DE1621532B2 - PROCESS FOR PRODUCING SHAPING INSERTS ON A MONOCRYSTALLINE SEMICONDUCTOR DISC - Google Patents

PROCESS FOR PRODUCING SHAPING INSERTS ON A MONOCRYSTALLINE SEMICONDUCTOR DISC

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DE1621532B2 DE19671621532 DE1621532A DE1621532B2 DE 1621532 B2 DE1621532 B2 DE 1621532B2 DE 19671621532 DE19671621532 DE 19671621532 DE 1621532 A DE1621532 A DE 1621532A DE 1621532 B2 DE1621532 B2 DE 1621532B2
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Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum verfahren einschließlich des Abtragens mit Luft oderThe invention relates to a method for the method including the removal with air or

Herstellen formgebender Einätzungen an einer mono- Ultraschall-Schneidverfahren zur Verfügung. Auf demManufacture of shaping etchings on a mono-ultrasonic cutting process available. On the

kristallinen Halbleiterscheibe mit mindestens einer Gebiet des chemischen Ätzens haben die VerfahrenCrystalline semiconductor wafer with at least one area of chemical etching have the method

ersten, zweiten und dritten kristallographischen Ebene vom isotropen Typ allgemein Anwendung gefunden,first, second and third crystallographic planes of the isotropic type found general application,

niedriger Ordnung, wobei die Hauptflächen der Halb- 5 bei denen die Ätzgeschwindigkeiten in allen Richtun-lower order, with the main surfaces of the half-5 at which the etching speeds in all directions

leiterscheibe in der ersten kristallographischen Ebene gen von der Startfläche aus praktisch gleichförmigConductor disk in the first crystallographic plane is practically uniform from the starting surface

liegen, durch Ätzen einer der mit einer Ätzmaske sind. Wie im folgenden eingehender erklärt wird,lying, by etching one of those with an etching mask. As will be explained in more detail below,

versehenen Hauptflächen. ermöglicht diese Technik nicht den Kontroll- oderprovided main surfaces. this technique does not allow the control or

Halbleiterbauelemente werden, gleichgültig ob sie Genauigkeitsgrad, der für die laufende HerstellungSemiconductor components, regardless of whether they have a degree of accuracy, are required for ongoing production

vom Typ des Einzelelements oder der integrierten io von Halbleiterbauelementen vorteilhaft ist.of the type of the single element or the integrated io of semiconductor components is advantageous.

Schaltung sind, allgemein aus einkristallinem Material Aus der Zeitschrift »The Sylvania Technologist«,Circuit are, generally made of single crystal material From the magazine "The Sylvania Technologist",

in Scheibenform hergestellt. Jede Scheibe liefert eine April 1958, S. 50 bis 58, ist es an sich bekannt, daßmade in disc shape. Each disc provides a April 1958, pp. 50 to 58, it is known per se that

große Zahl von Bauelementen. Sowohl beim Einzel- alkalische Ätzlösungen in unterschiedlichen kristallo-large number of components. Both in the case of individual alkaline etching solutions in different crystalloid

element als auch beim Bauelement der integrierten graphischen Richtungen verschieden stark angreifen.element as well as the component of the integrated graphic directions to different degrees.

Schaltung ist bei der Fabrikation die präzise Ent- 15 Gemäß der USA.-Patentschrift 3 041226 wird dieThe circuit is the precise design during manufacture

fernung von Teilen des Materials zu getrennten Ge- Eigenschaft des unterschiedlichen Angriffes bei derremoval of parts of the material to separate properties

raten oder zur Herstellung isolierender Schlitze oder Herstellung von Halbleiterbauelementen zur Beein-advise or for the production of insulating slots or production of semiconductor components to impair

Nuten ein wichtiger Teil des Herstellungsverfahrens. flussung der Ätztiefe verwendet.Grooves are an important part of the manufacturing process. flow of the etching depth used.

Insbesondere ist es bei dieser Herstellung wichtig, ein Die vorliegende Erfindung bezweckt jedoch nichtIn particular, it is important in this manufacture, but the purpose of the present invention is not

Minimum an Material unter präzise kontrollierten 20 die Schaffung ebenerer Böden bei Ätzlöchern, sondernMinimum of material under precisely controlled 20 creating more even floors in the case of etched holes, but rather

Bedingungen zu entfernen, um Bauelemente hoher ihr liegt die Aufgabe zugrunde, präzise und material-To remove conditions in order to build components higher it is based on the task of being precise and material-

Qualität wirtschaftlich und in gedrungener Form her- sparende Einätzungen zu Formgebungszwecken in einerQuality, economical and compact etching for shaping purposes in one

zustellen. Halbleiterscheibe herzustellen.to deliver. Manufacture semiconductor wafer.

Beispielsweise wird bei der Herstellung von Halb- Im allgemeinen wird in Verbindung mit der Erleiterbauelementen in gewissen integrierten Schaltun- 25 findung unterstellt, daß das verwendete Material eingen die notwendige elektrische Isolation zwischen kristallin ist, und die Erklärung der Erfindung wird Teilen der Schaltung innerhalb des Halbleiters durch auf ein Silicium abgestellt, das einen flächenzentrierten, Entfernung des Halbleitermaterials innerhalb vor- kubischen Kristall von der Form des Diamantgitters bestimmter Grenzen zur Herstellung partieller oder hat. Es versteht sich, daß Germanium und die Halbdurchgehender Schlitze im Halbleitermaterial voll- 30 leiter der AmBv-Gruppe von Verbindungen von im zogen. Im Fall durchgehender Schlitze durch die allgemeinen gleicher Kristallstruktur sind und daß Scheibe werden die Bauelemente der integrierten Schal- daher das Erfindungsprinzip nicht auf Silicium betung entweder durch eine vorbestimmte Anordnung schränkt ist.For example, in the manufacture of semi-conductor components in certain integrated circuits it is assumed that the material used is contained the necessary electrical isolation between is crystalline, and the explanation of the invention will be Divide the circuit within the semiconductor by placing it on a silicon, which has a face-centered, Removal of the semiconductor material within the precubic crystal from the shape of the diamond lattice certain limits to the production of partial or has. It goes without saying that germanium and the semi-continuous Slots in the semiconductor material fully conductors of the AmBv group of compounds from im pulled. In the case of continuous slots through which are generally the same crystal structure and that Disc are the components of the integrated form- therefore the principle of the invention is not based on silicon either restricted by a predetermined arrangement.

starker Metallzuführungen einschließlich der stützen- Ausgehend von einem Verfahren der eingangs an-strong metal feeds, including the supports, based on a method that was

den Zwischen Verbindungen vollzogen oder aber durch 35 gegebenen Art, wird durch die Erfindung zur Lösungthe connection between connections or by a given type becomes a solution through the invention

Anbringung isolierender Hilfsschichten. Bei einem der ihr zugrunde liegenden Aufgabe vorgeschlagen,Attachment of insulating auxiliary layers. Suggested for one of the tasks on which it is based,

anderen Verfahren, wo die Nuten nur partiell sind, daß die Halbleiterscheibe mit einer Ätzmaske versehenother methods, where the grooves are only partial, that the semiconductor wafer is provided with an etching mask

werden sie mit einem geeigneten Dielektrikum, wie wird, deren Kanten parallel zu den von der ersten (100)they will be covered with a suitable dielectric, like will, whose edges are parallel to those of the first (100)

Siliciumdioxid, aufgefüllt, die Scheibe umgedreht und und zweiten (111) kristallographischen Ebene gebil-Silicon dioxide, filled in, the disk turned upside down and the second (111) crystallographic plane formed.

das Material von der gegenüberliegenden Fläche bis 4° deten Schnittlinien verlaufen, und mit einer in an sichthe material from the opposite surface to 4 ° deten cut lines run, and with one in itself

zu einer Tiefe entfernt, die die Böden der aufgefüllten bekannten Weise das Halbleitermaterial in unterschied-removed to a depth that the bottoms of the well-known way filled the semiconductor material in different

Nuten durchtrennt. Beispiele für die vorerwähnten liehen Kristallrichtungen unterschiedlich stark _a.n-Cut the grooves. Examples of the aforementioned borrowed crystal directions vary in strength _a.n-

Arten von Herstellungsverfahren sind in den US A.-Pa- greifenden Ätzlösung, welche eine relativ hohe Ätz-Types of manufacturing processes are in the US A.

tenten 3 287 612 und 3 290 753 und im französischen geschwindigkeit in der ersten Ebene (100), eine relativtenten 3 287 612 and 3 290 753 and in French speed in the first level (100), a relative

Patent 1 417 760 beschrieben. 45 niedrige Ätzgeschwindigkeit in der zweiten Ebene (111)U.S. Patent 1,417,760. 45 low etching speed in the second level (111)

