DE2061061C - Electrochemically controlled shaping of silicon semiconductor bodies - Google Patents
Electrochemically controlled shaping of silicon semiconductor bodiesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Abätzen einer Zore eines Silizium-Halbleiterkörpers, bei welchem der Halbleiterkörper und eine Gegenelektrode in ein Ätzmedium eingetaucht werden, worauf eine Spannung zwischen dem Halbleiter-The invention relates to a method for the selective etching of a core of a silicon semiconductor body, in which the semiconductor body and a counter electrode are immersed in an etching medium, whereupon a voltage between the semiconductor
körper und der Gegenelektrode angelegt wird.body and the counter electrode is applied.
In der USA.-Pafentschrift 2 847 287 ist ein Vei fahren zum selektiven Ätzen von p-leitenden Zonen eines Siliziumkörpers, der weitere Gebiete anderer Leitungstypen aufweist, angegeben. Mit diesem Ver-U.S. Patent 2,847,287 is a Vei drive to the selective etching of p-conductive zones of a silicon body, the other areas of others Has line types specified. With this
fahren kann jedoch nur eine relativ geringe Ätzgeschwindigkeit erreicht werden, und das Verfahren ist beschränkt auf das Abätzen von p-leitenden Schichten von einem L'atergrjr:d vom n-Leitungstypus. drive, however, only a relatively low etching speed can be achieved, and the process is limited to the etching of p-conductive layers from a L'atergrjr: d of the n-conductive type.
In der USA.-Patentschrift 3 418 226 ist ein Verfahren zum selektiven elektrolytischen Ätzen von entartetem Material vom p-Leltungstyp von einem geringer dotierten Material mit p-Leitung in demselben Halbleiterkörper beschrieben. Dieses Verfahten ist jedoch beschränk auf das selektive Abätzen von entartetem p-Leitur gsmatcrial in Galliumarsenid und ist deshalb in anderen Fn'ilen nur von begrenztem Interesse.U.S. Patent 3,418,226 is one method for selective electrolytic etching of degenerate p-Leltung type material from a described less doped material with p-conduction in the same semiconductor body. This procedure however, it is limited to the selective etching of degenerate p-conductor material in gallium arsenide and is therefore of limited use in other countries Interest.
Ein neueres, auf der niederländischen Patentanme'.dung 6 703 013 basierendes niederländisches Patent offenbart ein elektrochemisches Verfahren zum Herstellen dünner Siliziumschichten, das zur Herstellung ultradünner (I μπι) Siliziumschichtnn verwendet werden kann, wie sie in Hochleistungs- und Hochfrequenz-Bauelementen mit hoher Pakkungsdichte, sowie bei luft- oder durch Dielektrika isolierten integrierten Silizium-Halbleiterschaltungen Verwendung finden. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch auf die Entfernung von n-!eitendem SiIi-/ium sehr geringen spezifischen Widerstands von η-leitenden Gebieten relativ hohen Widerstands beschränkt Im Gegensatz dazu ist bei der Mehrzahl der heute verwendeten intergrierten Silizium-Schaltungsbauelementc das Gegenteil erwünscht, nämlich die Abschnitte hohen spezifischen Widerstands von einer epitaktischen Schicht relativ niedrigen spezifischen Widerstands zu entfernen. Insbesondere ist es erwünscht, ein Substrat relativ hohen spezifischenA more recent one, on the Dutch patent application Dutch patent based on 6,703,013 discloses an electrochemical process for the production of thin silicon layers, which for the production of ultra-thin (I μπι) silicon layernn can be used as they are in high-performance and high-frequency components with high packing density, as well as air-insulated or dielectric-insulated silicon semiconductor integrated circuits Find use. This known method is, however, aimed at removing unwanted silicon very low resistivity limited by η-conductive areas of relatively high resistance In contrast, in the majority of the integrated silicon circuit components used today the opposite is desired, namely the high resistivity portions of to remove a relatively low resistivity epitaxial layer. In particular is it is desirable to have a substrate of relatively high specificity
Widerstands von einer darüberliegcnd,,, cpitakti- in eine KaliumhydmxidlÖMiim aetauchl wird. WennResistance from an overlying ,,, cpitactic to a potassium hydroxide, is submerged. When
sehen oder von eind.ffund.erten Schicht relativ nied- jcdo,h am Siliziumkörper em positives Potentialsee or from a found layer relatively low , h on the silicon body em positive potential
ngcn spezifischen Widerstands ohne Hcrücksk-hti- anbiegt wird, welches relativ zu einer Platin-Gegcn-ngcn specific resistance is bent without back-skid, which is relative to a platinum counter-
guna des Leitungstyps zu entfernen. so daß cue elektrode um etwa 0.5 V ürößer ist. dann werdenguna of the line type to remove. so that the cue electrode is about 0.5 V larger. then will
verreibende Schient nur mm,mal zum parasitären 3 alle Abschnitte des Sili/u.ms. die mindestens etwarubbing splint only mm, sometimes to the parasitic 3 all sections of the Sili / u.ms. the at least about
WiderstancI von m oder auf diesen Schichten her- 0.5 V positiv sind, im wesentlichen passiviert. DasResistance of m or positive on these layers is -0.5 V, essentially passivated. The
gestellten Bauelementen beiträgt. bcucuL daß diese Abschnitte des positiven Poten-components provided. bcucuL that these sections of the positive potential
>..s der deutschen Auslegeschrift I 0IH SS4 is, Cs liaIs von etwa 0.5 V mindestens zehnmal langsamer> .. s of the German interpretation I 0IH SS 4 is , C s lia Is of about 0.5 V at least ten times slower
ferner besannt, bei einem Halbleiterkörper, bei dem (typischerweise 200- bis lOOOOmal langsamer) geätztalso mentioned, in the case of a semiconductor body in which (typically 200 to 10000 times slower) is etched
ein.· cit.r.ne p-leitende Schicht wenigstens auf einer i„ werden, als die Abschnitte, welche eine Spannunga. · cit.r.ne p-type layer at least on one of the sections, which a voltage
Sea- an eine n-leitendc Zone grenzt, auf dieser Seite von weniger als 0 5 Y haben. Aus diesem Grund istSea-bordering an n-conductingc zone, have less than 0 5 Y on this side. This is why
,oliM-mmen freizulegen, indem die ivieitende Zone das »Pas'sivierunespotentia!« des Siliziuni-KaÜL-m-to expose oliM-mmen by creating the flowing zone the »Pas'sivierunespotentia!« of the Siliziuni-KaÜL-m-
ekkrolytisch abgeatzt wird, wobei w.hrend des Atz- hydroxid-Platin-Systems bei etwa 0,5 V anzusetzen.is eccolytically etched off, starting at about 0.5 V during the etching hydroxide-platinum system.
