DE1696092A1 - Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen unter Anwendung eines selektiven elektrolytischen AEtzverfahrens - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen unter Anwendung eines selektiven elektrolytischen AEtzverfahrens

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DE1696092A1 DE19681696092 DE1696092A DE1696092A1 DE 1696092 A1 DE1696092 A1 DE 1696092A1 DE 19681696092 DE19681696092 DE 19681696092 DE 1696092 A DE1696092 A DE 1696092A DE 1696092 A1 DE1696092 A1 DE 1696092A1
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Description

"·■ '· ·■' *-"1 PHH 2291
ΑΓ.τ::·.;:::ν.;.:·ϋ.---ULXUMrEMFABRtEKEM JW/WJM
Akte. PHS- 2291 ■ -
AnmelduDC vom» 21 .]F£brua* 1968
11 Verfahren zur iierstellung von Hai blei tervorricnturigen unter ■ üriwenduntj eines selektiven elektrol/tiüchan ^etzVerfahrens"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei denen an der Oberfläche einer Seite eines aua Halbleitermaterial bestehenden Körpers mindestens eine sich wenigstens längs eines Tuils der Überfläche erstreckende ώοηβ gebildet wird, die.wenigstens'an der Begrenzung mit dem darunterliegenden Halbleitermaterial auo demselben Halbleitermaterial wie das unterliegende besteht, aber mit verschiedenen Leitungseigenschaften, wonach durch selektivea elektrol^ fciucnes Aetaen dieses unterliegende Material unter
109852/U65 ^ oRleiNAL
-2- 1896082 PHN 2^1
Beibehaltung der betreffenden üona entfernt wird. Die Krfindung betrifft weiter nach diesem Verfunren erhaltene Halbleitervorrichtungen*
da ist bekannt, in Körpern aus Halbleitermaterial ssit einem PN-Usbergang Material von ein und demselben Läitungstyp vorzugsweise durch einen elektrolytischen AetzVorgang bis aum erwähnten Flf-lfobergang zu entfernen« wobei die ätzende Wirkung bei diesem PN-liebergang aufhört« Man kann d&bei an den PN-Uebargang eine Spannung in äperrichtung anlegen, wobei jeder der feile auf beiden leiten des PN-Uehergange «it einem elektrischen Anschluss verbunden ist. &'θ ist auch bekennt, nur denjenigen Teil alt dem wegzuätzenden Material ©it einem Aaaofoluae st* versehena wobei awisohen dieeea Anschluss und einer ülektrod« ia Aet»- bad die erforderliche Spannung flieset und wobei die ätaandee firkung nioht weiter geht als biu zu» PB-Üeljergang."
weiter bekannt eine der erlige* selektive «!«k^ol/fcisohi durchzuführen u» von eines KBcper aus einem M®ttrial ; eines hestisgitan Leitungotvpa'aait auf eines Seile einer &n fische Iiegen4ei} &one entgegengeaetssi®» Leltmigetvpe de»
■ i
vom ersterwähnten Leitungst/p wegsua'tzeßf düätirah der
des ig[
schränkt wisd. &1«ββ '&οηβ kann urep^ünglielij amroh Mffuaie% «ia*s geeigneten FreaisioffeE- oder durch epi-taÄlsless Aiibringea iron äe^itrt«»
• * ■
Halblsit®rEat®rial· erhalten sein,
ι ■ - · £la hai eich nun herausgestellt, dass das ¥®rfahrsBs bei die elektroly'tiiuhe uetaung auf nur eine ü«it® «Ines f eines Halbleiterkörpern beschränkt wird unter Anwendung liar einee vor-, gespannten Ansohlueaee an diesem Körper schwer anwendbar ist »um Wegäfesen von N-leitendeaj Material unter Einhaltung des P-leitenden Materials, während das Verfahren sehr gut anwendbar ist zum Wegätäsen von P-Ieitandem Material unter Einhaltung des N-leitenden Materials . ώ·
a' - - 1098S2/H8S
98082 ''***
wurde weiter gefunden, dass im letzteren Fall der spezifische Widerstand des N-leitenden Materials vorzugsweise nicht au niedrig sein darf und dass die obere Grenze der zu verwendenden Spannung für den lilektrolysavur^ang zur Beibehaltung des M-leitenden Materials umso höher liegt, je höher der spezifische Widerstand des U-leitenden Materials ist. Für den obenerwähnten selektiven elektrol/tischen Aetzvorgang zur Herateilung dünner plattenförmiger Körper aus Halbleitermaterial ist man auf ein F-Ie it ende 8 bubetrat angewiesen, auf dem man die ii-leilende Üone anbringt, die schliesslieh das Material des herzustellenden dünnen Halbleiterkörpers bilden wird.
Mit der vorliegenden Erfindung bezweckt man nun u.a., auch den Gebrauch von Körpern aus M-ieitendem Halbleitermaterial als Basie für die herzustellende dünne ^one zu ermöglichen. Die Erfindung'verwendet dabei die iatsaciie, dass, bei geeigneter Wahl der beim elektrolytischen «.et ζ Vorgang verwendeten Spannung N-leitendes Halbleitermaterial mit einem niedrigen spezifischen Widerstand viel schneller weggeätstt .wird als dasselbe, ebenfalls N-leitende Halbleitermaterial» jedoch mit einem höheren spezifischen Widerstand. Mach der Erfindung weist das Verfaliren der eingangs erwähnten Art das Kennzeichen auf, dass wenigstens bei der betreffenden Begrenzung sowohl das Material der Zone als auch das unterliegende Material N-leitend ist, wobei aber bei der betreffenden Begrenzung''das art die Üone grenzende Halbleitermaterial besser leitend ist als das Material der aone an dieser Begrenzung, und bei der elek.trol,/ tischen Aetzbeuandlung eine spannung angelegt wird bei der das iiiaterial der ώοηβ bei der Begrenzung praktisch nioht oder verhältriisma'asi^ langsam gegenüber dem an die ^one grenzenden Halbleitermaterial aufgelöst wird, \ienn raan nämlich die Aetzgeschwindigkeit, mit dea zwei ii-lei tendenivlfaterialien aus a.eüi~eiben .Haibleitcrgrundraaterial nit UnIUi1OCi, uuiieher irpezif iacuer Lex Lfühijke^ t, elektrolytisch
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- -4- «w^v«^*. . PHN 2291
aufgelöst werden, miteinander vergleicht, nimmt von einer bestimmten Spannung an die Aetzgeschwindigkeit dea Materials mit niedrigem spezifischem Widerstand sehr schnell zu, während die Aetzgeschwindigkeit des Materials mit höherem spezifischem Widerstand noch praktisch nicht zunimmt und/oder auf. einem verhältnismässig niedrigem Niveau bleibt.
