DE2132768C3

DE2132768C3 - Verfahren zur Herstellung eines aus einer intermetallischen Verbindung bestehenden Halbleiterplättchens mit auf der Oberfläche ausgebildeten Metallstreifen

Info

Publication number: DE2132768C3
Application number: DE2132768A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kase; Noboru Kawaguchi Saitama Masuda; Nishino
Original assignee: DENKI ONKYO Co Ltd TOKIO
Current assignee: DENKI ONKYO Co Ltd TOKIO
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1971-07-01
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2132768B2; DE2132768A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer intermetallischem Verbindung bestehenden Halbleiterplättchen!, mit auf der Oberfläche ausgebildeten Metallstreifen, bei acm eine Oberfläche des Halbleiterplättchens vollständig mit einer dünnen Metallschicht beschichtet wird, bei dem auf dieser Schicht eine dem gewünschten Muster, das die Streifen bilden soll, entsprechende Maske aufgebracht wird, die aus einer lichtempfindlichen Harzschicht besteht, und bei dem die nicht abgedeckten Teile der dünnen Metallschicht nach dem Entwickeln des Musters der Maske mit einer Äizlösung weggeätzt werden.

Aus der CH-PS 4 85 325 ist ein Verfahren zum Bedecken zweier eng benachbarter Bereiche einer Halbleiteroberfläche mit Dotienings- und/oder Elektrodenmaterial bekannt. Bei diesem Verfahren zur .Strukturierung einer Metallschicht mittels Photoälzlechnik muß die Dauer des Ätzens genau beherrscht und gesteuert werden, um Elemente von gleichmäßiger Dicke und einheitlichen elektrischen Eigenschaften zu erhalten. Die notwendige Ätzzeit hängt dabei auch noch von der Temperatur und der Änderung der lonenkonzentration in der Ätzlösung ab. Dieses Ätzverfahren isi daher schwierig zu beherrschen, und das Ergebnis des Ä'zvorgangs wird von den genannten Parametern stärk beeinflußt.

Aus der US-PS 35 18 135 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von metallischen Leitern auf der Oberfläche einer i lalbleiterplatte bekannt, bei welchem zwei Schichten des metallischen Leiters von einer Siliziumoxidschicht oder ähnlichem Material getrennt werden, Bei dem Verfahren gemäß dieser Patentschrift wird eine Ätzlösung verwendet, die aus einem Gemisch von oxidierenden und oxidlösenden Komponenten besteht. Bei einem mit dieser Ätzlösung durchgeführten Äizvorgang Irelen jedoch die gleichen Probleme bezüglich der Reprodiizierbarkeil des Äizergebnisses

ι:

ίο

auf, die sich aus dem Einfluß der Dauer, der Temperatur und der Konzentration der metallischen Ionen auf den Ätzvorgang ergeben.

Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer intermetallischen Verbindung bestehenden Halbleiterplättchens mit auf der Oberfläche ausgebildeten Metallstreifen so weiterzubilden, daß der Ätzvorgang unabhängig von seiner Dauer und von der Temperatur der verwendeten Ätzlösung und ferner unabhängig von der Konzentration der in der Ätzlösung enthaltenen metallischen Ionen abläuft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor dem Aufbringen der dünnen Metallschicht das Halbleiterplättchen an einer Oberfläche zunächst unter Verwendung einer oxidierenden Lösung bis zum Sättigungspunkt oxidiert, und anschließend die entstandene Oxidschicht unter Verwendung eines oxidlösenden Mittels entfernt wird, und daß die Ätzlösung zum Ätzen der dünnen Metallschicht nur oxidierend auf die Oberfläche des Halbleitermaterials bis zum Sättigungspunkt der Oxidation einwirkt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise in verschiedenen Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. la bis Ic Seitenansichten eines Halbleiterplättchens, die das Läppen eines Plättchens als Vorbehandlung für das erfindungsgemäße Verfahren zeigen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Substrat mit zahlreichen darauf aufgebrachten Basen;

F i g. 3 bis 6 perspektivische Ansichten einer Basis, die aus einem Halbleiterplättchen gebildet wird, in verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 5.