vo^.snges an der η-leitenden Zone ein höheres Bei einer Gruppe von Ausführungsbeispielen dervo ^ .snges at the η-conductive zone a higher In a group of embodiments of the
PT\ η an P-|cit^n(J-" Schicht aulrecht- 15 Erfindung weist der Halbleiterkörper einen pn-Über- P T \ η an P- | cit ^ n (J - "layer aulrecht- 15 invention, the semiconductor body has a pn-over-
erii uen w·™· oang auf ^ber weic|lcn cjn Spannungsabfall aufrccht-Erii uen w · · ™ o ang au f ^ about we i c | lcn c j n voltage drop occurs-
v .aerhin ist in der USA.-Patentschrift 2 656 406 erhalten wird, so daß einige Zonen des Halbleitersv. also is obtained in U.S. Patent 2,656,406, so that some areas of the semiconductor
ei!-, .erfahren zur unterschiedlichen Matenalentfer- sich auf einem über dem Passivierungspotential lie-ei! -, .experienced in the different material distances on one above the passivation potential
,v.; ms Halbleiterzonen des einen bzw. des hierzu senden positiven Potential befinden, wahrend die, v .; ms semiconductor zones of the one or the one to send positive potential are, while the
er -cngesetzten Leitungen, ^,,^ H.ilHeiierbau- so Halbleiterzonen auf d,, anderen Seite des pn-Über-he -connected lines, ^ ,, ^ H.ilHeiierbau- so semiconductor zones on the other side of the pn-over-
e! ..ntes beschrieben, bei dem his 'i.uielemeni in gangs sich auf einem Potential unterhalb des Passi-e ! ..nt described in which his' i.uielemeni in gangs is at a potential below the passive
d lektrolyten eingetaucht und an Jen Zonen des vierungspotentials belinden. Mit dieser Potentialver-The electrolyte is immersed in the electrolyte and exposed to zones of the four potential. With this potential
1 Leitungstyps eine i. bezug auf der. Llcktro- teilung werden die an einer Spannung unterhalb des1 line type one i. with respect to the. The dis- tribution will be applied to a voltage below the
I. jX)sitivc Spannung angelegt wird, um an diesen Passivierungspotentials !legenden HalbleiterzonenI. jX) voltage is applied to this passivation potential! Laying semiconductor zones
/.·■■. π eine bevorzugte Materialabatziine zu erhalten. 25 geätzt, bis'genügend Material entfernt ist und der/.·■■. π to obtain a preferred material section. 25 etched until enough material has been removed and the
I- . .nnen somit Halbleiterkörper erzeugt werden. Übergang freiliegt. Sobald der Übergang freiücgt, I- . Semiconductor bodies can thus be produced. Transition is exposed. As soon as the transition is clear,
d ne Stufe am pn-übergang aufweisen." passiviert sich der Halbleiter bezüglicii der Lösunghave a step at the pn junction. "The semiconductor is passivated with respect to the solution
s ist nun die Aufgabe der 1 r lind uns, ,,η Ver- und der Atzvorgang hö-t auf. das heißt, die Atz-It is now the task of the lind us, ,, η, and the etching process ceases. that is, the etching
I;· :<\ zum selektiven Abätzen einer Zone eines geschwindigkeit wird um einen Faktor in einerI; · : <\ to selectively etch off a zone a speed is increased by a factor in a
S.; :;im-HaIbleiterkörpers anzugeben, das im wesent- 30 Größenordnung von 200 bis 10 000 vermindert.S .; :; to be indicated in the semiconductor body, which decreases in the substantial 30 order of magnitude from 200 to 10,000.