.Mit dem erfindungsgemäsaen Verfahren ist es möglich, auch gleichzeitig eine Aufteilung in einzelne <ionen mit geringeren Abmessungen zu erhalten, wobei mehrere derartige Zonen an der einen Seite des Halbleiterkörpers gebildet werden und zwischen diesen Zonen das Halbleitermaterial derart dotiert wird, dass dieses Material entweder F-leitend .oder stark ö-leitend wird, so dass es in demselben Aetzvorgang ebenfalls weggeätzt wird* Derartige F-leitende oder stark N-leitende Trenaungsberöiche» welche die betreffenden ^onen voneinander trennen, können auf an sich bekannte Weise durch Diffusion geeigneter Fremdatome gebildet werden, jäs ist auch möglich in der Zone oder den Üonen durch .Diffusion von Fremdatomen dotierte Bereiche zu bilden, die so untief sind, dass noch ein aus dem ursprünglichen hochohmisehen N-leitenden /iünanmaterial bestehender Bereich an der Grenze mit dem Subatratmaterial verbl-eibt, wodurch das gebildete dünne Diffusionsbereich oder die gebildeten Diffusionsbereiche während der elektrolytischen Aetzbehandlung beibehalten wird, bzw. werden. Auf diese Weise kann man für HaIbleiterelektrodensystemen wesentliche Teile zuvor im hochohmiechen N-leitenden Material bilden» wobei es ausserdem die Möglichkeit gibt, auf dieser Seite der Zone andere für die herzustellende Halbleitervorrichtung anzubringenden Teile, wie elektrisch leitende Kontakte, Isolierbedeckungen, Verbindungen und elektrische ansohluuse bereits vor dem /letzvorhang anzubringen.
Die Bildung von untiefen Diffusiunabereiche vor dem fahren braucht niulit unbedingt mit der Vorftendun,j; von
• \h:,:, .;,. 1 098527 H6B
mn
kombiniert zu werden, uo ist es S0M, möglich ein Mosaik von untiefen Diffuaionsbereiohe mittels an sich bekannter Planartechnik zu erhalten, wie z.B. in der deutschen Patentschrift T»154·506 beschrieben ist, bei dem ein einheitlicher Bereich aus dem ursprünglichen Zonenaaterial beibehalten bleibt. Nach dem erfindungagemäaaen netz Vorgang verbleibt eine zusammenhängende dünne Platte, die z.ü» als Äuftreffplatte einer Kamerarühre verwendet werden kann· Huf eine derartige dünne Platte kann an der oeite, von der das niederohmieche Material der Bf-A?t entfernt worden iet durch da» elektrolytisch« Aetsverfahren, ein Strahlung·bild projiziert werden, wobe'i das Abtasten mit dea iülektronenetrahl »n der anderen üeite alt dem Mosaik aus untiefen Diffuaionabereichen stattfindet, iiabei ist an der Seite dee Mosaik« die Oberfla'oha z*ieoh§n den Diffusionebereichen, die aus dem hochohaisohen S-Üyρ Material bestellt, 'mit einer iBOlierachi'cht bedeckt und sind dl· üiffusionebereiche X®r dem ü/lektronenatrahl zugänglich gemacht«
Voi dem Durchführen des Aetsvorgahiis kann die Seit» der £on· oder der /ionen mit eines) Ieolierautttriat bedeokt loeriien» ύ&» voraug»-
«eise gegen die Einwirkung d«e Äetsbadeii beständig iat* Dadurch kann
überfiächö d is.HalbleiterkSrpare
tg dee aetaraittels nur von t
der üca® gegenübsrliegendin
ύ&$ Äone kaa»
b.i-
spielBWöiee |iit Hilfe eine» geeignet*» ;$it*#e; &n Einern K3«peyt beitjpieli einer glasplatte, befeutigt ,sein*
hat »ich närausö'e»tellt9 α*©» äursii iäinwiffkung von Straft-
lung, inabüs mdere ütrahlung, die Pfeotoleitfüh^eit im Halbleitersaterial erzeuge ι kann, das Wegätzen hochohijsigen ii-leitenden Materials begünstigt werten kann.. Vorzugsweise wird|des«tgen während öe8 Aetzvor- ganga der Uailbleitörkörpei· der iäinwirkuntj «ims derartigen Strählung entiogen. Der elektrolytisch^ AetaVorgang arfolgt dazu vorzugsweia« ia
Dunkeln.
