DE1913616C3

DE1913616C3 - Verfahren zum Ätzen einer an einem Halter angebrachten Halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE1913616C3
Application number: DE19691913616
Authority: DE
Inventors: Ravi London; Bradshaw Robert Ian Kampala Uganda Rao (Ost-Afrika)
Original assignee: Westinghouse Brake English Electric Semi-Conductors Ltd, London
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1978-02-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 8 22 251 bekannt, bei dem eine Halbleiterscheibe aus einem Halbleitermaterial wie Germanium geätzt und als Chelatbildner Kaliumcyanat, Natriumcyanat, Äthylendiamintetraessigsäure oder Polyphosphorsäure verwendet wird. Das Ätzen erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 50° C. Bei Anwendung dieses Verfahrens, insbesondere zum Ätzen von Siliziumhalbleiterscheiben, werden Halbleiterbauelemente erhalten, die vergleichsweise hohe Sperrströme zeigen entsprechend einer geringeren Sperrfähigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ätzen einer an einem Halter angebrachten Halbleiterscheibe derart auszubilden, daß bei Verwendung einer Halbleiterscheibe aus Silizium ein Halbleiterbauelement erhalten wird, welches eine höhere Sperrfähigkeit und einen dementsprechend geringeren Sperrstrom als Halbleiterbauelemente mit nach bekanntem Verfahren geätztem Silizium zeigt. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Atzen nach den Angaben in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs verfahren wird. Die hierbei erhaltenen Halbleiterbauelemente zeigen einen vergleichsweise geringen Sperrstrom, und zwar auch bei vergleichsweise hohen Spannungen. Außerdem wurde festgestellt, daß im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren eine Ätzwirkung praktisch nur am Silizium selbst auftritt.

Vor dem Ätzen mit Ätzalkali und Gluconsäure kann die Silizium-Halbleiterscheibe mit einer Ätzlösung aus einem Gemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure geätzt werden.

Nach dem Ätzen mit Ätzalkali und Gluconsäure kann die Silizium-Halbleiterscheibe in destilliertem Wasser gewaschen werden.

Während des Ätzens kann für die sich gegenüberliegenden ebenen Flächen der Silizium-Halbleiterscheibe eine Maske aus einem Goldüberzug oder einer Bleilotschicht verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird nachstehend näher erläutert.

Aus einer aus monokristallinem Silizium bestehenden Tafel wurde eine Scheibe ausgeschnitten, die dann sich gegenüberliegende ebene Flächen aufwies, zwischen denen sich eine Umfangsfläche erstreckte.

Durch das Ausschneiden der Siliziumscheibe aus der Siliziumtafel kann die Umfangsfläche der Siliziumscheibe eine Beschädigung erleiden. Um diese Beschädigung zu beseitigen, wurde die Siliziumscheibe zunächst mit einer Ätzlösung geätzt, die aus einem üblichen bekannten Gemisch aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure mit einem Mischungsverhältnis von 7 :3 bestand.

Die sich gegenüberliegenden ebenen Flächen der Siliziumscheibe wurden dann mit einer säurefesten Goldplattierung überzogen, und danach wurde die so überzogene Siliziumscheibe an einem Halter angebracht, um ihre nachfolgende Behandlung zu erleichtern. Die Anbringung der Siliziumscheibe an dem Halter

ίο erforderte eine Erhitzung in einem Ofen, während welcher die Oberflächen, insbesondere die Umfangsfläche, der Siliziumscheibe unvermeidbar mit Metallionen verunreinigt wurden, die in den für das Anbringen der Siliziumscheibe an einem Halter notwendigen Einspannvorrichtungen, den verschiedenen Bestandteilen des Aufbaus der Verbindung mit dem Halter, den Ofengasen usw. vorhanden waren.

Würde man diese von den Metallionen gebildeten Verunreinigungen auf der Siliziumscheibe zurücklassen, dann würde ihre Anwesenheit zu einer Verschlechterung der elektrischen Charakteristik eines mit der Siliziumscheibe hergestellten Halbleiterbauelements führen.
Um diese Metallionen-Verunreinigungen zu beseitigen, wurde die Siliziumscheibe in eine Ätzlösung eingetaucht, die eine Temperatur von 100⁰C hatte und aus einer Lösung von Gluconsäure und Kaliumhydroxyd bestand, dessen Menge in der Lösung so eingestellt war, daß sich ein pH-Wert von 9 bis 10 ergab.

Nach der Ätzung in dieser Ätzlösung wurde die Siliziumscheibe in destilliertem Wasser gewaschen und danach getrocknet.

Siliziumscheiben, die in der vorstehend beschriebenen Weise, jedoch ohne die Ätzung, mit Ätzalkali und Gluconsäure behandelt worden waren, zeigten Sperrströme, die größer als 100 Mikroampere bei Spannungen von 100 bis 500 Volt waren.

Im Vergleich dazu zeigten Siliziumscheiben, die mit der Ätzlösung mit Ätzalkali und Gluconsäure in der

to angegebenen Weise behandelt waren, zu 80 bis 90% Sperrströme, die kleiner als 1 Mikroampere bei 1000 Volt waren, wobei ein so geringer Wert wie 10 Nanoampere leicht erreicht werden konnte.

Es wird angenommen, daß bei der Verunreinigung der

fvs Siliziumscheibe durch freie Eisenionen die chemische Reaktion, die bei der Ätzung mit Ätzalkali und Gluconsäure stattfindet, die folgende ist:

3	Ο—C—Ο—Η	19 13	IO	616	4
Η—C- Ο—H ι				Ο—C—Ο—K I
Η—Ο—C-H ι				1 Η—C-O
Η—C—Ο —H + Fe⁺⁺ ι		H-	-Ο—C-H
Η—C—Ο—H	⁺ +4KOH =		H-C-O-Fe + 3K⁺ + 4H₂O ι
I Η—C-Ο—H			Η—C-O
H		I Η —C—Ο—H ι
Gluconsäure		I H
	Ferrigluconatchelat.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Ätzen einer an einem Halter angebrachten Halbleiterscheibe mit einer ein Ätzalkali und einen Chelatbildner enthaltenden Ätzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Halbleiterscheibe aus Silizium diese mit einer Lösung aus einem Gemisch aus einem Ätzalkali und Gluconsäure mit einem pH-Wert von 9 bis 10 und bei einer Temperatur von 80 bis 100⁰C geätzt wird.