Μι- ί unabhängig vom Leitungstyp oder von der Bei einer anderen Gruppe von Ausführungs-Μι- ί regardless of the type of line or of the In another group of execution
G1 -■ des spezifischen Widerstands ist. Insbesondere beispielen der Erfindung wird innerhalb eines HaIb-G 1 - ■ is the resistivity. In particular, examples of the invention is used within a half
s. dn selbst endendes Verfahren zum selektiven leiterkörpers e;ne Potentialverteilung erzeugt, indemsee dn self-ending procedure for selective conductor body e ; ne potential distribution generated by
Λ:· /en vorbestimmter Abschnitte eines Halbleiter- Elektroden und Potentiale in geeigneter Weise an-Λ: / s predetermined sections of a semiconductor electrode and potentials in a suitable manner
k· rs derart geschaffen werden, daß die t iefe der 35 geordnet werden, und in dem Widerstands- undk · rs can be created in such a way that the depth of the 35 are ordered, and in the resistance and
Λ; ng relativ unabhängig von der Eintauchze-! des Feldeffektverfahren verwendet werden. Sobald diese Λ ; ng relatively independent of the immersion! of the field effect method can be used. Once this
Kr >crs im ätzenden Medium ist. Potentialverteilung, gleichgültig welcher gcwünsch-Kr> crs in the corrosive medium. Potential distribution, regardless of what
e-se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ten Konfiguration geschaffen ist, wird der HalbleiterAccording to the invention, this object is achieved in that the configuration is the semiconductor
gc'-.-t, daß das Ätzmittel aus Lösungen ausgewählt an all den Zonen geätzt, die der Atzlösung ausgesetztgc '-.- t that the etchant selected from solutions is etched on all the areas exposed to the etching solution
vvi.i. die Silizium bei Fehler, einer zwischen dem 40 sind, und die sich auf einem Potential unterhalb desvvi.i. the silicon on failure, one between the 40, and which are at a potential below the
Si! -ium-Halbleiterkörper und der Lösung angeleg- Passivierungspotentials befinden.Si! -ium semiconductor body and the solution applied passivation potential are located.
ten Spannung chemisch ätzen, und daß im Silizium- Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschrei-th voltage chemically etch, and that in the silicon- The invention is described in the following
H iibleiterkörper eine solche Potcntialverteilung bung von mehreren Ausführungsbeispielen in Ver-Semiconductor body such a potential distribution exercise of several exemplary embodiments in
1" -ijgt und aufrechterhalten wird, daß die abzuätzen- bindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar1 "-ijgt and maintained that the etching binding is explained in more detail with the drawing, namely
ü ■>. Teile bezogen auf die Gegenelektrode ein unter- 45 zeigtü ■>. Parts related to the counter electrode an under- 45 shows
halb des Passivierungspotentials liegendes Potential Fig. I eine schematische Ansicht einer Anordnungpotential lying half of the passivation potential FIG. I a schematic view of an arrangement
haben, während die nicht zu ätzenden Teile sich auf zur Durchführung der selektiven Abtragung vonhave while the non-etch parts rely on to carry out the selective removal of
einem positiven Potential befinden, welches bezogen p-leitendem Halbleitermaterial von n-leitcndema positive potential, which is related to p-conducting semiconductor material from n-conducting
auf die Gegenelektrode mindestens gleich dem Passi- Halbleitermaterial gemäß der Erfindung,on the counter electrode at least equal to the Passi semiconductor material according to the invention,
vierungspotential ist. 50 F i g. 2 eiiie schematische Ansicht einer Anordnungpotential is. 50 Fig. 2 is a schematic view of an arrangement
Es ist also erfindungswesentiich, daß der Kalb- zur Durchführung des selektiven Abtragcns vonIt is therefore essential to the invention that the calf to carry out the selective removal of
leiterkörper in einer Lösung geätzt wird, die ein η-leitendem Halbleitermaterial von p-Ieitcndemconductor body is etched in a solution, which is an η-conductive semiconductor material of p-Ieitcndem
chemisches Ätzmittel für Silizium unabhängig von Halbleitermaterial gemäß der Erfindung,chemical etchant for silicon independent of semiconductor material according to the invention,
dessen Leitungstyp ist. Das bedeutet, daß die Ätz- Fig. 3 und 4 Teilquerschnitt durch Halblciter-whose line type is. This means that the etching Fig. 3 and 4 partial cross-section through half-liter
lösung so beschaffen ist, daß sie Silizium merklich 55 plättchen, die in geeigneter Weise nach der Erfindungsolution is such that it silicon noticeably 55 platelets, which in a suitable manner according to the invention
anätzt, wenn an dieses nicht eine Spannung relativ geätzt ..ind,etched, if a voltage is not relatively etched on this,
zu einer Gegenelektrode angelegt wird, die größer Fig. 5 einen zum selektiven Atzen eines Schlitzesis applied to a counter electrode, the larger Fig. 5 one for the selective etching of a slot
als ein vorbestimmtes Passivierungspotential ist. von vorbestimmter Tiefe in eine Halbleiteroberflächethan a predetermined passivation potential. of a predetermined depth into a semiconductor surface
Genauer gesagt findet die selektive Entfernung vorbereiteten Zone eines Halbleiterplättchens, und von Halbleitermaterial erfindungsgemäß in einer 6o Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch ein Halbleiter-Lösung statt, weiche den Silizium-Halbieiterkörper plättchen, in dem eine von vielen möglichen Arten in Abwesenheit einer angelegten Spannung ätzt, deren des Anlegens eines Potentials an eine Zone des Halbätzender Angriff jedoch wesentlich vermindert wird, leiterkörpers zum Steuern des erfindungsgemäßcn wenn eine positive Spannung relativ zu einer Gegen- Ätzverfahrens dargestellt ist.More precisely, the selective removal of the prepared zone of a semiconductor wafer and semiconductor material takes place according to the invention in a 6o Fig. 6, a partial cross-section through a semiconductor solution, which etches the silicon semiconductor wafer in one of many possible types in the absence of an applied voltage , whose application of a potential to a zone of the half-etching attack is significantly reduced, conductor body for controlling the inventive cn when a positive voltage is shown relative to a counter-etching process.