das erfindungagemä'uue Verfuhren auf Germanium und 100362/1485 BAD ORIGINAL
Halbleiterverbindungen anwendbar ist,- kann bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial' der weitere Vorteil erhalten werden, dass die Oberfläche des Siliaiums, sobald der Elektrolyt das an den Begrenzungen liegende Zonenmaterial erreicht, an dieser Stelle passiviert wird, wodurch eine weiterschreitend« sehr langsame Aetzung aogar ausbleibt. .Diese Passivierung tritt insbesondere auf bei der Verwendung eines Elektrolyts, das S'lüoriesori enthält. Ks dürfte einleuchten, dass dasu .das art den Begrenzungen liegende üonenmaterial vorzugsweise einen ge-"niigend hohen spezifischen Wiueratand aufweisen muss, während die Ae-t«- bedingungen der bildung eines- Passivierungsschicht angepasst «erden. Vorsugsweise -verwendet aan für das Substrat S-Mtendes üiliziua Bit einea «pazifischen Widerstand von höehäens 0,01 ti cm und für da» angrenzend« Mataspis,! der üöne bsw« üonen Ä-leitendes Silizium alt ein·* : apeaiiiaohesi Widerstand von «imleäteföa 0,1 ^ cn* 1® Mahlen dar vorliegenden Erfindung *ind sehr viele
■ " - ■{ · . ■ i ■
Möglich, Üo ist ös beispieleweiae möglich, for der Aetab«h«ndl«nf mn der üeite d«r $um aus hochohaAfae !«leitende» »»t«rial SiIItR »u StseöL
t'one hindurchgehen, »onach ii«t# Hili#n
auf an siah b^k&iints WsIa* sur Erhaltung isyli«i-9jj,dar tr«nnungsksnile
-1 - * " , i aufgefüllt.werd«k9 wonach durch den elsktroi/ttaohan üetsvorgang dust
visa und Mihl®i%Higinmin mit m±n&st Sickes die* der dar srwuhnέβη k.ösie uragefähr ^ieich ist, erhalten «erden.
kann aais in einem plütfeeni'yraigtin HalbleilierkSrpes· M»ltitendea ÜRtesiftl «fi ütirisi»sr Btite ein» engrena de üoiifj aus hoehöhscisohaa !-leitendes Sistsrial und darauf ein« Son« » f anbringen wn4 ait EiIf^ einer geeigneten Mas-
Hillsn im P-leitsijaan Material liiaea, die durch das hucnomische N~l#itende Material hindurchgehen. Man kann die Killen «uf ©si aioh bekannter Weise ait Isolieyasterial versehen und die
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-7- £ü SSitu82 FHK
Üeite mit. dea untereinander getrennten P-leitendeii Bereiche auf einen Isolierträger kleben, wonach mittels dee erfindungsgemassen selektiven Aetzvorgangs das nieder ohiai sehe M-leitende Material entfernt wird.Die erhaltene dünne ii-leitende Scheibe mit den F-leitenden Inseln ist beispielsweise in einer Auftreffplatte einer Kameraröhre verwendbar»
Ausführungsbedspiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und werden im folgenden näher* besexirieben. üb zeigen!
Fig. 1 bis $ schematised und im nuersennitt die aufeinanderfolgenden btadien der Herstellung von Hälbleiterinaeln .auf einem Träger ausgehend von einer Halbleitertchiibe,
Fig. 4 schematisch einen senkrechten Üchnitt durch eine Vorrichtung zum"elektrolytischen Äetzen einer Halbleiterscheibe,
Fig. 5 bis 10 scheoatisch im Querschnitt Jäinaelheiten der aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung einer Kombination von auf einigen voneinander getrennten ilalbleiterinseln gebauten Halbleiterscnaltelementen auf einem gameinaamen i?räger, -
Fig. 11 schematiscii im ikshnitt einen Detail einer durch eüctrol/tisches setzen in dünnere 'feile aufzuteilenden und auf einem Träger angebrachten Halbleiterscheibe,
Fig. 12 und 13 schematiech im Schnitt Einzelheiten der aufeinanderfolgenden Stufen in der Herstellung von untereinander isolierten Halblei turinsein auf einem !'rager.
Seispiel 1
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Jchnitt durch eine όchi be aus mit «rsen dotiertem H-leitendem Silizium mit einer .Dicke von ungefähr JOü μη und einem Durchmesser von 2 cm. Der spezifische widerstand des
1 beträgt U1OOJ u cm. Der Körper ist auu einem Stabfürmigen Öij=>£]ink2"i stall durch dägeri aenkrecht zur Lüngt.ricntung dieuea sllij erhaltet;, wunach die überfläche viuiter bis zur angegebenen
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Dicke abgeschliffen würden ist. Danach wird der^Örper auf an eich bekannte Weise vorbehandelt, wobei eine Seite mit aluminiumoxid mit einer Korngrösse von ungefähr 0,05 *"" poliert und in gasförmigem mit Weeetrstoff vermiuchtem HCl geätzt wird. Die Scheibe wird bei der letzten Be-
handlung auf ungefähr 1100 C erhitzt.