Bei Herstellungsverfahren des weiter unten ange- und eine zwischen diesen beiden Ätzgeschwindigkeiten zogenen Typs ist es wichtig und vorteilhaft, die Breite liegende mittlere Ätzgeschwindigkeit in der dritten der Isolationsschlitze zu verkleinern, um einen ge- Ebene (110) aufweist, geätzt wird. Auf diese Weise drängteren Aufbau und ein geringeres Gesamtvolu- können schmale, wohldefinierte Nuten und Schlitze men der Baueinheit zu erreichen und damit Wirtschaft- 5<> bis zur gewünschten Tiefe unter verhältnismäßig lichkeit und Wirkungsgrad zu erhöhen. Im speziellen einfachen Behandlungsbedingungen erzeugt werden, ist es wichtig, die Breite des Schlitzes auf der Geräte- Im speziellen wird in einer besonderen Ausführungsseite der Halbleiterscheibe durch ein Verfahren zu form der Erfindung eine Ätzmaske mit zueinander vermindern, das eine genaue Anordnung der Schlitz- in rechten Winkeln stehenden Maskenkanten auf einer grenzen auf der Geräteseite ermöglicht. In dieser 55 größeren Fläche einer Scheibe aus Halbleitermaterial Beschreibung bezieht sich die Geräteseite des Platt- parallel zur (lOO)-Ebene angeordnet. In diesem Fall chens auf die Fläche — gewöhnlich aus einer epitak- ist die (100)-Ebene die primäre Ätzfläche, d. h., sie tisch abgeschiedenen Schicht bestehend —, auf der hat die höchste Ätzgeschwindigkeit für das spezielle die Schaltelemente hergestellt werden, und auf der das Ätzmittel. Die orthogonal angeordneten Grenzen der Metallmuster der zwischenverbindenden Schaltung 6° Maske werden parallel zu den Schnittlinien der (Hl)-hergestellt wird. Typischerweise werden diese Schalt- Ebene mit der primären Ätzebene, der (lOO)-Ebene, elemente durch oxidmaskierte Diffusionsverfahren ge- angeordnet. Alsdann wird beim Fortschreiten der bildet, und gewöhlnich liegt die wirksame Gerätedicke Ätzung nach unten von der primären Ätzfläche aus bei 1,0 · 10~3 oder 1,3 · 10~3 cm. Es steht eine Reihe praktisch kein seitliches Ätzen gegen die exponierte von Verfahren zur Verfügung und ist auch angewandt 65 (lll)-Ebene auftreten, insofern, als das Ätzmittel so worden, um diese Art Materialentfernung in Halb- zusammengesetzt ist, daß es praktisch eine Ätzgeleiterscheiben durchzuführen. Neben den chemischen schwindigkeit Null darauf hat. Indessen werden bei Ätzverfahren stehen bestimmte mechanische Schneide- den Schnittkanten der Maskengrenzen, welche wirk-In manufacturing processes of the type referred to below and one drawn between these two etching speeds, it is important and advantageous to reduce the average etching speed in the third of the isolation slots by a level (110) which is etched. In this way, a more compact structure and a smaller overall volume can achieve narrow, well-defined grooves and slots in the structural unit and thus increase economy and efficiency to the desired depth. In particular, simple treatment conditions are created, it is important to reduce the width of the slot on the device Angled mask edges on a limit on the device side allows. In this 55 larger area of a disk made of semiconductor material Description, the device side of the plate refers to arranged parallel to the (100) plane. In this case, the (100) -plane is the primary etched surface, ie it consists of the layer deposited on the surface - usually consisting of an epitak - on which has the highest etching speed for the particular circuit elements are produced, and on the the etchant. The orthogonally arranged boundaries of the metal patterns of the interconnecting circuit 6 ° mask are made parallel to the cutting lines of the (Hl) - is made. Typically, this switching plane with the primary etching plane, the (100) plane, elements are arranged by oxide-masked diffusion processes. Then, as the formation progresses, the effective device thickness etching down from the primary etching area is 1.0 x 10 -3 or 1.3 x 10 -3 cm. There is a number of practically no lateral etching available against the exposed of processes and has also been applied to the 6 5 (lll) -plane occurrence in that the etchant has been so compounded to this type of material removal in half that it is practically one Carry out etching guide disks. In addition to the chemical speed zero on it. In the meantime, in the case of etching processes, there are certain mechanical cutting edges of the mask boundaries, which are effective

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same Außenkanten bilden, Ebenen exponiert, die mit Die Ätzung entfernt nicht die Schicht 46 aus Silicium-Form the same outer edges, planes exposed which are etched with The etch does not remove the layer 46 of silicon

einer von der Ätzgeschwindigkeit der (HO)-Ebene dioxid auf der Geräteseite der Scheibe 44. Die Näheone of the etching speed of the (HO) plane dioxide on the device side of the disk 44. The proximity

abhängigen Geschwindigkeit geätzt werden. der Schaltelemente ist durch die angrenzenden Zo-dependent speed can be etched. the switching element is through the adjacent zo-

Diese Geschwindigkeit ist, obwohl geringer als die nen 45 mit p-Typ-Leitfähigkeit bestimmt. Die Fig. 4,This rate is determined, although slower than the 45 with p-type conductivity. Fig. 4,

der (100)-Ebene, bei einer speziellen Ausführung immer 5 5, 6 und 7 stellen die Ätzung einer Nut solcher Geo-of the (100) -plane, in a special version always 5, 5, 6 and 7 represent the etching of a groove of such geo-

noch bedeutsam. Dies bedeutet ein Unterschneiden metrie dar, daß sie die Wirkungen der Kanten fürstill significant. This means an undercutting metry that they have the effects of the edges for

der Maske an diesen Stellen. Dementsprechend liegt Zwecke dieser Untersuchung beseitigen, die isotropesthe mask in these places. Accordingly, the purpose of this investigation is to eliminate the isotropic

es in Übereinstimmung mit der Erfindung, auch die und anisotropes Ätzen vergleicht.it in accordance with the invention also compares and anisotropic etching.

Größe der Ätzmaske zu ändern, indem man ver- Ein Faktor von Bedeutung im vorliegenden Ätz-To change the size of the etching mask by changing a factor of importance in the present etching

größerte Eckflächen einer vorbestimmten Größe und io verfahren ist die Geschwindigkeit der Kante 51 derLarger corner surfaces of a predetermined size and moved io is the speed of the edge 51 of the

Gestalt vorsieht, um die Unterschneidungswirkung des Ätzfront 48 in ihrer Schnittlinie mit der Oberfläche 50Shape provides for the undercutting effect of the etching front 48 in its line of intersection with the surface 50

oben beschriebenen Verfahrens zu kompensieren. der Geräteseite der Scheibe. Wenn diese Geschwindig-to compensate for the method described above. the device side of the pane. When these speeds

Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung er- keit hoch ist, ist es schwierig, die Ätzung an einerA more complete understanding of the invention is high, it is difficult to etch on a

gibt sich aus der nachfolgenden, ins einzelne gehenden gewünschten Stelle mittels Zeitkontrolle zu beendigen.gives out from the following, detailed desired position to be terminated by means of time control.

Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. 15 Dieses Problem wird durch die nachfolgenden Be-Description in conjunction with the drawings. 15 This problem is caused by the following

F i g. 1 ist eine Aufsicht auf ein luftisoliertes, Ziehungen erläutert, die aus dem Diagramm derF i g. FIG. 1 is a plan view of an air-insulated drawing illustrated from the diagram of FIG

monolithisches (AIM) Halbleiterbauelement in inte- Fig. 13 entwickelt werden:monolithic (AIM) semiconductor component in integrated Fig. 13:

grierter Schaltung mit starren Zuleitungen und erläu- w ^ die Scheibendicke; grated circuit with rigid leads and explained w ^ the slice thickness;

tert em Bauelement das unter Verwendung des Atz- χ ^ die Ordinate der Kante 51, die aus der Schnittverfahrens gemäß Erfindung und zwecks Erzeugung *° kante der Ätrfront mit der Geräteseitenoberfläche einer Isolation hergestellt worden ist; 50 gebildet wird,tert em component that using the etching χ ^ the ord inate of the edge 51, which has been produced from the cutting method according to the invention and for the purpose of generating * ° edge of the Ätrfront with the device side surface of an insulation; 50 is formed,

F 1 g. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines kri- f igt der Radius der Maskenkante 42 mit der Ätz.F 1 g. 2 is a perspective view of a critical f IGT the radius of the mask edge 42 with the etching.

stallographischen Modells eines Sihciumknstalls; frontstallographic model of a silicon plant; front

F i g. 3 ist eine teilweise perspektivische Ansicht ( jst dj'e Ätzzeit spezieller^ kristallographischer Ebenen die auf einer *5 R . die Ätzgeschwindigkeit. Teilansicht des Modells nach F1 g. 2 beruht und die ° . ' Ätzmaskenorientierung gemäß vorliegender Erfindung Hiernach können die folgenden Gleichungen auferläutert; gestellt werden:F i g. 3 is a partial perspective view ( j st d j ' e etching time of special ^ crystallographic planes based on a * 5 R. The etching speed. Partial view of the model according to F1 g. 2 and the °.' Etching mask orientation according to the present invention Equations are explained; the following are provided:

F i g. 4 und 5 sind spezifische, teilweise geschnittene r = Rt (D F i g. 4 and 5 are specific, partially cut r = Rt (D

Bilder eines in einem Kristall isotrop geätzten Schiit- 3° d Images of d in a crystal isotropically etched Schiit- 3 °

Zec · * α π < u c · λ λ < · a dr= Rdt + tdR . (2) Ze c * α π <u c λ λ < a dr = Rdt + tdR . (2)

F 1 g. 6 und 7 entsprechen F 1 g. 4 und 5, indessen mithinF 1 g. 6 and 7 correspond to F 1 g. 4 and 5, however

mit anisotrop geätzten Nuten gemäß Erfindung; 2 _ 2 1 W2 ή\with anisotropically etched grooves according to the invention; 2 _ 2 1 W 2 ή \

F i g. 8 und 9 sind graphische Darstellungen, dieF i g. 8 and 9 are graphs showing

den Kontrollgrad der Ätzfronten durch isotropes und 35 Durch Differenzierung und Division durch den Ausanisotropes Ätzen einander gegenüberstellen; druck x2 ergibt sich Compare the degree of control of the etching fronts by isotropic and 35 By differentiation and division by the off-anisotropic etching; pressure x 2 results

F i g. 10 ist eine andere, der F i g. 7 ähnliche Ansicht, die das Problem der »Pyramidenbildung« er- 2rdr _ 2xdx 2 wdw . läutert; ' x* x* . x* ' F i g. 10 is another, the F i g. 7 similar view that addresses the problem of "pyramid formation" er 2rdr _ 2xdx 2 wdw . purifies; ' x * x *. x * '

Fig. 11 Und 12 sind perspektivische Ansichten, die 4°Figs. 11 and 12 are perspective views showing 4 °

anisotrop geätzte Mesaflächen mit einer nicht kompen- Durch Vereinfachung und Substitution ergibt sich sierten Maskenform zeigen;Anisotropically etched mesa surfaces with a non-compensated. Simplification and substitution results show masked shape;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Schwierigkeit rar _ i^_ ■ waw /5\Fig. 13 is a diagram showing the difficulty rar _ i ^ _ ■ waw / 5 \

der Kontrolle isotroper Ätzung erläutert; ra _ w* x r* _ w 2 the control of isotropic etching explained; r a _ w * xr * _ w 2

Fig. 14 ist ein Diagramm einer Maskenform, die 4514 is a diagram of a mask shape showing 45

die Begrenzung kompensierender Formen erläutert. In der obigen Gleichung (2) stellt der Ausdruck dithe limitation of compensating shapes explained. In the above equation (2), the expression di represents

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Re- das Zeit-Inkrement oder den Grad zeitlicher Kon-. zeptur von Ätzmitteln, die eine geeignet unterschied- 'rolle des Ätzverfahrens dar. Der Ausdruck dR stellt liehe Ätzgeschwindigkeit haben, um die gewünschten die Änderung in der Ätzgeschwindigkeit dar. Für den Halbleiterbauelemente zu liefern. Bei der allgemeinen 5° Idealfall sei angenommen, daß sowohl dt als auch dÄ isotropen Ätzung von Halbleitermaterial ist beispiels- Null sind. Dann wird dr gleichfalls Null und die linke weise das als Ätzmittel verwendete Flußsäure-Salpeter- Seite der Gleichung (5) wird ebenso Null, und der Aussäure-Gemisch für Silicium für eine spezielle Orien- druck kann in absoluten Ausdrücken wie folgt getierung nicht in bedeutendem Umfang wünschenswert. schrieben werden: Wie in F i g. 4 erläutert, hat ein solches Ätzmittel 55 dx wa_w An important feature of the invention is the Re- the time increment or the degree of temporal con-. The formulation of etchants that suitably differentiate the etching process. The term dR represents the etch rate required to provide the change in etch rate desired for the semiconductor device. In the general 5 ° ideal case, it is assumed that both dt and dÄ isotropic etching of semiconductor material is, for example, zero. Then dr also becomes zero and the left-hand side, the hydrofluoric acid-nitric acid side of equation (5) used as the etchant, also becomes zero, and the acidic mixture for silicon for a specific orientation cannot be made significant in absolute terms as follows Scope desirable. be written: As in Fig. 4, such an etchant has 55 dx w a_ w

in allen Richtungen die gleiche Ätzgeschwindigkeit = . (6)the same etching speed in all directions =. (6)

und dringt bei dem Halbleiterplättchen 44 längs einer χ r2 — w2 and penetrates the semiconductor die 44 along a χ r 2 - w 2

So erfolgt ein erhebliches Unterschneiden der Ätz- 6° der Kante 51 an der Scheibenfläche dar und hat ermaske, welches für sich selbst für das Verfahren an- wünschtermaßen einen niedrigen Wert zwecks guter nehmbar wäre. Jedoch macht die isotrope Natur der Kontrolle. Indessen ist in dem Moment des »DurchÄtzung eine präzise Kontrolle ihrer Beendigung schwie- bracks«, wenn die Ätzfront 48 gerade die Scheibenrig, wenn man nicht eine beträchtliche, nahezu pro- fläche 50 durchschnitten hat, r annähernd gleich w, hibitive Überätzung in Kauf nimmt. Dieser Effekt 65 Und die rechte Seite der Gleichung (6) wird unendlich, wird bei Betrachtung der F i g. 5 deutlicher, in der die Nur wenn r merklich größer als w geworden ist, bemaskierte isotrope Ätzung eine Nut hervorbringt, kommt der Wert des Ausdrucks eine vernünftige die ganz durch die Halbleiterscheibe 44 hindurchreicht. Größe. Eine qualitative Wiedergabe dieser ÄnderungThus, there is a considerable undercutting of the etched 6 ° of the edge 51 on the pane surface and has masked, which, for the purpose of the method, would desirably have a low value for the purpose of being good. However, the isotropic nature makes it in control. In the meantime, at the moment of "etching through, precise control of its termination" is difficult when the etching front 48 just accepts the wafer, if one has not cut through a substantial, almost pro-area 50, r approximately equal to w, hibitive overetching . This effect 65 nd the right side of the equation (6) is infinite, in consideration of the F i g. 5, in which the isotropic etching masked only when r has become noticeably larger than w produces a groove, the value of the expression comes as a reasonable one that extends right through the semiconductor wafer 44. Size. A qualitative representation of this change

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ist im Diagramm der F i g. 8 gezeigt. Wie von der können eine Ätzgeschwindigkeit haben, die der der Kurve angedeutet, ist die Kantengeschwindigkeit (lOO)-Ebene vergleichbar oder kleiner ist.
extrem hoch, wenn χ gleich w wird, d. h. im Augen- In Fig. 2 wird ein Teil einer (lOO)-Ebene mit einem blick des »Durchbruchs«. Dann nimmt die Kanten- hypothetischen Ausschnitt 41 gezeigt. Dieser Ausgeschwindigkeit bei zunehmendem r ab und nähert 5 schnitt 41 kann als Scheibe durch den Kristall darunter sich asymptotisch einem konstanten Wert. Man be- angesehen werden, jedoch parallel zur (lOO)-Ebene denke, daß in allem Vorangegangenen implizit die geschnitten, wie auf der oberen Fläche des Kristall-Erkenntnis enthalten ist, daß die Scheibendicke w modells angedeutet. Die Grenzen des Ebenenausschwache Änderungen zeigt, wie vom Ausdruck aw Schnitts 41 laufen parallel zu den ■ Schnittlinien der wiedergegeben werden. Die laufende Technik, auch 10 (lll)-Ebene mit der (100)-Ebene.
die am besten ausgebildete, ermöglicht als Angelegen- In F i g. 3 ist der Ausschnitt 41 zur Seite gerückt heit praktischer Ökonomie die Verkleinerung solcher und wird mit einemTeilderangrenzenden(lll)-Ebenen Schwankungen innerhalb einer Scheibe auf weniger gezeigt und deutet eine ideale Mesa-Figur an, die vom als einige Zehntel μ. Halbleitermaterial angenommen wird, wenn es aniso-
is in the diagram of FIG. 8 shown. As of the can have an etching speed that is indicated by the curve, the edge speed (100) plane is comparable or less.
extremely high when χ is equal to w , ie in the eye. In FIG. 2, part of a (100) plane with a view of the "breakthrough" becomes. Then takes the edge-hypothetical section 41 shown. This speed out with increasing r decreases and approaches 5 section 41 can asymptotically be a constant value as a disk through the crystal underneath. One should consider, but think parallel to the (100) plane, that in all of the foregoing implicitly the cut, as contained on the upper surface of the crystal knowledge, is indicated by the slice thickness w model. The limits of the level weak changes shows how from the expression aw section 41 run parallel to the ■ cutting lines are reproduced. The current technology, also 10 (III) level with the (100) level.
the best educated, allows as an affair- In Fig. 3, the section 41 is moved to the side, meaning practical economy, the reduction in size and is shown with a partial adjoining (III) -plane fluctuations within a disk to less and indicates an ideal mesa figure, dated as a few tenths of a µ. Semiconductor material is accepted if it is aniso-