elektrode angelegt wird. So wird beispielsweise ein 65 In den Fig. I und 2 ist schematisch die Grund-Siliziumkörper, gleichgültig welchen Leitungstyps, der apparatur zur Ausführung der Erfindung dargestellt, eine Konzentration von weniger als etwa IO20 Fremd- Die Apparatur weist einen geeigneten Behältern atome pro cm3 enthält, relativ rasch geätzt, wenn er aus einem gegen die verwendeten Ätzmittel bcstän-electrode is applied. For example, a concentration of less than about 10 20 foreign atoms is shown schematically in FIGS. I and 2, regardless of the type of conduction, of the apparatus for carrying out the invention 3 contains, is etched relatively quickly if it is made of a resistant to the etchant used.
digen Material auf. F.ine Gegenelektrode 13 ist min- wissen des Fachmanns auf diesem Gebiet und wirdgood material. F. a counter electrode 13 is and will be known to those skilled in the art
destens teilweise in das Ätzmittel 12 eingetaucht, und deshalb im folgenden nicht beschrieben,at least partially immersed in the etchant 12, and therefore not described below,
geeignete Einrichtungen 14 zum Ansehließen der Die Darstellung nach Fig. 2 entspricht im wescnt-suitable devices 14 for connecting the The illustration according to FIG. 2 essentially corresponds to
(iegenelektrode an einen iiußeren Sehaltkreis zum liehen der von F i g. I mit der Ausnahme, daß der(Lie electrode to an external circuit for the borrowed from Fig. I with the exception that the
sehen. Die Gegenelektrode besteht vorteilhafter Zone aufweist, welche entfernt werden soll, und einesee. The counter electrode consists of an advantageous zone which is to be removed, and a
und den Elektrolyten in nachteiliger Weise verun- nach Beendigung des At/.vorgangs zurückbleibt. Dieand the electrolyte is disadvantageously contaminated after the end of the atomization process. the
reinigt. /.. H. aus Platin. Gold oder dem gleichen n-lcitende Zone wird durch Anschließen der p-leitcn-cleans. / .. H. made of platinum. Gold or the same n-conductive zone is obtained by connecting the p-conductive
eine n-leitcnde Zone (die Zonen sind mit P bzw. N rungspotcnlials zu halten.an n-conducting zone (the zones are to be held with P or N voltage potentials.
bezeichnet) auf welcher nach Beendigung des Atz- Es können eine Vielzahl von Abwandlungen undon which after the end of the etching there can be a variety of modifications and
vorteilhafterweise mit Abstand von der Gcgcnelek- Verfahrens getroffen werden, um das Verfahren füradvantageously be taken at a distance from the Gcgcnelek procedure to the procedure for
trodc in den Elektrolyten eingetaucht. Einrichtungen den speziellen Anwcndungsfall praktisch brauchbartrodc immersed in the electrolyte. Facilities practically usable for the special application
16 zum Anschließen einer Zone des Halbleiters 15 zu machen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper16 for connecting a zone of the semiconductor 15 to make. For example, the semiconductor body
an die Schaltung für die Erzeugung des Steuerpoten- auf vormetallisierten leitenden oder dielektrischento the circuit for generating the control potential on pre-metallized conductive or dielectric
tials (+ V) sind ebenfalls vorgesehen. Aus Fig. 1 ao Trägcrschichtcn mit einem Wachs oder einem Harztials (+ V) are also provided. From Fig. 1 ao carrier layers with a wax or a resin
ist zu erkennen, daß das positive Potential lediglich verschen sein, so daß nur die zu ätzenden Obcr-it can be seen that the positive potential is merely wasted, so that only the surface to be etched
an der n-lcitcndcn Zone des Halbleiters angcschlos- flächen frei liegen, und die nicht zu ätzenden Obcr-on the n-copper zone of the semiconductor are exposed, and the surfaces that are not to be etched
scn ist. und daß die p-lcitcnde Zone von der flächen zusätzlich gegen das Ätzmittel geschützt sind,scn is. and that the p-icing zone is additionally protected against the etching agent by the surface,
n-lcitenden Zone durch einen pn-übergang 17 ge- wodurch die Handhabung des Halbleiterkörper; undn-conductive zone through a pn-junction 17, whereby the handling of the semiconductor body; and
trennt ist. as da* Erzeugen von Steucrpotcntialcn erleichtert wer-is separating. as the generation of tax potentials are facilitated
teilhaftcrweise so angeordnet sind, daß die gesamte L>je zu ätzenden Silizium-Halbleitcrkörpcr habenare partly arranged so that the entire length of the silicon semiconductor body to be etched has to be etched
nungssperrschicht bilden, so daß die n-lcitende Zone tisch gebildete, cindiffundicrtc, oder auf beide WeisenForm voltage barrier so that the n-lcitende zone table-formed, cindiffundicrtc, or in both ways
auf einer Spannung gehalten werden kann, die höher 30 hergestellte) aufgebrachte Halbleitcrschichten. Incan be kept at a voltage, the higher 30 manufactured) applied semiconductor layers. In
als das Passivicrungspotcniial ist. während die einem iypnenen Fail war das Substrat auf eine Kon-than the passivation potential. during the one iypnenen fail the substrate was on a con-