Danach, wird auf an eich bekannte Weise epitaxial auf einer Seite des Körpers eine bcnicht 2 angebracht, wobei das Material der .bchicht aus M-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,5 u cm besteht. Die epitaxiale Schicht 2 kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass ein Gasgemisch aus-Siliziuatetrachlorid und Wa·- seratoff, denTetwas Antimonhydrid zugesetzt worden ist, über den Siliziumkörper 1 geführt wird, wobei dieser Körper mit seiner Seite 3 einer Unterstützung angebracht ist und auf einer Temperatur von IO5O C erhitzt wird. ,
Die epitaxiale Ausscheidung wird während 10 Minuten durchgeführt, wobei eine Schichtdicke von 10 μα erhalten wird. Durch Oxydation in feuchtem Sauerstoff bei einer Temperatur von 1100 C wird danach eine Siliziuraoxidhaut 4 gebildet, in der mit Hilfe eines geeigneten Phatomaskierungsverfahrens ein Netzwerk von Kanälen 5 angebracht wird. Die Kanäle 5 haben eine Breite von 20 -50 μη und teilen die üxidhaut in rechtwinklige Teile, beispielsweise einer quadratischen Form, deren Seilen ungefähr 550" μπι betragen, auf. Danach wird der Körper einer Phοephordiffuoiofiebehandlune unterworfen, wobei rrerinungabereiche 10 gebildet werden, die auB mit Phosphor dotiertem Silizium mit niedriges spezifischem Widerstand bestehen (siehe fig. 2). Dazu wird der Körper zuna'chet während 20 min bei einer Temperatur von 1100° C der .aJinwirkunjsr eines aus Stickstoff, Sauerstoff und POUl, bestehenden Gasgemisches auegesetzt, wobei ein Phosphatglas gebildet wird, von woher Phosphor wei-
tar boi 1120 C während 16 ütinden diffundiert wird, wobei über die ganze Dick« der. epituxialen Suhiuht örtliche Trennungebereiche aus
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2291
niedrig-ohiniechem N-leitendem dilizium gebildet werden. Diese Trennungsbereiche aöhlies3en yich an das N-leitende Material*mit niedrigem spezxfischera Widerstand des ursprünglichen Halbleiterkürpers 1 an, wodurch die epitaxiale Schicht 2 in <uonen 11 aufgeteilt wird, die aus einem N-löitenden Material mit hohoiu spezifischem Widerstand bestehen, wie dies ursprünglich epitaxial angebracht wurde. Gegebenenfalls kann nun die üxidhuut 4, die als Maske für die Phosphordiffusion verwendet worden ist, entfernt'werden, beispielsweise rai;t einer Fluorwäaaerstoffaäuredie ägdurch erhalten worden iet, dass t Voluiaeftfceil konzen-HF-*i,Ü8ung (50 Gew.?& HF) mit 1 Voluraoateil «asser gemischt
w«jfdi|» .-.j.-; ■■-■■. ■■■■■.■= ■■"'.;. --..: κ:/ ν V- /■ >',■■'■.:.-::-■■/.' =
'Hf^ erhai'ieftft iiiiibjeiteriioiiim^!»!^^ itttrtroit der
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einem ülaatirja'ger 2'i i»ei!»$ti^t und ίϊ»8Ρ*#||1ϊβ|§ eines geeigneten' atzbe-
atändigen und wasserabweieanäen Kittes ittijeispielaweise Kanadabalsam Kolophonium, während auch die ganzp Glasoberfla'che beispielsweise
bedeckt werden kann. - \- .:v /' ';■- / v" -". ." " . Mi{ti«2fi''einei!'-ftU0'.lCuaeteilaf-jr:--W^t«eettd'en-und gegen HF bt* ständigen Klemme 30 beispielsweise »us l'ol/methylmethaürylat, wird nun
ein i'latinatiechluas Jt gegen, Stelle 52, die au Haitd dte schelbenfüriü
Ϊ geklemmt und zwar an einet igen KÖipere liegt
' 4)
Dec öilleiumkörper wird nun eine« selektiven eiektrolytischen Äötzbehundling. unterworfen. Dazu verwendet man einen an der Oberseite jiehtlter 36 aus Polyäthylen mi fci 'einer üJlektroly tflussigköit 37»
die aus varciinnter wässriger HF-Lüsung !besteht» die dadurch erhalten wurden iat? ^dass 1 Volumenteil konzentrierter Fluurwaöserstoffsäure fili.t ,10 Voluraenteilen Wasaer veriüiacht wurde. Mittels eines
dargestellten) tiührers kann für eine gute ^irkulbtion des ^ ta titi^orrjt Aerdon. im Bad int eine weiters PLatinelektrgde 40 an- - f-: «it; au;; i lu^iripiß einer quü'irakiycfcan i'orra mit üi:.or -eita
BAD ORIGINAL
-10- iro ·ηη^ PHM
von 4 cm besteht, und die an einem »itiel aus Platin befestigt ist, der teilweise über dem Meniskus des Elektrolyts liegt und/iit dem die Elektrode elektrisch angeschlousen werden kenn.
Der Halbleiterkörper 1 mit der Glasplatte und der Platinkontmkt ait federnder Klemme wird nun in senkrechter Lage mit der Kontaktklemme
30 an der Oberseite und mit der iieite 3 der Platinelektrode 40 zugewandt, langsam im Elektrolyt versenkt, wobei zwischen dem Platinkontakt
31 und der-als Kathode wirksamen Platinelektrode 40 eine bpannung von 12 V angelegt wird« Der waagerechte Abstand- zwischen der Platinkathode 40 und der Halbleiteroberfläche betraft ungefänr 2 ca. Die Geschwindigkeit mit welcher der Halbleiterkörper 1 nach unten bewegt wird, betragt 2 me/min. üobald der Platinkontakt 3.1 den Elektrolyt berührt» wird sofort der Heat des Halbleiterkörpers 1 untergetaucht· Der Behälter 36 wird in einen (nicht dargestellten) dunklen Kaum gebracht, damit photo-
leitende Effekte, die hoohohmisches N-leitendes Matarial auflosen könnten, verhindert werden» Die-Aetzgeschwiiidigkeit beträgt ungefähr :
2μια/αίη. Durch das allmähliche Tauchen der Halbleiterscheibe in der Flüssigkeit 3? w|rd, wie in der parallelen nicht vorbekannten Anmeldung; : (PHN 2292) beschrieben ist, erreicht, dass die Aetz wirkung bei den "Halbleiterteilen, die am weitesten vom Platinkontakt ~ 31 entfernt sind, anfängt. Von der -oeite 3 Wer wird nun das N-leitende Material mit guter«Leitfähigkeit weggeätzt. .Dadurch, dass die Teile, ; die .dem Anschluss am nächsten liegen, späteir der elektrolytischen Aetzbehandlung unterworfen werden als diejenige^ Teile, die weiter vom Kontakt entfernt aind, wird vermieden, daes durch vollständiges Durch- j ätzen des Halbleitermaterial nahe am Kontakt 31» die elektrische Verbindung zwischen uiesem Kontakt und «seiter entfernt liegenden Teilen des N-leitenden Materials mit t;uter Leitfähigkeit, die noch nicnt ganz ubgeätat sein wurden, unterbrochen werden würde. .
