die Bolzen 10 mit den ihnen auf- 20 erhaltenen Mesaberge zu suchen, die sich wiederum gesetzten Schrauben 11 dienen zur Festhaltung einer in definierten Eigenschaften der erhaltenen Halbeingestellten Lage. leitervorrichtungen, insbesondere Mesatransistoren,

Die Bedampfungsmaske 3 besteht aus einem recht- äußert. Er ist besonders dann gewährleistet, wenn eckigen Stück einer Folie aus hitzebeständigem zudem für eine definierte Justierung der Ätzmaske Metall mit einer Stärke von etwa20μΐη und ist mit 25 gesorgt wird, wozu die in Fig. 3 dargestellte Andern Querschnitt und der Lage der zu erzeugenden Ordnung sich gut eignet. Um den Halbleiter bei der Mesen entsprechenden Bedampfungslöchern ver- Justierung zu schützen, wird während der Justierung sehen. Die Maske 3 ist längs einer Rechteckseite am zwischen dem Kristall 2 und der Maske 3 eine Klarrechten Abstandhalter 5 eingespannt und macht jede sichtfolie angeordnet.

seitliche Bewegung des Oberteils 4 relativ zur Kri- 30 Soweit sich die Erfindung mit reinen Fragen des stallhalterung 1 mit. Die Maske ist außerdem zwi- Aufdampfens, insbesondere der Anwendung von sehen der Einspannstelle und dem Niederhalter 7 Hochvakuum, beschäftigt, ist auf den einschlägigen mit einem zur eingespannten Seite parallelen durch- Stand der Technik, z. B. H. Mayer: »Physik dünner gehenden und gegen den Oberteil 4 gerichteten Schichten«, Teil 1 (1950), S. 14 bis 17, oder »Metall-Knick versehen. Hierdurch und wegen der Elastizi- 35 oberfläche«, Heft 9 (1958), S. 263, hinzuweisen. Jetät des Materials der Maske 3 ist genügend Federung doch trägt dieser Stand der Technik nicht den bei gegeben, um die im übrigen lose angeordnete der Herstellung von Ätzmasken auf Halbleiterober-Maske 3 selbsttätig vom Halbleiterkristall 2 abzu- flächen aus Wachs gegebenen besonderen Probleheben, sobald der durch den herabgedrückten Nie- men, insbesondere bezüglich der Haftfestigkeit solderhalter 7 bedingte Druck weggenommen wird. Der 40 eher Schichten auf der Unterlage, Rechnung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Mesa-Halbleiteranordnung, bei dem die Oberfläche eines Halbleiterkristalls am Ort der zu erzeugenden Mesa mit einer Schicht aus ätzfestem Stoff bedeckt, dann die nicht von dieser Ätzmaske bedeckte Halbleiteroberfläche so lange abgeätzt wird, bis eine Mesa entstanden ist, und daß dann die Ätzmaske von der Halbleiteroberfläche wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzmaske eine Schicht aus einem einen Schmelzpunkt von 74 bis 76° C und eine Penetration von 40 bis 45 mm/10 aufweisenden mikrokristallinen Wachs unter Verwendung einer mit einem Bedampfungsfenster versehenen Bedampfungsmaske auf die bei einer Temperatur von mindestens 600⁰C ifii Hochvakuum getemperte Halbleiteroberfläche bei einem Druck von höchstens 5 · 10"^s Torr und bei Zimmertemperatur aufgedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedampfungsmaske nach erfolgter Bedampfung senkrecht von der Halbleiteroberfläche abgehoben wird.