Dementsprechend muß man bei der Anwendung des 15 trop gemäß Erfindung geätzt wird,
isotropen Ätzens, wenn eine befriedigende Kontrolle In F ig. 6 ist eine Maske43aufder(100)-Ebene eines über die Schlußlage (x) der Ätzfront 31 rasch erreicht Siliciumkristalls 44 gezeigt, und ein Schlitz ist nach werden soll, seine Zuflucht zu dem Teil der Kurve 8 unten vom exponierten Teil der Fläche geätzt worden, nehmen, wo χ merklich groß ist. Dies ergibt breitere der die Seiten 49 der Nut freilegt und die (lll)-Ober-Nuten und einen demzufolge größeren Abstand 20 fläche, die durch die Grenzen der Maske definiert ist. zwischen den p-n-Übergängen 52 auf gegenüberlie- Wie zuvor angegeben, erfolgt das Ätzen der (lll)-Ebene genden Seiten der isolierenden Nuten, wie in F i g. 5 mit der Geschwindigkeit von praktisch Null. Die Neigezeigt, gung der Seitenwand bildet einen Winkel mit der
Accordingly, one must be etched when using the 15 trop according to the invention,
isotropic etching when a satisfactory control In Fig. 6 shows a mask 43 on the (100) plane of a silicon crystal 44 rapidly reached via the final layer (x) of the etch front 31, and a slot has been etched after, its refuge to the part of curve 8 below from the exposed part of the surface, take where χ is noticeably large. This results in a wider area which exposes the sides 49 of the groove and the (III) upper grooves and a consequently larger spacing 20 which is defined by the boundaries of the mask. As previously stated, the etching of the (III) plane lowing sides of the insulating grooves takes place, as in FIG. 5 at practically zero speed. The inclination of the sidewall forms an angle with the

Außerdem veranlaßt die Schwankung (dw) in der Scheibenoberfläche, der von der kristallographischenIn addition, the variation (dw) in the disk surface causes that of the crystallographic

Scheibendicke (w) eine Ätztoleranz, um das Durch- 25 Struktur bestimmt wird. Der Wert des Winkels wirdDisk thickness (w) an etching tolerance around which the structure is determined. The value of the angle will be

brechen an den dicksten Stellen sicherzustellen, was durch den Ausdruck arc tang ψϊ ausgedrückt undbreak at the thickest points ensure what is expressed by the expression arc tang ψϊ and

eine beträchtliche Uberätzung an den dünneren Stellen entspricht etwa 54,7 Bogengrad. Dementsprechenda considerable overetching in the thinner areas corresponds to about 54.7 degrees of arc. Accordingly

bewirkt. sieht man, daß das Ätzen nach unten zum Boden einercauses. you can see that the etching down to the bottom of a

Betrachtet man Fig. 6,7 und 9, so wird der Nutzen Nut abnehmender Breite mit konstanter Gsschwindig-If one looks at Figs. 6, 7 and 9, the use of groove of decreasing width with constant Gsschwindig-

des anisotropen Ätzens gemäß Erfindung bei der Über- 30 keit fortschreitet, die durch die Ätzgeschwindigkeitof the anisotropic etching according to the invention at the excess progresses through the etching rate

windung dieses Problems erläutert. Es ist bekannt, der (100)-Ebene bestimmt ist, im Gegensatz zu der inaround this problem. It is known that the (100) -plane is determined, in contrast to that in

daß gewisse chemische Ätzmittel in bezug auf bestimm- F i g. 4 und 5 für isotropes Ätzen gezeigten Art.that certain chemical etchants with respect to certain- F i g. 4 and 5 for isotropic etching shown.

te Kristallorientierungen bevorzugte Ätzgeschwindig- Der Vorteil dieses anisotropen Ätzens wird beimte crystal orientations preferred etching speed The advantage of this anisotropic etching is when

keiten haben. Gemäß Erfindung wurde es praktisch Vergleich der F i g. 7 mit der der F i g. 5 gewürdigt,have opportunities. According to the invention, it was practically comparing FIGS. 7 with that of FIG. 5 honored,

gefunden, Rezepte für das spezielle Halbleitermaterial 35 die beide das Ätzen einer Nut durch eine Scheibefound recipes for the special semiconductor material 35 which both involve etching a groove through a disk

und die gewünschte Gestalt zu suchen. F i g. 2 zeigt zeigen.and look for the shape you want. F i g. 2 shows show.

ein Modell eines kubischen Siliciumkristalls, das die Die Schwierigkeiten der Lagekontrolle der Kante 51a model of a cubic silicon crystal showing the difficulties in controlling the position of the edge 51

drei hauptsächlich interessierenden kristallographi- der Ätzfront im isotropen Verfahren ist in Verbindungthree main crystallographic etch fronts of interest in the isotropic process are related

sehen Ebenen, nämlich die (100)-, die (HO)- und die mit F i g. 5 und 8 beschrieben. In dem anisotropensee planes, namely the (100) -, the (HO) - and those with F i g. 5 and 8. In the anisotropic

(lll)-Ebene darstellt. Diese Bezeichnung entspricht 40 Verfahren der F i g. 7 hat die Kante 51 der Ätzfront(lll) -plane represents. This designation corresponds to 40 procedures in FIG. 7 has the edge 51 of the etched front

dem Miller-Index, und in der vorliegenden Beschrei- im Augenblick des Durchbruchs eine Geschwindig-the Miller index, and in the present description - at the moment of the breakthrough a speed

bung deutet das Bezeichnungssystem eine indivi- keitskomponente in der jc-Richtung und längs derIn practice, the designation system interprets an individuality component in the jc-direction and along the

duelle Ebene oder eine Schar von Ebenen an. Die Be- Scheibenfläche 50 von Null. In diesem Augenblickduel level or a bevy of levels. The loading disk area 50 is zero. At this moment

deutsamkeit dieser Ebenen geringer Ordnung und ihre ist die. Ätzung beendet, insofern, als nur die (IH)-clarity of these planes of low order, and hers is that. Etching ended, insofar as only the (IH) -

einzigartigen Eigenschaften in bezug auf bestimmte 45 Flächen exponiert sind, auf denen die Ätzgeschwin-unique properties are exposed in relation to certain 45 surfaces on which the etching speed

Verfahren sind in der Kristallographie bekannt. Mono- digkeit praktisch Null ist. So wird als Punkt desMethods are known in crystallography. Monodiness is practically zero. So the point of

kristallines Halbleitermaterial in Blockform kann eine »Durchbruchs« präzise die Lage der MaskenkanteCrystalline semiconductor material in block form can create a »breakthrough« precisely the position of the mask edge

der vorangegangenen drei kristallographischen Orien- auf der Rückseite der Scheibe fixiert. Bsi dieser An-the previous three crystallographic orientations fixed on the back of the disk. Bsi this

tierungen besitzen. Dementsprechend können Halb- Ordnung besteht keine Gefahr der Überätzung undowning. Accordingly, there is no risk of overetching and half-order

leiterscheiben, die quer aus solchen einkristallinen 50 kein Bedürfnis nach Toleranz in der Ätzzeit trotzConductor disks made transversely from such single crystal 50 despite no need for tolerance in the etching time

Blöcken geschnitten sind, größere Flächen haben, die der Dickenänderung der Scheibe. Die DickenänderungBlocks are cut, have larger areas that allow the change in thickness of the disc. The change in thickness

sich aus einer der drei Ebenen (100), (110) und (111) erfordert nur eine leichte Abweichung von der Nomi-from one of the three levels (100), (110) and (111) requires only a slight deviation from the nominal

zusammensetzen. · nalschlitzbreite, um das Durchätzen an allen Ätz-put together. Groove width to allow etching through at all etching

Im Einklang mit einer bevorzugten Ausführungs- stellen zu sichern.Secure in accordance with a preferred execution agency.

form der Erfindung hat man es vorteilhaft gefunden, 55 F i g. 9 ist eine Darstellung des anisotropen Ver-form of the invention it has been found advantageous to 55 F i g. 9 is a representation of the anisotropic

monokristalline Siliciumscheiben vorzusehen, deren fahrens, das dem isotropen in F i g. 8 gezeigten Bildto provide monocrystalline silicon wafers, the driving of which corresponds to the isotropic in FIG. 8 shown image

größere Flächen parallel zur (lOO)-Ebene verlaufen. entspricht, und zeigt Kurven der Kantengeschwindig-larger surfaces run parallel to the (100) plane. corresponds to, and shows curves of the edge speed