Wenn durch das'Wegätzen des N-leitenden Materials-vom ursprünglicnen Körper 1 der cilektrol/t ~dj mit der epitaxialen üone 2 in Kontakt tritt, stellt es eich heraus, dass aie Aetzwirkung auf die durch Diffusion erhaltenen gut leitenden TrennungBbereiche 10 beschränkt wird, während die Teile 1t an der aeite des iilektrol/ts durch, eine Passivierungahaut bedeckt werden, die ein weiteres Wegätzen des Materials praktisch verhindert. Wenn die Bereiche 10 durchgeätzt sind, erhält man voneinander getrennte Teile 11 von ,ungefähr quadratischen Form mit Längen und Breiten von ungefähr 350 μιη und Dicken von ungefähr 10 μη (siehe Fig. 3)» ' '
Die erhaltenen quadratischen Körper können auf an sich bekannte V/oiee" zu Halbleitervorrichtungen weiterverarbeitet werden. Dazu kann man die Halbleiterkörper dadurch vom gläsernen Untergrund entfernen, dass man das Klebemittel löst,* beispielsweise falls Kanadabalsam oder Kolophonium verwendet wurde, durch Lösen in Tetrachlorkohlenstoff oder Chloroform« übachon die erhaltenen Körper äusserst dünn sind hat es sich herausgestellt, dass eis mittels oaugpipetten noch gut hantierbar sind. .
■Statt Diffusion eines Donators zur Erhaltung der wegzuätzenden Bereiche 10, kann man auch Örtlich Akzeptoren eindiffundieren, beispielsweise Bur, zur Erhaltung P-leitender Trennungsbereiche mit hoher Leitfähigkeit»
Beispiel 2
Auf nur einer Seite einer Halbleiterscheibe, die aus mit Arsen dotiertem N-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,007 u cm besteht und mit Abmessungen nach Beispiel 1, wird M-leitendes Silizium mit einem spezifischen flideratand von 0,5^ cm epitaxial bis zu einur d-chiahtdicke von 15 μκ abgesetzt. Die Halbleiterücneibe wird nun mit der beite» auf der die epitaxiale üohicht ange-
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bracht let, mittels eines geeigneten Klebemittels, wie Kolophonium oder Kanadabalsam, auf einer Glasplatte geklebt. Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wird der Siliziumkörper nun einer selektiven elektrolytischen Aetzbehandlunt™ unterworfen, bei der auch hier das niederohmische Material des Substrats gelöst wird, wrhrend das hochohmisohe epitaxial angebrachte Material zurückbleibt« Auf diese Weise bleibt auf der Glasplatte eine dünne einkristalline Siliziumschicht mit einer einheitlichen Dicke von 15 μπι geklebt.
Man kann die Scheibe weiterbehandeln, während aie auf der Glasplatte geklebt ist, b/nnpielsweise durch Aufteilung in kleine. Stücke. Dazu kann mar auf der Scheibe auf an sich bekannte Weise unter Anwendung eines Photomaskierungsverfahrens ein ätzbeständiges Maskierungemuster herstellen, wonach mit Hilfe eines Aetzvorfahrens, bei dem rait Ausnahme linienförmiger Streifen die Halbleiteroberfläche vor Einwirkung des Äetzmittels geschützt wird, die Halbleiterscheibe durch^eätzt wird, wobei die betreffende Aufteilung erhalten wird. Die einzelnen dünnen Stückchen, dio trotz ihrer ßerin^en Dicke beispielsweise mit einer Saugpipette, noch ziemlich f?ut hantierbar sind, können, nachdem sie, beispielsweise durch Lösung der Klebemittelschicht, vom Untergrund /etrennt sind, geniBse an sich bekannten Techniken weiterverarbeitet werden} sie können z.B. unter •Anwendung von Maskierungssohichten, beispielsweise maskierenden Oxid- oder Nitridschichten, Diffusionsbehandlungen unterworfen werden.
Ale Variation zu diesem Beispiel kann man auch, vor dar elektrolytisches Aetzbehandlung zur Lösunr des Substrats, in der epitaxialen Schioht durch Diffusion von der Oberflache gegenüber dem Subatratmaterial her Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit und unterschiedlichen Leituncstyps für die herzustellenden Halbleitervorrichtungen bilden,
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wobei jedoch die Diffusionstiefen beschränkt bleiben, damit an diesen Stellen daa Durchätzen bei der elektrolytischen Aetzbehandlung vermieden wird. Auch können zuvor Isolierschichten, wie eine Siliziumoxid- oder Siliziumnitridhaut, und metallene Anschluss- und Verbindungsstreifen angebracht werden. Auch können dauerhaftere Klebemittel, wie ein Epoxyharz, verwendet werden und nachher durch eine oder mehrere geeignete Aetzvorgänge die Trennkanäle zwisohen den Schaltelementen und gegebenenfalls das Zugänglichmachen der Stellen zum Anbringen äusserer Verbindungen an den betreffenden Anschlusastreifen erhalten werden.