p-leitcndc Zone ein Potential hat, welches bezogen zentration von weniger als 10*· Atome pro cm1 The p-conductive zone has a potential which, based on the concentration, is less than 10 * atoms per cm 1
auf die Gegenelektrode 13 niedriger als das Passi- dotiert. Die Dicke der Halbleiterschicht lag zwischendoped on the counter electrode 13 lower than the Passi. The thickness of the semiconductor layer was between
vicrungspotential ist. 1 bis I5|im. Diese Dicke der Halblciterschicht istvicrungspotential is. 1 to I5 | im. This thickness of the half-liter layer is
zogen auf die Gegenelektrode ein Potential unter- Harzes oder Wachses auf einer keramischen Scheibedrew a potential below the counter electrode - resin or wax on a ceramic disk
halb eines Passivicrungspotcntials haben. befestigt, und wurden dann in den Elektrolyten cin-have half of a passivation potential. attached, and were then plugged into the electrolyte
dicser durch eine visuell beobachtbare Entwicklung hydroxid bestand. Es wurde eine Platin-Gegenclek-This consisted of a visually observable development of hydroxide. A platinum counterpart was
von Wasserstoffgas an den geätzten Halbleitcrober- trodc verwendet, obgleich jedes andere Material inof hydrogen gas on the etched semiconductor crober-trodc, although any other material is used in
flächen bemerkbar. Umgekehrt zeigt sich an den vom gleicher Weise verwendet werden kann, vorausge-areas noticeable. Conversely, it shows that the same way can be used, beforehand
keine beobachtbare Wasserstoff entwicklung. Sobald «5 wesentlich verunreinigt. Die Temperatur des Elek-no observable hydrogen evolution. As soon as «5 is substantially contaminated. The temperature of the elec-
das p-lcitcndc Material gänzlich abgetragen ist, so trolyten wurde im allgemeinen auf etwa 70 bisthe p-lcitcndc material is completely eroded, so trolyten was generally down to about 70 to
daß das Gebiet um den metallurgischen Übergang 17 IOOC C gehalten, um eine optimale Ätzwirkung zuthat the area around the metallurgical transition 17 100 C C held in order to achieve an optimal etching effect
herum dem Ätzmittel ausgesetzt ist, tuben alle dem erzielen. Obgleich die Atzwirkung sieb mit der anaround exposed to the caustic, tubes all achieve that. Although the etching effect was similar to that of the on
tial ist: und der Ätzvorgang ist hti wesentlichen be- 10» Atomen pro cm* dotiert ist, in einer auf elw«tial is: and the etching process is essentially doped 10 »atoms per cm *, in an on elw«
endet. Die Beendigung des Atzvorganges wird durch 95° C gehaltenen, 5-normalen Kaliumhydroridends. The etching process is terminated by means of 5 normal potassium hydride kept at 95 ° C
ein plötzliches und deutlich erkennbares Aufhören lösung pro Minute um etwa 2 bis 4 pm abgeätzta sudden and clearly noticeable cessation solution is etched away by about 2 to 4 pm per minute
der Wassersto^'sentwicklung angezeigt. Sobald Wenn der pn-übergang erreicht wird, entsteht authe development of hydrogen. As soon as the pn junction is reached, au occurs
kein WasscrstoffgiL. mehr entwickelt wird, ist die 55 den freigelegten Oberflächen unmittelbar eine Oxidno hydrogen. As more is developed, the exposed surfaces are immediately an oxide
typischerweise um einen Faktor von 200 bis 10 000 um das 200fache niedriger als die Atzgeschwindigkcitypically by a factor of 200 to 10,000 200 times lower than the etching speed
vermindert verglichen mit der Atzwirkung während des p-leitenden Materials,reduced compared to the etching effect during the p-type material,
der Zeit, in welcher Wasserstoffgas entwickelt wird. Die im vorstehenden beschriebenen Beispiele simthe time in which hydrogen gas is evolved. The examples described above sim
kann cip Wasscrstoffgas-Detektor im Atzmittel oder Kaliumhydroxid als Atzmittel erläutert, jedoch köncip hydrogen gas detector can be explained in the caustic or potassium hydroxide as caustic, but can
in dessen Nähe angeordnet werden, und es können nen auch die anderen Metallhydroxide der Elementcan be arranged in the vicinity, and the other metal hydroxides of the element can also be used
elektrische und mechanische Einrichtungen mit dem der Gruppe I A des Periodischen Systems verwendeuse electrical and mechanical equipment with that of group I A of the periodic table
genommen wird, wenn die Entwicklung von Wasser- Lithiums ein. Ammonrumhydroxid und Alkylammctaken when the evolution of water- lithium a. Ammonium hydroxide and alkylammc
stoffgas aufgehört hat. Die tatsächliche Ausgestaltung iriumhydroxide, z. B. Telramethylammoniumh]fuel gas has stopped. The actual design irium hydroxide, e.g. B. Telramethylammoniumh]
solcher automatischer Einrichtung liegt im Fach- droxid uad Tclraäthylammonnimhydroxid, könneSuch an automatic device lies in the specialist hydroxide uad Tclraäthylammonnimhydroxid, can
ehenf-ills verwendet werden. Zufriedenstellende Er-Sn Ncwerdenaucherzielt, wenn wäßrige MischunnTnS pfuorwasselstofTsäure und Salpetersäure a.s Ätzmittel verwendet werden. ehenf-ills can be used. Satisfactory Er-Sn Nc is also obtained when aqueous mixtures of TnS hydrofluoric acid and nitric acid are used as the caustic.