Die Ätzmittel von primärem Interesse in Verbindung keit für den Ätzvorgang an den kristallographischenThe etchant of primary interest in connection speed for the etching process on the crystallographic

mit dieser Ausführungsform, nämlich die Alkali- Ebenen von Interesse. Für den anisotropen Fall ist hydroxide, haben eine hohe Ätzgeschwindigkeit auf 60 die Kantengeschwindigkeit eine Konstante, die vonwith this embodiment, namely the alkali levels of interest. For the anisotropic case is hydroxide, have a high etching speed to 60 the edge speed a constant that of

der (lOO)-Ebene und ihre geringste Ätzgeschwindig- einer geraden Linie in Höhe der entsprechenden Ätz-the (100) plane and its lowest etching speed - a straight line at the level of the corresponding etching

keit mit Bezug auf die (Hl)-Ebene. Wenn ein begrenz- geschwindigkeit der diesbezüglichen Ebene wieder-with respect to the (Hl) -plane. If a limiting speed of the relevant level

ter Bereich auf der (100)-Ebene dem Ätzmittel dar- gegeben wird.The area on the (100) level is presented to the etchant.

geboten wird, verläuft der Angriff nach unten parallel Durch die Vermeidung des Problems der Überzur (lOO)-Ebene mit hoher Geschwindigkeit, aber 65 ätzung, welches bei der isotropen Technik besteht,is bid, the downward attack runs parallel by avoiding the problem of over-zoing (100) -plane with high speed, but 65 etching, which exists with the isotropic technique,

seitlich gegen die (Hl)-Flächen mit sehr geringer gestattet dementsprechend das anisotrope Verfahrenlaterally against the (Hl) surfaces with very little accordingly allows the anisotropic process

Geschwindigkeit, die praktisch Null sein kann. Die einen beträchtlich engeren Abstand des p-n-Über-Speed that can be practically zero. Which have a considerably narrower spacing of the p-n over-

anderen Ebenen von Interesse, etwa die (HO)-Ebene, gangs 52, der an die Nut der Geräteseite angrenzt.other levels of interest, such as the (HO) level, aisle 52, which is adjacent to the groove on the side of the device.

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Die als Ätzmittel verwendeten Alkalihydroxide, natürlich unerwünscht, insofern, als die höchst nütz-The alkali hydroxides used as etchants, of course undesirable, insofar as the most useful

die in Zusammenhang mit dieser Ausführungsform liehe Gerätegeometrie rechtwinkelig ist oder einethe device geometry borrowed in connection with this embodiment is rectangular or a

der Erfindung von Interesse sind, wirken nicht nur Serie rechter Winkel ist.of the invention of interest are not just series of right angles.

in bezug auf die kristallographische Orientierung Diese Wirkung kann kompensiert werden und sowith respect to the crystallographic orientation This effect can be compensated and so

des einkristallinen Siliciums selektiv, sondern auch in 5 die rechtwinkelige Geometrie annähernd erreicht wer-of the monocrystalline silicon selectively, but also in 5 the right-angled geometry can be approximated

bezug auf das Siliciumdioxid. So ist Siliciumdioxid ein den, indem man eine Kompensationsform in derwith respect to the silica. So silicon dioxide is one by having a compensation form in the

Standard-Maskierungsmaterial und wird in Masken- Maske in den Ecken verwendet. Diese Form kannStandard masking material and is used in masking masks in the corners. This form can

form mittels wohlbekannter Fotoätztechnik herge- mancherlei Umrisse annehmen, von denen einer inshape using well-known photo-etching techniques, one of which is in

stellt. Außerdem bestehen in vielen integrierten Halb- Fig. 12 gezeigt ist. In Fig. 12 sind die Seiten derrepresents. Also consist in many integrated semi-FIG. 12 is shown. In Fig. 12, the sides of the

leiterschaltungen, speziell in den oben angezogenen io Kompensationsform parallel zum Schnitt der (Hl)-conductor circuits, especially in the above-mentioned io compensation form parallel to the section of the (Hl) -

luftisolierten Typen Schichten von Siliciumdioxid Ebenen und der Ausgangs-Ebene (100). Die wichtigeair-insulated types layers of silicon dioxide levels and the starting level (100). The important one

speziell auf der Geräteseite der Schaltung, und das Erwägung in bezug auf die Kompensationsform zurespecially on the device side of the circuit, and the consideration in relation to the compensation form for

Ätzverfahren gestattet nicht die Entfernung dieser engen Anpassung an die rechtwinkelige GeometrieEtching process does not allow the removal of this close fit to the rectangular geometry

Schichten. ist, daß die horizontal schattierten Zonen 171 inLayers. is that the horizontally shaded areas 171 in

Daher wird im Einklang mit einer Ausführungs- 15 Fig. 14 maskiert werden müssen und daß kein Ge-Therefore, in accordance with one embodiment, FIG. 14 will have to be masked and that no

form der Erfindung das anisotrope Ätzen unter ver- biet außerhalb der vertikal und korizontal schattier-form of the invention prohibits anisotropic etching outside of the vertically and horizontally shaded

hältnismäßig präziser Kontrolle an einkristallinem ten Region 172 maskiert wird. Außerdem wird jederelatively precise control at monocrystalline th region 172 is masked. Besides, each will

Silicium durchgeführt, indem man eine Ätzmaske nach bestem Gutdünken gestaltete Form an den EckenSilicon carried out by putting an etch mask to the best of your ability shape on the corners

parallel zur (lOO)-Ebene ausrichtet mit den Kanten der Maske außerhalb der Grenzen des Ausgangs-aligns parallel to the (100) plane with the edges of the mask outside the limits of the initial

der Maske gegenseitig in rechten Winkeln und parallel ao Rechtecks eine gewisse Kompensation für das Ätzenthe mask mutually at right angles and parallel ao rectangle a certain compensation for the etching

zum Schnitt der (lll)-Ebene mit der (100)-Ebene. der Kanten bilden. - .to the intersection of the (III) -plane with the (100) -plane. of the edges. -.

Dies ist eine ideale Konfiguration, wenn das verwendete Um die rechtwinkelige Geometrie zu erreichen,This is an ideal configuration if the one used to achieve the rectangular geometry,

Ätzmittel eine hohe Ätzgeschwindigkeit in bezug auf sollte die Dimension α in F i g. 14 gleich sein:
die (lOO)-Ebene hat und eine Ätzgeschwindigkeit von
Etchant should have a high etching rate with respect to the dimension α in FIG. 14 be the same:
has the (100) plane and an etching speed of

praktisch Null in bezug auf die anderen beiden 35 a — *w/2practically zero in relation to the other two 35 a - * w / 2

Ebenen (HO) und (111). Indessen wurde festgestellt, wonn Levels (HO) and (111). In the meantime it was established that wonn

daß örtliche Störungen und Unregelmäßigkeiten wäh- k = RiwlRiw> .that local disturbances and irregularities wäh- k = R iwl R iw> .

rend des Ätzverfahrens ausreichen, um den Ätzvor- un<* ...end of the etching process are sufficient to prevent the etching and < * ...

gang zu hindern und die Bildung von Pyramiden zu . - . w ~ Siliciumdickegang to prevent and the formation of pyramids. - . w ~ silicon thickness

bewirken, die ihre Spitze in der Störung oder Unregel- 30 lst·cause the lst its peak in error or irregularity · 30

mäßigkeit besitzen. Diese Wirkung wird beispielsweise Die minimale durchschnittliche Masken-Breitenan einer polierten Oberfläche entdeckt, die verschrammt dimension ist:
und geätzt ist. Man darf annehmen, daß eine ausreichende Zahl solcher Pyramiden die praktische /mm = 2 kw + b '
Unterbrechung des Ätzverfahrens in der (100)-Ebene 35 worin
possess temperance. This effect is detected, for example, The minimum average mask width on a polished surface that is scarred dimension:
and is etched. One can assume that a sufficient number of such pyramids have the practical / mm = 2 kw + b '
Interruption of the etching process in the (100) -plane 35 in which

ie Seiten der pyramiden b = die kleinste von Null verschiedene Nuten- he sides of the pyramids b = the smallest non-zero groove

erläutert die Wirkung der Pyramiden- breite ist, die mit dem Maskierungsprozeßexplains the effect of the pyramid width is that with the masking process

bildung. Ausgehend von irgendeiner Unregelmäßig- erreicht werden Kann,education. On the basis of any irregular- can be achieved,

keit in der Spitze 201 ist die Pyramide 202 gewachsen 40 Das Minimum der Mesa-Dimension 63 auf derspeed in the top 201 , the pyramid 202 has grown 40 The minimum of the mesa dimension 63 on the

wie der Ätzprozeß fortschreitet, bis endlich ihre Seiten Geräteseite ist:how the etching process progresses until finally your side is the device side:

die (lll)-Ebene schneiden und die Nutwände 49 einen , _ -,pr- , , . ■intersect the (lll) plane and the groove walls 49 a, _ -, pr-,.