Als Variante zum Beispiel 1, bei dem von einem scheibenförmigen Körper 41 ausgegangen wird, der aus mit Arsen dotiertem N-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,007 ü cm', besteht, wird zunächst gemäss dem Muster der herzustellenden Kanälen Bor oder Phosphor bei niedriger Temperatur, beispielsweise 1100 C, untief eindiffundiert (siehe Fig. 5). Eine Seite der Scheibe ist dabei völlig mit einer Siliziumoxidhaut 42 bedeckt, während die andere Seite örtlich mit einer Siliziumoxidschicht 43 derart bedeckt ist, dass ein Netzwerk von Kanälen keine Oxidhaut trägt, während die durch diese Kanäle umschlossenen Oberflächenteile mit der Oxidiraut 43 bedeckt sind. Die Kanäle können-mit Hilfe eines üblichen Photomasklerungsverfahrens erhalten sein, wobei die beizubehaltenden Teile der Oxidhaut mit einer ätzbeetändigen Maskierung, bedeckt werden, wonach die Kanäle auf üblich« Weise geätzt werden. In diesem Fall entstehen an den Stellen der herzustellenden Kanäle untiefe Gebiete 50 aus schwer mit Bor bzw. Phosphor dotiertem Silizium (siehe Fig. 6). Nach Entfernung des auf der Oberfläche der Scheibe noch vorhandenen Oxids wird der Siliziumkörper an der örtlich mit Bor bzw. Phosphor dotierton Seite epitaxial mit einer Schicht
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aus hochohmisohim N -leitendem Silizium mit einem spezifischen .Viderstand von 0,5 Ücm versehen (siehe Fig. 7). Die Dicke der epitaxiulen „Schicht liegt beispielsweise zwischen 10 und 15 μπι. Unter Anwendung geeigneter Diffusionsnaskierun;rsmuster werden mittels an sich bekannter Diffusionstechniken örtlich Bereiche unterschiedlichen Leitungstyps im hochohmischen Material der epitaxialen Schicht 51 gebildet, beispielsweise P-leitende Bereiche 60 und N-leitende Bereiche 61 (siehe Fig. 8), An der Stelle der Kanäle kann weiter Bor bzw. Phosphor eirsdiffundiert werden, wobei das Bor bzw. der Fhosphor vonohl von der Oberfläche der epitaxialen Schicht als auch von der Grenze nit .ieii Substrat örtlich nacheinar. ler difi undior t, wodurch P-leitende bzw. niedrigohmische N-leitende Trennungsbereiche 62 gebildet werden. Die bei der Diffusion gebildeten Oxidhäute können ge-Tsünschtenfalls ganz oder teilvieice durch eine'frische Isolierheut, beispielsweise eine Oxidhaut, wie an sich bekannt ist, ersetzt werden. Zur Kontaktierung können Fenster 63 in der Isolierhaut 64 vorgocenen und ein geeignetes Metall, beispielsweise Aluminium, aufgedampft werden, nährend auch auf einen dünnen Teil der Is,olierb,a«t kapazitiv steuernde Elektroden 65 und übrigens auch metallene Verbindungsstreifen auf an sich bekannte 7,'eise angebracht werden können. In dieser <Veise können die Halbleiter-, schaltelemente gemeinsam eine integrierte Schaltung bilden. In Fig. 8 sind als Beispiele von Schaltelementen ein Feldeffekttransistor. 731 ein NPN-Transistor 74 und eine Diode 75 dargestellt, um anzugeben, dass die unterschiedlichen Schaltelemente an ein und derselben Seite einer Scheibe gebildet werden können,.wie dies an sich bekannt ist und bei der Stareteilung integrierter Schaltungen auf einem Halbleiterkörper erfolgt. Die Art und Lage der in Fig. 8 dargestellten Schaltelemente sind mit Bück-, sieht auf die Herstellung einer Senderschaltung .hier jedoch nicht gegeben.
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In allgemeine« wird nan auf nur einer Scheibe des HaIbm'rtori.jlf »ine Anzähl integrierte SchäLtungen herstellen wollen, Wöboi diese integrierten Schaltung nachher voneinander getrennt werden müssen, während auch die Möglichkeit geschaffen werden muss, eine derartige inte;:rinrte Schal tun·- nnrehliessen 5fu können. Man kann dazu die Kanäle 55v.'ifTöhcn-den unterschiedlichen integrierten Schaltungen nötigenfalls örtlich oder ub(?r die ganse Länge breiter wählen, wobei die gegebenenfalls zu kontakticrondon Anschlussstreifen sich bis zu diesen Verbreiterungen erstrecker könneri, wodurch diene Streifen von der Seite des -weggeätzten Hrilbleiteritv'jtiTrinls her nngeschlossen werden können*
T'io Tlalbleitorrchelbe mit verschiedenen zuvor hergestellten integrierten Kc'saltunren, einsC'liesslich der Isolier- und Metallbedocki:n.-rent wird mit der mit diesen Eedeckun-ren versehenen Seite mittels ο ir en {feeirneten Klebemittels 71 auf eine Glasplatte 70 gekleott beispielsv.'ei::e mif die in Beisriel 1 beschriebene «eise (siehe Fi£,, 9)» wonr.c'1 die elokirolytiöche Aetzbe':andlung wie in Beisriel 1 -erfolgt» Sowohl das niedorohnirci/e N-leitende Material des Untergrundes 41 ßlsv auch die P-leiter:c.en bzw. Π-leitenden Trennungsbereiche 62 werden dabei weggeätzt, während dicr durch diese Bereiche begrenzten Zonenteile 72, die nur mit N-leitendom Material hohen spezifischen Widerstandes an den Untergrund und die 3ereic!ui 62 ,'-renzen, Tjeibehalten bleiben (siehe Fig. 10). Man kann nun die Glasplatte 70 entsprechend dem Muster der Kanäle zwischen den integrierten Schaltungen anreissen und durch Brechen die integrierten Schaltungen voneinander trennen. Am Rande der integrierten Schaltungen kennen dort, wo äav ?.*etall unter dem weggeätzten Material frei geworden iE't, beim Einhau in eine Umhüllung weitere il-urch die Umhüllung geführte An:, 'lilij: rfi befooti.rt nerdon.