Die Basis, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, ist auf eine bestimmte Dicke bearbeitet.

Der Halbicitcrblock wird in Halbleiterplättchen mit einer Dicke von etwa 300 μηι geschnitten. Eine Oberfläche dieses Halbleitcrplättrhcns wird auf einer Arbeitsplatte, z. B. einer keramischen Platte oder einer Mcssingplaitc, die die mechanischen Genauigkeitsanforderungen erfüllt, mit einem wärmclöslichen Verbindungsmittel, z. B. Wachs, befestigt. Die andere Oberfläche des Halbleiterplättchens wird mit einer mechanisehen Läppeinrkhiung geläppt, so daß die Dicke des Halbleiterplättchens 180 bis 280 μπί erreicht, und sie wird mit einer mechanischen Policreinrichiiing hochglanzpoliert. Nach diesem Läppvorgang wird das Halbleiterplätlchin durch Schmelzen des Wachses entfernt, und die rohe Oberfläche des Halbleiterplättchens, die nicht poliert ist, wird auf einem provisorisch verwendeten Substrat, z. B. Glas oder Keramik, mit diesem Verbindungsmittel befestigt.

In diesem Zustand wird das Halbleitcrplätichcn durch chemische Behandlung auf eine Dicke von 160 bis 180 μπι bearbeitet. Nach der chemischen Behandlung wird das Halbleiterplättchen durch Schmelzen des Wachses von dem provisorischen Substrat weggenommen. Dann wird die polierte Oberfläche des Halblcitcrplältchens auf dem Substrat 5, /.. B. Ferrit oder Glas, mil einem wärmehärtcndeh Verbindungsmittel 101, z.B. Epoxyharz, befestigt. Die rohe Oberfläche des HaIbleiterplättchens, die nicht bearbeitet ist, wird durch die mechanische Läppeinrichtung geläppt, so daß die Dicke des Halbleiterplättchens etwa 30μπι erreicht, und wird durch dieselbe mechanische Policreinrichiiing, wie oben beschrieben wurde, hochglanzpoliert. Danach wird die behandelte Oberfläche des Halbleiicrpläiichens durch

die chemische Behandlung bearbeitet, so daß eine vorbestimmte Dicke von z. B. IO um erhalten wird.

Das herkömmliche chemische Behandlungsverfahren ist jedoch mit den folgenden Schwierigkeiten behaftet. Da die Menge des Materials, die von dem Halbleiterplättchen durch die chemische Behandlung entfernt wird, eine Funktion der Zeit ist, ist es erforderlich, die Bedingungen sorgfältig zu wählen, und daher ist das Verfahren 5'jßerst schwierig. Ein Unterschied in der Menge des entfernten Materials ist unvermeidlich, da sich die Konzentration der metallischen Ionen in dem Lösungsmittel ändert, auch wenn die Behandlungsbedingungen genau eingehalten werden. Demgemäß ist die Dicke von Halbleiterplätlchen, die dieselbe Zeitdauer bei derselben Temperatur behandelt wurden, verschieden, und eine direkte Bestimmung der Ungleichmäßigkeiten in der Dicke der einzelnen Halbleiterplättchen ist äußerst schwierig.

Tabelle 1

Aus diesen Gründen ist es vorteilhaft, die folgende Behandlungstechnil··, als Behandlungsverfahren für ein Halbleiterplättchen zu verwenden.

Die Fig. la bis Ic zeigen das vorteilhafte chemische ι Behandlungsverfahren. Das Halbleiterplättchen 1, das in den F i g. I a bis 1 c gezeigt ist, ist aus einer intermetallischen Verbindung, wie zum Beispiel GaAs, GaP, InSb oder InAs, hergestellt und seine Dicke beträgt etwa 30 μιτι. Beide Oberflächen des Plättchens sind hoch-Hi glanzpoliert und eine Oberfläche ist auf dem Substrat S befestigt.