Teil 203 zur Überbrückung der Nut überlassen. ^1* ~ **w + Kw + 0- Leave part 203 to bridge the groove. ^ 1 * ~ ** w + Kw + 0-

Um die Bildung· solcher Pyramiden auszuschließen, Obgleich die im obigen Abschnitt beschriebeneTo exclude the formation of such pyramids, although the one described in the section above

wird das Ätzmittel so zusammengestellt, daß es eine 45 Ecken-Kompensation speziell für die kristallographischethe etchant is formulated in such a way that there is a 45 corner compensation especially for the crystallographic

Ätzgeschwindigkeit bezüglich der (H0)-Ebene liefert, Orientierung (100) ist, kann das Prinzip der Ecken-The etching speed with respect to the (H0) plane, orientation is (100), the principle of corner

die zwischen denen der (Hl)- und (100)-Ebene liegt. Kompensierung durch die geschickte Anwendungwhich lies between those of the (Hl) - and (100) -plane. Compensation through skillful application

Dies ergibt eine ausreichende Ätzung, um Pyramiden spezieller Umrisse auf der Maske auf andere Kristall-This results in sufficient etching to create pyramids of special outlines on the mask on other crystal

zu entfernen. Orientierungen ebenso wie auf speziell geformte geo-to remove. Orientations as well as on specially shaped geo-

Wenn jedoch das Ätzmittel so zusammengestellt 5° metrische Abmessungen übertragen werden,
ist, daß diese höhere Ätzgeschwindigkeit in bezug auf Eine speziell geeignete Rezeptur für die Anwendung die (H0)-Ebene gilt, erläutert die Betrachtung von auf einkristallines Silicium, das, wie hier besprochen, Fig. 11 eine daraus folgende nachteilige Wirkung orientiert ist, enthält eine Lösung mit 15g Kaliumauf die äußeren Kanten, wo die (Hl)-Ebenen sich hydroxid handelsüblicher Reinheit, 50 ml Wasser schneiden. · 55 und 15 ml n-Propanol. Diese spezielle Zusammen-
However, if the etchant is put together in such a way 5 ° metric dimensions are transferred,
is that this higher etch rate applies with respect to the (H0) plane application, the consideration of FIG. 11, as discussed herein, illustrates a consequent adverse effect a solution with 15g of potassium on the outer edges where the (Hl) planes intersect with hydroxide of commercial purity, 50 ml of water. · 55 and 15 ml of n-propanol. This special combination

F i g. 12 und 14 zeigen eine Technik der Kompen- Setzung erwies sich als ein Ätzmittel, das in bezug aufF i g. 12 and 14 show a technique of compensating proved to be an etchant related to

sation mittels Maske, um diese Wirkung zu über- ■ die (H0)-Ebene eine Ätzgeschwindigkeit im Bereichsation by means of a mask in order to achieve this effect - ■ the (H0) plane an etching speed in the area

winden, und sollte daher in Zusammenhang mit der von drei Zehnteln bis vier Zehnteln der Ätzgeschwin-wind, and should therefore in connection with the three tenths to four tenths of the etching speed

nachstehenden Erklärung betrachtet werden. digkeit bezüglich der (100)-Ebene aufweist. Die Ätz-the explanation below. with respect to the (100) -plane. The etching

F i g. 11 zeigt eine Ätzmaske 151 auf dem zu ätzen- 60 geschwindigkeit wird durch in der Lösung entstehendeF i g. 11 shows an etching mask 151 on which the speed to be etched is created by in the solution

den Kristall 153. Am äußeren Schnitt der (lll)-Ebenen Potentiale beeinflußt. Die obenerwähnte Geschwindig-the crystal 153. Influences potentials at the outer intersection of the (III) planes. The above-mentioned speed

tritt eine Unterschneidung der Maske 151 auf, die durch keit von drei Zehnteln bis vier Zehnteln gilt für dasIf an undercut of the mask 151 occurs, which by three tenths to four tenths applies to the

die gestrichelte Linie 152 angedeutet wird. Diese Un- Ätzen von verdrahteten Schaltungen, die Gold ent-the dashed line 152 is indicated. This un- etching of wired circuitry that de-

terschneidung ist mit der Ätzung der (H0)-Ebene ver- hatlen. Die Ätzgeschwindigkeit für reines Silicium ohneThe intersection is related to the etching of the (H0) plane. The etch rate for pure silicon without

wandt. Auf diese Weise ergibt sich eine Abweichung 65 vorhandenes Metall ist etwas geringer,turns. This results in a deviation 65 existing metal is slightly less,

vom Maskenumriß 151, wie er durch die gestrichelten Bei einer speziellen Ausführungsform und unterfrom the mask outline 151, as indicated by the dashed lines in a particular embodiment and below

Linien 152 zu jeder Seite der äußeren Ecken des Verwendung der obigen Zusammensetzung bei einerLines 152 to either side of the outer corners of the using the above composition in one

Kristalls wiedergegeben ist. Ein solches Ergebnis ist Temperatur von etwa 850C wurden Ätzgeschwindig-Crystal is reproduced. One such result is a temperature of around 85 0 C, the etching speed

9 ίο9 ίο

keiten von etwa 1,2 Mikron je Minute an der (100)- dargelegt. Man kann geeignete kristallographische Ebene beobachtet. Im allgemeinen können andere Techniken einschließlich goniometrischer Methoden Alkalihydroxide einschließlich derer des Natriums, anwenden, um die Kristallorientierung und das gedes Caesiums, Lithiums und Rubidiums gleicherweise eignete Material durch Einrichten einer Ebene auf verwendet werden. Diese verschiedenen Hydroxide 5 dem Gußblock in geeigneter Weise zu identifizieren, unterscheiden sich in erster Linie in der Geschwindig- Nachdem das Muster in der Fotoätzmaske entwickelt keit, mit der sie Siliciumodioxid angreifen. Die An- worden ist, werden geeignete Standard-Ätzmittel, griffsgeschwindigkeit jedes dieser Ätzmittel auf SiIi- etwa gepufferte Flußsäure in wäßriger Lösung, verciumdioxid kann durch die kontrollierte Zugabe von wendet, um das unmaskierte Siliciumdioxid zu entAluminium verringert werden. Die Ätzgeschwindig- io fernen. Schließlich wird die Scheibe in das Ätzmittel keit auf der (HO)-Ebene kann durch Änderung des aus Alkalihydroxid eingetaucht und anisotrop geätzt, Nebenprodukten-Gehaltes der Ätzlösung und durch um die genaue Trennung zwischen Teilen desselben, die Zugabe niedriger Alkohole, wie Methanol und wie in der Anordnung der Fig. 1 gezeigt, durchzu-Äthanol an Stelle von n-Propanol beeinflußt werden. führen. Die rechteckigen Plättchen 112 bis 123 werden Im allgemeinen führen Silikate, die aus dem Ätz- 15 die isolierten Teile der Schaltung. Jedes solches Plättprozeß herrühren, zu einer Erhöhung der Ätzge- chen kann ein oder mehrere Schaltelemente enthalschwindigkeit (110). Andere geeignete Ätzmittel kön- ten. Die Struktur in der Anordnung wird durch eine nen unter Verwendung organischer Reagenzien ver- Mehrzahl von Drahtzuführungen 126 mit einem ähnwendet werden, die in der Lage sind, freie Hydroxyl- liehen Typ von Verdrahtungsanschluß 125 zur VerIonen zu erzeugen, einschließlich der Amine, wie 20 bindung nach außen gestützt. Die Pyramidenseiten Äthylendiamin und Wasser. der verschiedenen Teile der Schaltung, wie man siespeeds of about 1.2 microns per minute at (100) - outlined. One can observe suitable crystallographic plane. In general, other techniques including goniometric methods employing alkali hydroxides, including those of sodium, can be used to determine the crystal orientation and the material used by cesium, lithium and rubidium alike by establishing a plane on it. To identify these different hydroxides in the ingot in a suitable manner, they differ primarily in the speed with which they attack silicon dioxide. It has been suggested that suitable standard etchants are used, handle speed of each of these etchants on silicon - for example, buffered hydrofluoric acid in aqueous solution, calcium dioxide can be reduced by the controlled addition of in order to remove the unmasked silicon dioxide. Far away the etching speed. Finally, the disk is immersed in the etchant speed on the (HO) level by changing the alkali hydroxide and anisotropic etching, by-product content of the etching solution and by the exact separation between parts of the same, the addition of lower alcohols such as methanol and such shown in the arrangement of Fig. 1, can be affected by too-ethanol instead of n-propanol. to lead. The rectangular platelets 112 to 123 will generally carry silicates that result from the etching 15 the isolated parts of the circuit. Each such flattening process can result, one or more switching elements can contain speed (110) to increase the etching rate. Other suitable etchants could be used. The structure in the assembly is applied by a plurality of wire leads 126 of a similar type employing organic reagents which are capable of creating free hydroxyl type of wiring connection 125 for ionization, including the amines, such as 20 bond supported outward. The pyramid sides ethylenediamine and water. of the different parts of the circuit, how to make them

In einer besonderen Ausführungsform gemäß von der rückwärtigen Ätzfläche sieht, deuten dieIn a special embodiment according to see from the rear etched surface, the

Erfindung wird eine Scheibe aus halbleitendem SiIi- anisotrope Ätzung an.Invention is a disk made of semiconducting SiIi- anisotropic etching.