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Dabei sei bemerkt,dass es nicht notwendig ist, die Glasplatte aufzuteilen, dass es jedoch auch möglich ist, durch behutsames Schneiden die integrierten Schaltungen voneinander zu trennen, wonach daa Klebemittel, mit dem die Scheibe auf der Glasplatte befestigt war, wie In Beispiel 1 beschrieben wurde, gelöst werden kann»
Es hat sich weiter herausgestellt, dass bei Verwendung einee aus verdünnter Fluorwasserstoffsäure bestehenden Elektrolyts etwa -frei werdende Siliziumoxidschi-chten angegriffen werden können. Dagegen stellt es sich heraus, dass Siliziumnitrid, das ebenfalls-als Material für Diffusionsmaskierung und zum Bedecken der Siliziumoberfläche bekannt' ist, gegen eine derartige Einwirkung gut beständig ist. Vorzugsweise wird deswegen an der Stelle der anzubringenden Kanäle und mindestens an den RMnderr der zu trennenden Zonenteile eine Oberflächenschicht aus Siliziuranitrid verwendet. °
Statt eines leichtlöslichen Klebemittels, wie der in Beispiel 1 erwähnte Kanadabaleam oder das Kolophonium, kann man im vorliegenden Fall auch ein dauerhafteres und schwer zu entfernendes Klebemittel, beispielsweise ein Epoxyharz, verwenden.
Anstatt dessen, dass die Scheibe mit einem gegebenenfalls löslichen Klebemittel auf einen Glasträger geklebt wird, kann man die Scheibe 80 mit der Seite mit der epitaxialen Schicht 81, die bereits mit einer geeigneten Oxidbedeckung 82 (siehe Fig. 11) oder einer Bedeckung aus Siliziumnitrid versehen ist, dadurch mit polikristallinem Silicium versehen, dass eine geeignete Siliziumverbindung zersetzt wird, wodurch ein bleibender temperaturbeständiger Träger gebildet wird. Gegebenenfalls können nach der Aetzbebandlung an der frei gewordenen Oberfläche der Zone oder Zonen auf an sich bekannte Weise Diffusionen durchgeführt werden, ge-
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gebenenfalls auch, wenn bereits zuvor von der anderen Seite her Diffusionsvorgänge durchgeführt wurden. So kann, wenn das Gebiet mit dem hochohmischen !Γ-leitenden Material eine aktive Punktion in einem Schaltelement bildet, beispielsweise als Kollektor in.einem Transistor, dieses Gebied mit einer niedrigohraischen IT-leitenden Schicht-versehen werden, beispiels- · weise durch Diffusion, damit ein horizontaler Spannungsabfall soviel wie' möglich verringert wird. Auch können an der frei gewordenen Seite Metallschichten angebracht werden, beispielsweise zum obenerwähnten Zweck, oder zum Anbringen Von Kontakten. -
Das polikristalline Silizium kann iü einer ausreichenden Schichtdicke jangebracht werden, damit man ein mechanisch festes eelbettragendes Ganze erhält, beispielsweise in einer Dicke von 100 bis 200.μιη. * Die Anwachszeit des Siliziums ist verhältnismässig lang. Bei einem Wachstum durch Zersetzung von SiCl. in Gegenwart von Wasserstoff bei einer Temperatur der zu bedeckenden Oberfläche von 1050 .G beträgt die Dioken-Zunahjne beispielsweise ungefähr 1 Hm/min. Man kann jedoch das Wachstum des polykristallinen Siliziums 83 auf eine Schichtdicke von beispielsweise 10 μπ beschränken, danach eine Glasschicht 84 anbringen, beispielsweise durch Kathodenzerstäubung oder durch Sedimentation von pulverförmiges Glaej und mit Hilfe dieser ßlasschicht 84 das polikristalline Silizium 83 an einem massiven» vorzugsweise plattenförmigen Siliziumkörper befestigen, der beispielsweise aue einem durch Umschmelzen von Silizium erhaltenen Körper erhalten wurde, wobei eich durch Srhitzung das Glas erweicht und
die Verbindung bewirkt wird. \
Jn beiden Fällen ist ein temperaturbeständiger Träger erhalten«
wodurch es möglich ist, an der durch das Aetzen frei gewordenen Seit· ge«» eignete Diifußionsbehundlungen durchzuführen. Ea ist dadurch sogar m8g-
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Höh, die wesentlichen Teile der herzustellenden Halbleitarschalteleniente an dieser Seite der Zone oder der Zonenteile aufzubauen.
Wenn beim Aetzyorgang keine Kanäle geätzt werden, besteht der erhaltene Körper aus einer dünnen einkriatallinen Schicht mit verhältnismassig grosseji lateralen Abmessungen, die isolierend auf einem temperaturbeständigen Träger befestigt ist, in welcher Schicht mit Hilfe an sioh bekannter Techniker;, beispielsweise Planartechniken, Halbleiterschaltelement· beispielsweise für integrierte Schaltungen, gebildet werden können, die g·- wünschtenfalla durch Bildung von Kanälen voneinander isoliert werden können. " .