4 sind Teilquerschnitte von4 are partial cross-sections of
äää; geätzt ist, ist aber noch nicht hoch genug, um eine genügend hohe Vorspannung im pn-übergang zw,-fchen der Schicht 32 und dem n-tatendenJiub.rat M zu erzeugen so daß das Subst.at 31 passiviert wird, bevor es vollständig entfernt ist. äää; is etched, but is not yet high enough to generate a sufficiently high bias voltage in the pn junction two, six of the layer 32 and the n-type junction M so that the Subst.at 31 is passivated before it is completely removed is.
eine Schicht 23 vom n-TJj· geb.We l'st_ 0^6J8 ΑχμΪα^ von Silizium ist ä beispielsweise Schicht 23 ist eine Schieb2> aus "JJ^JgJ g™? daß ^ Ätzwirkung in parallel zur (100) gezeigt, das so ausgewählt ist, ^ M «'^Sf'g kristallographischen Ebene verlaufenden Ebenen erder verwendeten Losung w'^tejit um ehrend des m« g P^ Atzwirkung in Ebenen parallel Ätzverfahrens einen zusätzlichen Schute:zu Meiert « kristallographischen Ebene ist. Genauer Die p-leitende Schicht21 hat «»rteilhafterweise anen zur Uli; ^™»^^ . d (m) Ebencn M relativ hohen spezifischen ^deri^ to^« Srig daß der^uf E^m Gebiet Arbeitende aufa layer 23 from n-TJj · geb.We l ' st _ 0 ^ 6 J 8 ΑχμΪα ^ of silicon is ä for example layer 23 is a slide2> from "JJ ^ JgJ g ™? that ^ etching effect in parallel to (100) shown, which is so selected, ^ M «'^ Sf'g crystallographic plane running planes er the solution used w' ^ tejit in honor of the m« g P ^ etching effect in planes parallel etching process an additional Schute: to Meiert «crystallographic plane is. To be more precise, the p-conductive layer21 advantageously has anen to the Uli; ^ ™ "^^. D (m) level M relatively high specific ^ deri ^ to ^" Srig that the person working in the area
desof
äsKSSäsKSS
zw ,sehen den Schichten 211 undI" zu Verfügung indem ein genügend hoher Stromzur Halbleiter-zw, see the layers 211 and I " available in that a sufficiently high current to the semiconductor
korpers bewirkt te^r *body causes te ^ r *
standig entfern worder,ist gjhas been constantly removed, is gj
oder der Schicht 23 (N) oder an beiden Muemen eine elektrische Verbindung ^ff^S?Zf d,.-sc elektrische Verbindung an e'11 P0*1" { di or the layer 23 (N) or an electrical connection on both nuts ^ ff ^ S? Zf d, .- sc electrical connection on e '11 P 0 * 1 " {di
Gegenelektrode im ^.^^Sdnungen mit dem v,crungspotentialist. " ^"»",^^ allgemeinenCounterelectrode in the ^. ^^ Sdnung with the v, potential is. "^" »", ^^ general
F'g3g««8te" Αϋ^ϋ*6χ Z Herstellung F 'g3g «« 8t e " Αϋ ^ ϋ * 6 χ Z manufacture
";. haltun!";. stop !
«^3335 338«^ 3335 338
? beide? both
als vorteilhafte Ausgan von luftisolierten. mono gen angesehen, wie sie ias a beneficial exit of air-insulated. mono gen viewed as i
beschrieben sind. Halbleiter-are described. Semiconductor-
plättchens, welches ^J^SZSSS^ dem in F i g. 3 gezeigten p plate, which ^ J ^ SZSSS ^ the one in F i g. 3 shown p
das heißt, der Abschnitt 30 went ein £ strat 31 auf, über dem eine: Schicht 32j ρ ^J und eine weniger stark dotierte ^" ^ςηβη_ p-Typ gebildet ist Wieder ist über den schichten eine Schicht 34 grtildetweicne des Atzprozesses zusätzlichen Schutt vorthat is, the section 30 has a strat 31 over which a: layer 32j ρ ^ J and a less heavily doped ^ "^ ςηβη _ p-type is formed before
lösung bietet ^/^«S^^T? isolution offers ^ / ^ «S ^^ T? i
einem in bezug auf *%one in relation to *%
daß für die Größe des positiventhat for the size of the positive
für dieses Verfahren ^^^for this procedure ^^^
am pn-übergang zwischen dem wrou dadmch at the pn junction between the wrou dadmch
einen genügend großen S^^uB derartennosi ^a sufficiently large S ^^ uB Suchennosi ^
daß lier n-leucnde Abschnitt Ji ener κ ,bleiter.that lier n-luminous section Ji ener κ, lead .