Das Halbleiterplättchen 1, das durch ein mechanisches Läppverfahren, wie es oben beschrieben wurde, bearbeitet ist, wird in eine Lösung eines Oxidationsmittels, das in Tabelle I gezeigt ist, eingetaucht, um eine Oberfläche zu oxidieren, und auf diese Weise wird die oxidierte Schicht 11 gebildet, wie in F i g. I b gezeigt ist.

Halbleiter Oxidationsmilicüösung Reduktionsmittellösung

InSb	HNO₃ · H₂O H₂O₂ · H₂O HNO₃ CH₃COOH HNO₃
InAs	HNO₃ M₂O₂
GaAs	HNO₃ H₂O H₂O₂ H₂O HNO₃-H₂O
GaP	HNO₃ H₂O HNO₃ CH₃COOH

HF· H₂O HF-H₂O HF CH₃COOH HCI

HF HF

HCI · H₂O NaOH - H₂O AgNO₃-H₂O

HCI H₂O

HF Br₂ CH₃COOH

Diese Oxidation kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem einfach ein Halbicitcrplätk-hcn aus InSb in eine Lösung von HNOi mit einer Konzentration von etwa 60% für einige Sekunden eingetaucht wird, und eine oxidierte Schicht Il wird auf dem Plättchen I gebildet, die dem Sättigungspunkt der Oxidation nahekommt. Die vorteilhafte Eintauchzeit ist etwa 5 bis IO Sekunden, um die Dicke der oxidierten Schicht 11 einheitlich zu machen.

Da diese Behandlung bei Zimmertemperatur, das heißt bei einer Temperatur von 0°C bis 32°C. durchgeführt werden kann, besteht keine Schwierigkeit bezüglich der Temperaturregelung. Wenn die oxidierte Schichl 11 durch das beschriebene Oxidationsverfahren gebildet ist, ändert sich die Oberflächenfärbung des Halblcitcrplättchcns f je nach dem speziellen Halbleitermaterial. Demgemäß kann die Bildung der oxidierten Schicht durch die Änderung der Färbung auf der Oberfläche festgestellt werden, und die Dicke der oxidierten Schicht 11 ist einheitlich, da die oxidierte Schicht 11 gebildet wird, ohne daß sie durch eine Änderung der Metallioncnkonzenlration in der Lösung beeinflußt wird.

Das oxidierte Halbleilerplätlchen wird in ein Reduktionsmittel getaucht, das die oxidierte Schicht 11 entfernt, wie es z. B. in F i g. I gezeigt ist, und auf diese Weise wird das Hal'Vjitcrplättchen in seiner Dicke verringert, wie in Fig. Ic gezeigt ist.

Wenn in diesem Falle das Halbleiterplättchen 1 wieder den ursprünglichen Glanz einer intermetallischen Verbindung annimmt, sollte das Hdlbleitcrplätlchen aus dem Reduktionsmittel entfernt werden. In

4i dieser Stufe ist die oxidierte Schicht Il des Halbleiterplättchens 1 bis 2 μηι dick, und eine Menge, die der Dicke der oxidierten Schicht entspricht, ist chemisch entfernt.

Wenn die Oxidations- und Reduktionsbehandlung als

-,o ein Verfahrensschritt der chemischen Behandlung betrachtet werden, liefert ein Verfahrensschritt eine Größenverringerung der oxidierten Schicht bis zu I bis 2 μηι und durch Wiederholung dieses Verfahrens kann das Halbleiterplättchen I auf jede gewünschte Dicke

-,-, verringert werden

Die oxidierte Schicht 11 wird im allgemeinen bis zürn Sättigungspunkt der Oxidation entwickelt. Da jedoch die Bildung der oxidierten Schicht durch Überprüfen der Änderung dt/ Farbe der Schicht festgestellt werden

ho kann, dienen Unterschiede in der Menge des reflektierten Lichtes als Maß für die Dicke, wobei eine geeignete Vorrichtung zum Messen der Menge dos reflektierten Lichtes verwendet wird und die Zeit für die Oxidation des Plättchens kann gemäß der entsprechenden

ι,-, Dickenmessung gesteuert werden.