Man kann wie im Obenstehenden beschrieben wurde, auch eine Anzahl dünne halbleitende einkristalline "Inseln" 90 erhalten, die mit Hilfe einer isolierenden Oxid- oder Nitridhaut 92 auf polikriatallinem Silieiu» 91 befestigt sind. Sie Kanäle 93 zwischen den Halbleiterinsein 90 sind In diesem Fall offen (siehe Fig. 12). Man kann nun die freie Oberfläche die«er Körper oxydieren oder in anderer Weis· mit einer temperaturbeständigen . Oxid· oder Nitridhaut 94 bedecken, welch· Habt euch die durch die Kanlle 93 begrenzte Oberfläche bedeckt, wonach an dieaer Seite und in den Kanälen 93 polikristallines Silizium 95 angebracht wird (siehe Fig. 13)» Letstema Material kann »jjätar als Träger verwendet werden* Es wird mit einer ätabi ständigen Schicht 96 bedeckt, wonach das polikristalline Silizium 91 an der
j anderen Seite, da« zuvor angebracht worden war, durch chemisches Aetzen !
; entfernt werden kann, beispielsweise mit einer an eich bekannten Aetsflüt· -* sigkeit aus kontentriertar Salpetersäure, konzentrierter Fluorwaeaerstoff-
U> säure, Eiseasig, und Jod. Biese Aetzen wird durchgeführt bis die Siliaiu4-
ί OO ! I
f oxid- oder Slliziuranitridhaut erreicht iat. Man hat nun eine flachere NJ ·
^ Struktur ohne offene Rillen erhalten, die insbesondere zur Durchführung
Φ Planartechniken zur Bildung von Halbleiterelementen und integrierten cn
Schaltungen geeignet ist. Man hat dnbei den Vorteil einer "Isolierung den unterschiedlichen Schaltelementen, ΑΑΛ
„19- nww^*. PHN 2291
Selbstverständlich sind viele Varianten im Rahmen der vorliegenden Erfindunr möglich*
So ist es beispielsweise möglich, einen biegsameren Träger anzubringen , so dass eine Art von geschmddiger Folie mit darauf befestigten Halbleiterteilen erhalten wird.
Weiter sind andere Zusammensetzungen des Aetzbades anwendbar. Zum selektiven elektrolytischen Aetzen von N-leitendem Silizium wurden bei« opMsY/eiae erfolgreich Aetzbäder verwendet, die aus Gemischen von 1 Voluraa> teil konzentrierter HF (50 Gew.^) und 6-10 Teilen einer Lösung von 200 g NH.F in 100 ρ Wasser bestanden.
Wenn im Obenstehenden in bezug auf das gut bzw» schlecht oder durchaus nicht ■ .segätzen von N-leitendem Halbleitermaterial, insbesondere N-leitende«1 Silicium, von niedrigohmisch oder guter Leitfähigkeit bzw. !lochohr.iisch oder ^erin':er Leitfähigkeit die Rede ist, muss man diese Begriffe mit Rücksicht auf dieses unterschiedliche Benehmen beim elektrolyt! sehen AetF.en betrachten und nicht mit Rücksicht auf die Eigenschaften in einer Halbleitervorrichtung.
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Claims (2)

  1. -2O-
    PATENTANSPRUECHE:
    1, ' Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, bei = denen an der Oberfläche einer Seite eines aus Halbleitermaterial beetehenden Körpers mindestens eine sich wenigstens ljängs eines Teils der Oberfläche erstreckende.Zone gebildet wird, die wenigstens an de* Begrenzung mit. dem darunterliegenden.Halbleitermaterial aus demselben Halbleitermaterial wie das unterliegende besteht, aber mit verschiedenen Leitungseigen-Bchaften, wonach durch selektives elektrolytisches Aetzen dieses unterliegende Material unter Beibehaltung der betreffenden Zone entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens bei der betreffenden Begrenzung sowohl dasMaterial der Zone als auch das unterliegende Material N-leitend ist, wobei aber bei der betreffenden Begrenzung das an die Zone grenzende N-leitende Halbleitermaterial besser leitend ist als das Material der Zone an dieser Begrenzung, und bei der elektrolytischen Aetzbehandlung eine Spannung angelegt wird, bei der-das Material der Zone bei der Begrenzung praktisch nicht oder verhältnismässig langsam gegenüber dem an die Zone grenzenden Halbleitermaterial aufgelöst wird. -
  2. 2. Verfahren nach Anspruch. 1, bei dem mehrere derartige Zonen an nur einer Seite des "Halbleiterkörpers nebeneinander gebildet werden« dadurch gekennzeichnet, dass zwischen diesen Zonen das Halbleitermaterial derart dotiert wird, dass es entweder P-leitend oder stark .N-leitend wird so dass es in d-emselben Aetzvorgang ebenfalls weggeätzt wird, 3· Verfahren nach Anspruch 1· oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aetzvorgangs das Halbleitermaterial der Einwirkung von Strahlung, die PhötoleitfMh^eit im Halbleitermaterial erzeugen kann, entzogen wird.
    4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aetzverfahren im Dunkeln erfolgt·
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    -21- '■ FHN 2291
    5· ·Verfahren nacheinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- -' kennzeichnety dass dae Halbleitermaterial aus Silizium besteht und das Material der Zone(ii), wenigstens an der (den) Begrenzung en) mit· dem an diese Zone(n) grenzenden Halbleitermaterial· einen derart hohen spezifischen Widerstand aufweist, und die iietzbedingungen derart gewählt werden, dass ' bei Kontakt mit dem Elektrolyt die Oberfläche des Halbleitermaterials mit hohe© spezif-iseheiji Widerstand passiviert wird» 6» Tefahrea naoh Anspruch31 dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial, einen sp&aifisohen Widerstand- von höchstens 0,01 uom und das F-leitende Material iev Zone(n) ©inen hohen spezifischen Widerstand von mindestens O»1 kern aufweist*
    ?. Verfahren nach Anspruoh 5 oder 69 dadurch, gekennzeichnet, dass der verwendeteι Elektrolyt FJuörione« enthSli,
    0. · lister Anwöttdung eines Verfahröns nach einem der vorstehenden • Äneprüohe erhaltene
    10 9852/1A65
    Lee rse 11 e
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