geätzt wird. Wenn der Abschnitt Ju ae*is etched. If the section Ju ae *
plättchens ein Siliziumsubstrata silicon substrate
schichten aufweist und wenn derhas layers and if the
wendete Elektrolyt etwa 7-nonna1^^ρ applied electrolyte about 7-nonna 1 ^^ ρ
ist und wenn die Gegenelektrode α ht 32 aani_ is and if the counter electrode α ht 32 aani _
dann hat ein geeignetes, an öer ? "hr o 65 v then has a suitable, an öer? " hr o 65 v
legendei, Potenüal eine Orobe von B legendei, Potenüal an ore from B --
Dieses Potential reicht aus um d* P ^0T=J, passivieren, sobald das n-Ieitende Substrat 31 wegThis potential is sufficient around d * P ^ 0 T = J, passivate as soon as the n-conductive substrate 31 is gone
festzustellen, £7 h establish £ 7h
w. Atzwirkung weist jedoch auf eine andere vorteilhafte w . However, the etching effect points to another advantageous one
Ausführunisform der Erfindung hin. In Fig. 5 istEmbodiment of the invention out. In Fig. 5 is
« SrSenaSchnitt gezeigter zum selektiven«SrSenaSchnitt shown to be selective
d beschriebenen Ausführungsbeispiel des er- d described embodiment of the
fadungsgemäßen Verfahrens vorbereitet ist. Der ^a^gem _ Ha!b!ei!srzone proper procedure is prepared. The ^ a ^ gem _ Ha! B! Ei! Srzone
4 Tlübstrat auf, der an eine Halbleiterschicht 42 enteeRengesetzten Leitungstypus angrenzt und mit Seinen pn-übergang bildet, über der Oberfläche der Schicht 42 ist eine mit einer Öffnung versehene Maske 44 aus einem gegen die verwendete Atzlosung 4 Tlübstrat adjoins a semiconductor layer 42 of the retarded conductivity type and forms with its pn junction, over the surface of the layer 42 is a mask 44 provided with an opening and made of a mask against the etching solution used
widerstandsfähigen Material gebildet Wie in den FiÄ 3 und 4 ist die überhaupt nicht zu atzende Oblrriche. das heißt die Oberfläche der Zone 41, ^ ^^ ^n das Ätzmitle, widerstandsfähigenresistant material formed As shown in Figures 3 and 4, the FiÄ not to atzende Oblrriche. that is, the surface of zone 41, ^ ^^ ^ n the etchant , resistant
Material 45 beschichtet, um einen zusätzlichen Schutz während des Atzprozesses zu schaffen.Material 45 coated to provide additional protection laundri during the etching process to create.
Bei diesem A^fühmngsbeispiel ist die Oberfläche d HaIbIeiterschicht 42 im wesentlichen parallel zur (S0) Ebene des Halbleitersubstrats gelegt. Die An- ^ ^ ^ ^ Kaüumhydroxidiösung gelegt, und das Substrat 41 wird an eine posiüveSpannungsangeschlossen, die gleich oder großer als die Passivierungsspannung ist Unter diesen Bedingungen freigelegte Abschnitt der Schicht 42 so lange 2*£ bis dir pS-übergang zwischen den Schichten \% ^ 4, freigelegt ^ woratlf der Ätzvorgang aufhört. Die Atzung geht wegen der im vorstehenden beschriebenen bevorzugten Atzwirkung relativ zu den kristallographischen Ebenen nur seitlich bis zu den gSricheiSn Seitenlinien 46 A und 46 B weiter.In this exemplary embodiment, the surface of the half- layer 42 is placed essentially parallel to the (S 0 ) plane of the semiconductor substrate. The arrival ^ ^ ^ ^ Kaüumhydrox i d iösung placed, and the substrate 41 is under these conditions exposed portion of layer 42 as long as 2 * £ until you pS-transition to a posiüveSpannungsangeschlossen equal to or greater than the Passivierungsspannung is between the Layers \ % ^ 4 , exposed ^ woratl f the etching process stops . The etching is due to that described in the above preferred Atzwirkung relative to the crystallographic planes only laterally to the gSricheiSn side lines 46 A and 46 B on.
Das in Verbindung mit Fig. 5 erläuterte Verfahren ^n selbstverständlich zur Bildung von Hohlräumen „je,- Spalten beliebiger Form und insbesondere zur Bi|dui,g von Schlitzen verwendet werden, wie rie oft ^ ^ ^,^^^ ^^^ intergierten Schaltun-. The in connection with Figure 5 method explained ^ n, of course, the formation of voids "je, - columns of any shape and in particular for the Bi | dui , g of slots are used as rie often ^ ^ ^, ^^^ ^^^ integrated circuit-
S0 gen vorkommen. Die Tiefe des Spaltes wird natürlich durch die metallurgische SteUung des ersten pn-Überg^gs unterhalb der Oberfläche bestimmtS 0 genes . The depth of the gap is of course determined by the metallurgical control of the first pn transition below the surface
In Fig. 6 ist ein Abschnitts« eines Querschnitts durch ein Halbleiterplättchen dargestellt an dem eine von ^«^ möglichen Arten des Anlegens eines Potentiais an einen Abschnitt eines Halbleiterkörpers zum gesteuerten selektiven Ätzen gemäß der Erfindung erläutert werden soil.In FIG. 6, a portion "of a cross section By J h a semiconductor die is shown at which a potential of ^« ^ types of applying a Potent i a i s to a portion of a semiconductor body for controlled selective etching according to the invention are explained in soil.