cium nach den Lehren des vorerwähnten französi- Wie im folgenden vorgeschlagen, kann die hier sehen Patents 1 417 760 und des USA.-Patents 35 beschriebene Technik des anisotropen Ätzens auch auf 3 287 612 zwecks Hersetilungeines luftisolierten Mono- ein Verfahren angewandt werden, in welchem man lithen oder des in F i g. 1 abgebildeten Isolithen her- wünscht, nur eine vorbestimmte Materialtiefe auszugestellt. Zu diesem Zweck wird eine Scheibe präpa- ätzen, anstatt das ganze Material durchzuätzen. riert, einer oder mehreren maskierten Diffusions- Solche Techniken sind bei Verfahren brauchbar, wie behandlungen im festen Zustand unterworfen, um 30 das in dem vorerwähnten USA.-Patent 3 290 753 beauf einer Seite des Körpers Schaltelemente, wie Tran- schriebene, das als EPIC-Verfahren bezeichnet worden sistoren, Dioden und Widerstände, zu erzeugen. Auf ist. Für ein solches EPIC-Verfahren wird die Durcheiner Seite der Scheibe werden entsprechend ver- führung der Erfindung in einem Maße vereinfacht, drahtete Metallverbindungen hergestellt, und sie daß ein geeigneter thermischer Oxidfilm gewöhnlich wird schließlich für den endgültigen Trennprozeß 35 zur Verfügung steht, insoweit, als das Nutenschneiden gemäß Erfindung vorbereitet. einer der ersten Schritte in der Fabrikation ist.cium according to the teachings of the aforementioned French. As suggested below, the here See the anisotropic etching technique described in U.S. Patent 1,417,760 and U.S. Patent 35, respectively 3 287 612 for the purpose of making an air-insulated mono- a process can be used in which one lithen or the in F i g. 1, wishes to display only a predetermined depth of material. For this purpose, a disk is prepared instead of etching through the entire material. One or more masked diffusion techniques are useful in processes such as subjected to solid state treatments to the extent of that described in U.S. Patent 3,290,753 mentioned above one side of the body switching elements, such as transcriptions, which have been referred to as the EPIC process sistors, diodes and resistors. Is on. Such an EPIC procedure will be a mess Side of the disc are simplified according to the invention to an extent that wired metal connections are made, and they usually use a suitable thermal oxide film will eventually be available for the final cutting process 35, insofar as the grooving prepared according to the invention. is one of the first steps in manufacturing.

Zu diesem Zweck wird die verdrahtete Seite unter ~ Die Technik des anisotropen Ätzens liefert einen Verwendung eines geeigneten beständigen Materials einfachen Weg zur Erzeugung von Fabrikationsnach unten montiert und in typischer Weise aus einer Ziffern, wie auf dem Plättchen 122 der F i g. 1 ge-Dicke von etwa 12,7 · 10~3 cm auf etwa 5,1 · 10~3 cm 40 zeigt. Solche Figuren werden aus unverbundenen oder 7,6 · 10~3 cm heruntergearbeitet. Die Oberfläche Nuten zusammengesetzt und vermeiden somit Eckenwird dann mit einem Film aus Siliciumdioxid über- Wirkungen und machen den Prozeß selbstbeendigend zogen, welches als rückwärtige Ätzmaske dient. bei einer Tiefe, die von der Nutenbreite fixiert ist. EsTo this end, the wired side is mounted down under the anisotropic etch technique provides a simple way of creating fabrication using a suitable permanent material and typically from a number such as on the wafer 122 of FIG. 1 ge thickness from about 12.7 x 10 -3 cm to about 5.1 x 10 -3 cm 40. Such figures are machined down from unconnected or 3 inches by 3 inches. The surface made up of grooves and thus avoiding corners is then pulled over with a film of silicon dioxide and making the process self-terminating, which serves as a rear etch mask. at a depth that is fixed by the width of the groove. It

Man wird beachten, daß die Halbleiterscheibe durch ist natürlich wichtig, das Ätzen durch die ScheibeIt will be noted that the semiconductor wafer through is of course important, the etching through the wafer

die Behandlung mit höheren Temperaturen nachteilig 45 unter Vermeidung zu breiter Nuten für diesen Zwecktreatment with higher temperatures is disadvantageous while avoiding grooves that are too wide for this purpose

beeinflußt werden kann, die zur Bidlung eines Silicium- unmöglich zu machen.can be influenced, making the formation of a silicon impossible.

dioxidfilms notwendig sind. Deshalb ist es wichtig, Obwohl das Verfahren soweit an Hand einer Form-dioxide films are necessary. It is therefore important, although the procedure is carried out so far on the basis of a form

daß man eine innige, festhaftende Oxidschicht durch gebungstechnik beschrieben worden ist, in der einethat an intimate, firmly adhering oxide layer has been described by environment technology, in the one

ein Verfahren vergleichwseise niedrigerer Temperatur der kristallographischen Ebenen niedriger Ordnunga comparatively lower temperature process of the lower order crystallographic planes

bildet. Insbesondere ist es wichtig, die Bildung irgend- 50 eine Ätzgeschwindigkeit von praktisch Null besitzt,forms. In particular, it is important that the formation has an etching rate of practically zero,

welcher Zwischenschichten schnellätzbaren Materials versteht sich doch, daß die FormgebungstechnikWhich intermediate layers of rapidly etchable material is understood that the shaping technology

zu verhindern, die die Trennung der Maskenschicht kontrollierbar durchgeführt werden kann, wenn dieseto prevent the separation of the mask layer can be carried out controllably if this

vom Silicium ergeben könnten. Geschwindigkeit ausreichend niedriger als die derfrom silicon. Speed sufficiently lower than that of the

Eine Technik zwecks Erhalt einer befriedigenden beiden anderen Ebenen ist. Ein solches System wird, Siliciumdixoidschicht auf der Rückseite der Scheibe 55 obwohl brauchbar, vom Standpunkt der selbstbeendiumfa£t als ersten Schritt eine anodische Oxydation genden Ätzung nicht so vorteilhaft sein. Neben der zwecks Bildung einer dünnen Schicht von Silicium-* Verwendung von Siliciumdioxid als Maske können dioxid. (Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der auch bestimmte andere Materialien als Maske brauchälteren Anmeldung W 43 825 beschrieben.) Die ano- bar gefunden werden, einschließlich anderer Dielekdisch gebildete Oberfläche wird dann im Vakuum 60 trika, wie beispielsweise Siliciumnitrid,
rückzerstäubt, um sie zu säubern, und dann in situ Die vorangegangene Beschreibung ist unter dem einem Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren un- Gesichtspunkt der Behandlung einkristalliner HaIbterworfen, um eine Oxidschicht von etwa 6000 bis leiterstoffe aus Silicium erfolgt. Dem Fachmann ist 10 CCO Ae Dicke zu bilden oder mit einer für die es klar, daß diese Verfahren allgemein auf anderes Ätzzeit ausreichenden Dicke. 65 einkristallines Halbleitermaterial ähnlicher kristallo-
One technique for obtaining a satisfactory two other levels is. Such a system, silicon dioxide layer on the backside of wafer 55, although useful, will not be so beneficial from the standpoint of self-finishing as a first step an anodic oxidation etch. In addition to the use of silicon dioxide as a mask for the purpose of forming a thin layer of silicon, dioxide. (Such a method is described, for example, in the earlier application W 43 825, which requires other materials than masks.) The anodic, including other dielectrically formed surface, is then 60 trica in a vacuum, such as silicon nitride,
sputtered back to clean them and then in situ The foregoing description is from the point of view of treating single crystal substrates to form an oxide layer of about 6,000 to conductors of silicon from an electron beam evaporation process. A person skilled in the art can form a thickness of 10 CCO Ae or with a thickness which is sufficient for whom it is clear that this method generally applies to other etching times. 65 monocrystalline semiconductor material of similar crystallo-

AIs nächster Schritt wird die Fotoätzmaske auf der graphischer Struktur, einschließlich des Germaniums,The next step is the photo-etching mask on the graphic structure, including the germanium,

Oxidfläche gebildet und die Grenzen der Maske mit wie auch der wohlbekannten Halbleiter-VerbindungenOxide area is formed and the boundaries of the mask with as well as the well-known semiconductor compounds

den Schnitten der (lll)-Ebene ausgerichtet, wie oben der AmBv-Gruppe angewandt werden können. Diealigned with the cuts of the (III) plane, as can be applied above by the AmBv group. the

Ätzmittelrezepturen werden sich für die verschiedenen Verbindungen ändern. Indessen wird im Einklang mit der vorliegenden Erfindung das präzise Ätzen durch die Erkenntnis und die Anwendung verschiedener Ätzgeschwindigkeiten bewirkt, die unter den drei 5 kristallographischen Ebenen niedriger Ordnung herrschen, die für diese Stoffe charakteristisch sind.Etchant formulations will differ for the different Change connections. Meanwhile, according to the present invention, the precise etching is performed the knowledge and the application of different etching speeds, which under the three 5 crystallographic levels of low order prevail, which are characteristic for these substances.