Da in diesem Falle die Dicke der oxidierten Schicht 11 gemessen werden kann, auch wenn ihre Bildung nicht bis zum Sättigungspunkt entwickelt ist, kann die

oxidierte Schicht in einer Dicke von I μητ oder weniger ausgebildet werden und die Schicht 11 kann dann durch die Reduktionsbehandlung entfernt werden.

Demgemäß bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß das Halbleiterplättchen I in seiner Dicke in einem äußerst feinen Bereich verringert werden kann, und daß das Ausmaß der Größenverringerung genau gesteuert werden kann.

Ein Halbleiterplätichen 1 in einer gewünschten Dicke wird durch die chemische Behandlung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt.

Eine Anzahl von Plättchen abgeschnitten wird durch chemisches Ätzen aus dem Halbleiterplättchen I erhalten, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Das Plättchen kann so in Abschnitte geteilt werden.daß Form und Größe eines jeden Abschnittes mit einem Flalbleilerelement zusammenfallen, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. oder daß Form unti Größe eines jeden Abschnittes groß ρρπιιρ sind um mehrere Halbleiterelemente zu erhalten, oder das Halbleiterplättchen selbst kann als Grundlage für zahlreiche Halbleiterelemente verwendet werden, indem es schließlich geteilt wird. In den F i g. 3 bis 7 ist die Beschreibung auf ein Halbleiterelement allein beschränkt, um die Beschreibung zu vereinfachen. F i g. 3 zeigt den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Schritt wird eine dünne, metallische Schicht 2 gebildet, indem ein Metall, wie zum Beispiel Cu. Zn. Cd, Pb, Se, Te, In, Pt. Au, Ag oder Ni. auf die Oberfläche der Halbleiterabschnitte Γ durch Spritzen oder galvanisch aufgebracht wird.

Das Metall, das für dieses Verfahren verwendet wird, sollte entsprechend seiner Verträglichkeit mit dem Metall des Halbleiterabschnittes Γ und ebenso entsprechend dem Zweck der Verwendung ausgewählt werden: zum Beispiel kann Indium verwendet werden, um Metallstreifen auf einem Halbleiterabschnitt Γ zu bilden, der aus Indium-Antimon hergestellt ist.

Nach dem Beschichten des Halbleiterabschnittes Γ mit einer dünnen, metallischen Schicht 2 wird eine lichtempfindliche Harzschicht 3 auf der dünnen, metallischen Schicht 2 gebildet, so daß ein Mehrschich-

IClIMULK

entfernen und eine Vielzahl von Metallstreifen 5. au welchen das sensibilisierte Harz 3' bleibt, werdet gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt ist, das heißt clk Kurzschlußschienen und/oder Anschlußeleklroden siru gebildet.

Für diesen Schritt wird ein Oxidationsmittel, wie e: zum Beispiel in Tabelle 2 ausgeführt ist, als Ät/Iösiinj verwendet und eine oxidierte Schicht 11 wird auf dci Oberfläche des Halbleiterabschnittes Γ gebildet, wie ir F i g. 7 gezeigt ist.

Tabelle 2

_r Metall	Ätzlösung	Metall	Ätzlösung
Cu	HNO₃	In	HNO₃ oder HCI
Zn	HNO₃	Fi	Br₂- H₂O
χ. ^Cd	HNO₃ NH₃	Au	H₂SO₄+BroderCl
Pb	HNO₃	Ag	HNO₃
Se	Cone. H₂SO₄	Ni	H₂SO₄
Te	HNO,

Nach diesem Schritt wird ein Muster 4. das den gewünschten Metallstreifen entspricht, gebildet, indem die Harzschicht sensibilisiert und die sensibilisierte Harzschicht geätzt wird. Das Muster 4 ist in diesem Schritt als parallele Streifen so gebildet, daß diese die gesamte Länge des Mehrschichtenstückes M in Querrichtung überdecken, wie in den Fig. 5. 16 und 17 gezeigt ist. Wie in diesen Figuren gezeigt ist. kann das Muster in geraden Linien, in gebogenen Linien, in abgewinkelten Linien oder in irgendeiner anderen gewünschten Form ausgebildet sein.