9 109 10
Das Plättchen ist vorfabriziert mit dem Ziel, eine stands für die jeweiligen darunterliegenden Halb- luftisolierte oder durch ein Dielektrikum isolierte leiterzonen zu bilden. Über der passivierenden integrierte Halbleiterschaltung zu schaffen. Wie aus dielektrischen Schicht 56 und über den im vorder Zeichnung F i g. 6 hervorgeht, ist über einem stehenden erwähnten Elektroden ist eine durchp-leitenden Substrat 51 relativ hohen spezifischen 5 gehende und relativ gleichmäßige Leiterschicht 62 Widerstands eine Halbleiterschicht 52 vom n+-Typ aus einem inerten Metall wie z. B. Platin oder Child und eine weniger stark dotierte n-Schicht 53 gebildet. gebildet.The plate is prefabricated with the aim of creating a stand for the respective semi- air-insulated or dielectric-insulated conductor zones underneath. To create over the passivating integrated semiconductor circuit. As from dielectric layer 56 and over the in the front drawing F i g. 6, above a standing electrode mentioned is a p-conductive substrate 51 having a relatively high specific 5 and relatively uniform conductor layer 62 resistance, a semiconductor layer 52 of the n + -type made of an inert metal such as e.g. B. Platinum or Child and a less heavily doped n-layer 53 is formed. educated.
Die Bildung dieser Halbleiterschichten erfolgt bei- Zur Entfernung des p-leitenden Substrats 51 vor spielsweise durch epitaktische Abscheidung, Diffu- dem ^tzen von Schlitzen von der Unterseite der sion, Ionenimplantation oder irgendeines der anderen 10 Schicht 52 her in die Halbleiteranordnung, um eine bekannten Verfahren zur Änderung der Halbleiter- Luftisolation oder eine dielektrische Isolation zu eigenschaft eines Halbleiterkörpers. In der Schicht 53 schaffen, wird das gesamte Plättchen 50 in eine Vor sind örtliche Zonen 54 A und 54 B vom p-Leitungs- richtung, z.B. nach Fig. 1, eingetaucht; und das typ gebildet, um Widerstände oder Basiszonen für positive Potential wird an die leitende Außenschicht Transistoren innerhalb der integrierten Schaltung zu 15 62 angelegt, die dazu dient, das Potential zu verteilen schaffen. In die p-leitenden Zonen 54 A und 54 B und die Oberfläche des Halbleiters während des ist eine Vielzahl von Zonen55A und SSB vom Ätzens gegen einen Ätzangriff zu schützen. D;is n+-Typ eingesetzt, um beispielsweise Emitterzonen Potential wird durch die leitende Oberflächenschicht der Transistoren innerhalb der integrierten Schal- 62 verteilt und im wesentlichen gleichförmig dm cn tung zu schaffen. Die n+-Zone55C wurde zur Er- 20 ein Gebiet, z.B. die Zone 55 C, an der n+-Schidit leichterung der Herstellung eines niederohmigen 52 angelegt. Auf diese Weise wird das p-Ieitende Ma- Kontakts am Kollektor des Transistors über eine terial des Substrats 51 vollständig entfernt, bis Jer Elektrode 59 auf die Oberfläche geschaffen. Eine Übergang zwischen dem p-leitenden Substrat 51 ind passivterende dielektrische Schicht 56 liegt in allen der n+-Schicht 52 freigelegt ist. Sobald der Übcr^'ig Abschnitten "über der Halbleiteroberfläche, mit Aus- 25 freigelegt ist, fließt ein Strom, und auf der dann fri-i- nahme der Stellen, wo metallische Elektroden 57, 58, gelegten Unterseite der Schicht 52 entsteht one 59, 60 und 61 durch die dielektrische Schicht hin- Oxidschicht, und der Halbleiterkörper wird pa>sidurchtreten, um einen Anschluß niedrigen Wider- viert. The formation of these semiconductor layers takes place during the removal of the p-conductive substrate 51, for example, by epitaxial deposition, diffusion of slots from the underside of the ion, ion implantation or any of the other layers 52 into the semiconductor device, by a known method Method for changing the semiconductor air insulation or a dielectric insulation to property of a semiconductor body. Create in the layer 53, the entire plate 50 is immersed in a front are local zones 54 A and 54 B from the p-line direction, for example according to FIG. 1; and the type formed to create resistors or bases for positive potential is applied to the conductive outer layer of transistors within the integrated circuit to 15 62, which serves to distribute the potential. In the p-conductive zones 54 A and 54 B and the surface of the semiconductor during the is to protect a plurality of zones 55 A and SSB from etching against an etching attack. D; is n + type used, for example, to create emitter zone potential is distributed through the conductive surface layer of the transistors within the integrated circuit and is essentially uniform to create dm cn processing. The n + zone 55C was created for an area, for example the zone 55 C, on the n + -schidit to facilitate the production of a low-resistance 52. In this way, the p-conductive Ma contact at the collector of the transistor is completely removed over a material of the substrate 51 until Jer electrode 59 is created on the surface. A transition between the p-conductive substrate 51 and the more passive dielectric layer 56 lies in all of the n + -layer 52 is exposed. As soon as the overlying sections above the semiconductor surface, with openings 25, is exposed, a current flows, and on the underside of the layer 52, which is then placed where metallic electrodes 57, 58, are placed, one 59 arises , 60 and 61 through the dielectric layer towards the oxide layer, and the semiconductor body will pass through pa> si to a terminal of low resistance.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US88560569A | 1969-12-16 | 1969-12-16 | |
US88560569 | 1969-12-16 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2061061A1 DE2061061A1 (en) | 1971-07-08 |
DE2061061B2 DE2061061B2 (en) | 1972-11-30 |
DE2061061C true DE2061061C (en) | 1973-06-20 |
Family
ID=
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