In Verbindung mit derartigen Verfahren bei zusammengesetzten Halbleitern wird man es schätzen, daß ein unterschiedlicher Ätzerfolg auftritt, der von den beiden Elementen der Verbindung abhängt, die in der speziellen Schicht vorherrschen. Speziell kann beispielsweise im Fall eines Galliumarsenidkristalls bei Betrachtung des Modells der F i g. 4 die im Zentrum der Modells gezeigte (lll)-Ebene'ein Überwiegen der Galliumatome aufweisen. Auf der anderen Seite kann bei Umdrehung dieser (lll)-Ebene, die auf der entgegengesetzten Unterseite des Modells besteht, ein Überwiegen von Arsenatomen auftreten. Dementsprechend können die Ätzmittel so ausgewählt werden, ao daß man nicht nur Vorteil aus der primären kristallographischen Orientierung zieht, sondern im Fall zusammengesetzter Halbleiter auch aus dem Faktor, welche der Ebenen exponiert wird.In connection with such processes in compound semiconductors, it will be appreciated that a different etching success occurs, which depends on the two elements of the connection which prevail in the special layer. Specifically, for example, in the case of a gallium arsenide crystal when considering the model of FIG. 4 the (III) plane shown in the center of the model predominates of gallium atoms. On the other hand, this (lll) level, which is on the opposite underside of the model, arsenic atoms predominate. Accordingly The etchant can be selected so that not only can one take advantage of the primary crystallographic Orientation draws, but in the case of composite semiconductors also from the factor which of the levels is exposed.

Die Ätzmittel, die die (110)-Ebene angreifen, können so zusammengesetzt werden, daß sie mit einer vergleichbaren Ätzgeschwindigkeit die (100)-Ebene angreifen. Bei einer solchen Anordnung, bei der die (110)-Ebene die primäre Ätzebene ist, werden die Maskenkanten parallel zu den Schnitten der (HO)-Ebene mit den verschiedenen (Hl)- und (110)-Ebenen angeordnet. Die Maskenkanten stehen dann nicht notwendigerweise zueinander in rechten Winkeln, und durch den Ätz-Prozeß werden unterschiedliche Mesa-Konfigurationen gebildet. Es ist wichtig, die 3s geometrische Wirksamkeit der erzeugten Umrisse vom Standpunkt der Kompaktheit der Geräte zu betrachten.The etchants that attack the (110) -plane can be formulated to work with a attack the (100) plane at a comparable etching speed. In such an arrangement in which the (110) plane is the primary etch plane, the mask edges become parallel to the cuts of the (HO) plane with the different (Hl) - and (110) planes arranged. The mask edges then do not stand necessarily at right angles to each other, and become different through the etching process Mesa configurations formed. It is important to do the 3s geometric effectiveness of the generated outlines from the standpoint of the compactness of the devices regard.

In jedem System bleiben die Erwägungen für den Erhalt eines präzisen Ätzens bestehen, derart, daß Interferenz-Effekte von Störungen und Unregelmäßigkeiten vermieden werden, wie auch das damit verbundene Unterschneiden an Ecken.In any system, the considerations for obtaining a precise etch remain such that Interference effects of disturbances and irregularities are avoided, as well as the associated Undercutting at corners.

Demzufolge versteht sich auch, daß Abwandlungen von der vorangegangenen sepziellen Lehre vom Fachmann getroffen werden können, welche indessen immer noch innerhalb des Erfindungsgedankens und -umfangs liegen. Beispielsweise ist es dem Fachmann klar, daß andere Systeme von Kristallebenen als diejenigen niedriger Ordnung verwendet werden können.Accordingly, it is also understood that modifications of the preceding specific teaching can be made by those skilled in the art can be made, which, however, are still within the spirit and scope of the invention lie. For example, it is clear to those skilled in the art that systems of crystal planes other than those lower order can be used.

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen formgebender Einätzungen an einer monokristallinen Halbleiterscheibe mit mindestens einer ersten, zweiten und dritten kristallographischen Ebene niedriger Ord- nung, wobei die Hauptflächen der Halbleiterscheibe in der ersten kristallographischen Ebene liegen, durch Ätzen einer der mit einer Ätzmaske versehenen Hauptflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe mit einer Ätzmaske versehen wird, deren Kanten parallel zu den von der ersten (100) und zweiten (111) kristallographischen Ebene gebildeten Schnittlinien verlaufen, und mit einer in an sich bekannten Weise das Halbleitermaterial in unterschiedlichen Kristallrichtungen unterschiedlich stark angreifenden Ätzlösung, welche eine relativ hohe Ätzgeschwindigkeit in der ersten Ebene (100), eine relativ niedrige Ätzgeschwindigkeit in der zweiten Ebene (111) und eine zwischen diesen beiden Ätzgeschwindigkeiten liegende mittlere Ätzgeschwindigkeit in der dritten Ebene (110) aufweist, geätzt wird.1. Method for producing shaping etchings on a monocrystalline semiconductor wafer with at least a first, second and third low-order crystallographic level, wherein the main surfaces of the semiconductor wafer lie in the first crystallographic plane, by etching one of the main surfaces provided with an etching mask, characterized in that that the semiconductor wafer is provided with an etching mask, the edges of which are parallel to the lines of intersection formed by the first (100) and second (111) crystallographic planes run, and in a manner known per se, the semiconductor material in different crystal directions different degrees of attacking etching solution, which has a relatively high etching speed in the first level (100), a relatively low etching speed in the second level (111) and an average etching rate lying between these two etching rates in the third level (110) is etched. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe mit einer Ätzlösung geätzt wird, deren Ätzgeschwindigkeit in der zweiten Ebene (111) praktisch Null ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor wafer with an etching solution is etched whose etching speed in the second plane (111) is practically zero. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe mit einer Ätzmaske versehen wird, die zur Kompensation des an den äußeren Ecken bevorzugten Ätzangriffs an diesen Ecken in einer Kompensationsform ausgebildet ist, wobei die Abmessungen der Kompensationsform vom Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit in der dritten Ebene (HO) zur Ätzgeschwindigkeit in der ersten Ebene (100) abhängen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor wafer with a Etching mask is provided to compensate for the etching attack preferred at the outer corners is formed at these corners in a compensation shape, the dimensions of the compensation shape the ratio of the etching speed in the third level (HO) to the etching speed in the first level (100). 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleiterscheibe aus Silizium, Germanium oder einer AniBv-Verbindung geätzt wird.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that a semiconductor wafer made of silicon, germanium or an AniBv compound is etched. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumscheibe mit einer Ätzlösung geätzt wird, die während des Ätzvorganges freie Hydroxylionen liefert.5. The method according to claim 4, characterized in that that the silicon wafer is etched with an etching solution that is produced during the etching process supplies free hydroxyl ions. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumscheibe mit einer wäßrigen Lösung von Aminen geätzt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the silicon wafer with an aqueous Solution of amines is etched. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumscheibe mit einer Lösung geätzt wird, die ein Hydroxid der Alkalimetalle Natrium, Kalium, Caesium und Rubidium enthält.7. The method according to claim 5, characterized in that the silicon wafer with a solution which contains a hydroxide of the alkali metals sodium, potassium, cesium and rubidium. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumscheibe mit einer Lösung geätzt wird, die einen Alkohol enthält.8. The method according to claim 7, characterized in that the silicon wafer with a solution which contains an alcohol. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Siliciumscheibe miit einer Ätzmaske versehen wird, deren Maskenkanten in zueinander rechten Winkeln angeordnet sind, und mit einer Lösung aus Kaliumhydroxid, Wasser und n-Propanol geätzt wird.9. The method according to claim 7, characterized in that that a silicon wafer is provided with an etching mask, the mask edges in are arranged at right angles to each other, and with a solution of potassium hydroxide, water and n-propanol is etched. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die maskierte Siliciumscheibe mit einer Lösung geätzt wird, die aus 15 g Kaliumhydroxid (handelsübliche Reinheit), 50 ml Wasser und 15 ml n-Propanol besteht.10. The method according to claim 9, characterized in that the masked silicon wafer is etched with a solution consisting of 15 g of potassium hydroxide (commercial grade), 50 ml of water and 15 ml of n-propanol. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die maskierte Siliciumscheibe mit der Ätzlösung bei einer Temperatur von 85° C geätzt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the masked silicon wafer with the etching solution at a temperature of 85 ° C is etched. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis -11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe mit einer Ätzmaske versehen wird, deren benachbarte Kanten einen unmaskierten Teil der Oberfläche so begrenzen, daß der Ätzprozeß durch die Halbleiterscheibe fortschreitet und von selbst zum Stillstand kommt.12. The method according to claims 1 to -11, characterized in that the semiconductor wafer is provided with an etching mask, the adjacent Edges limit an unmasked part of the surface so that the etching process through the Wafer advances and comes to a standstill by itself. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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