Schließlich werden aus dem Muster die Metallstreifen erhalten, die dazu dienen, die beiden Seiten des Elementes kurzzuschließen, so daß das Hall-Potential einheitlich wird. Wenn das Muster nur an den beiden Enden des Mehrschichtenstückes M ausgebildet wird, werden die Metallstreifen die Anschlußelektroden. Nachdem das Muster 4 auf dem Mehrschichtenstück M ausgebildet ist, wird dieses geätzt, um die dünne, metallische Schicht 2 entsprechend dem Muster zu In diesem Falle ist es erforderlich, eine Ätzlösung zi verwenden, die sowohl dazu dient, die Halbleiterab schnitte Γ zu oxidieren, als auch dazu, die dünne metallische Schicht 2 aufzulösen. Die Ätzdauer betrag gewöhnlich 2 bis 60 Sekunden.

Bei diesem Schritt wird eine oxidierte Schicht 11 aiii dem Halbleiterabschnitt ausgebildet, und das Ätzen de Halbleiterabschnittes wird daher durch die oxidierte Schicht beendet, die nur bis zu dem Sättigungspunkt dei O/idation fortschreitet.

Schließlich wird das Halbleiterelement fertiggestellt indem das sensibilisierte Harz 3', das auf den Metallstreifen verblieben ist. entfernt wird.

Die Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, hai folgende Vorteile.

In dem in Fig. 6 gezeigten Schritt wird die oxidierte Schicht i i auf der Oberfläche des HaibieiteraDscnnittes Γ gebildet und das Ätzen des Halbleitermateriales wird abgestoppt. Demgemäß wird wegen der Ausbildung der oxidierten Schicht bis zum Sättigungspunkt verhindert daß der Halbleiterabschnitt durch die Ätzlösung weiter geätzt wird, und das Ätzen der dünnen, metallischen Schicht kann erleichtert und die Dicke des Elementes einheitlich gemacht werden. Da die Metallstreifen aul dem Halbleiterabschnitt Γ mit Hilfe eines Photoät7-'erfahrens gebildet werden, nachdem der Halbleiterabschnitt vollständig mit der dünnen, metallischen Schicht 2 bedeckt wurde, können die Metallstreifen nicht falsch ausgerichtet sein oder überstehen.

Daher kann die Erzeugung von Ausschuß wirkungsvoll verhindert und die Breite W der Metallstreifen genau kontrolliert werden, da die Form der Metallstreifen durch das sensibilisierte Muster 4 bestimmt ist. Das Verfahren in der in den F i g. 3 bis 7 beschriebenen Ausführungsform liefert eine sehr wirkungsvolle Möglichkeit zur Herstellung der gewünschten Art von Metallstreifen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung eines aus einer intermetallischen Verbindung bestehenden Halbleiterplättchens mit auf der Oberfläche ausgebildeten Metallstreifen, bei dem eine Oberfläche des Halbleiterplättchens vollständig mit einer dünnen Metallschicht beschichtet wird, bei dem auf dieser Schicht eine dem gewünschten Muster, das die Streifen bilden sollen, entsprechende Maske aufgebracht wird, die aus einer lichtempfindlichen Harzschicht besteht und bei dem die nichtabgedeckten Teile der dünnen Metallschicht nach dem Entwickeln des Musters der Maske mit einer Ätzlösung weggeätzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der dünnen Metallschicht das Halbieiterplättchen an einer Oberfläche zunächst unter Verwendung einer oxidierenden Lösung bis zum Sättigungspunkt oxidiert und anschließend die entstandene Oxidschicht unter Verwendung eines oxidlösenden Mittels entfernt wird, und daß die Ätzlösung zum Ätzen der dünnen Metallschicht nur oxidierend auf die Oberfläche des Halbleiiermaterials bis zum Sättigungspunkt der Oxidation einwirkt.