DE2137423A1

DE2137423A1 - Verfahren zur Herstellung eines Scheibchens aus Halbleitermaterial

Info

Publication number: DE2137423A1
Application number: DE19712137423
Authority: DE
Inventors: Ronald Lee Pottersville NJ Meek (VStA) P
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1970-07-31
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1972-02-03
Also published as: GB1307030A; CH530093A; FR2099721B1; IE35540B1; AU3165371A; BE770538A; FR2099721A1; SE362015B; ES394152A1; DE2137423B2; IE35540L; NL7110572A; JPS517980B1; AU432312B2; US3642593A; NL152705B

Description

Western Electric Company Incorporated R.L. Meek New_York_i_N_.Y_._10007_U_.S_iA_. ? 1 3 7 Λ 2

Verfahren zur Herstellung eines Scheibchens aus Halbleitermaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Halbleiterscheibchens, bei dem zunächst auf einem halbleitenden Substrat eine epitaktisch aufgewachsene Schicht eines halbleitenden. Materials aufgebracht wird, worauf der so erhaltene Bauteil einer elektrochemischen Behandlung unterzo- ä gen wird, durch welche das Substrat aufgelöst wird.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen gibt es viele Anwendungsfälle, insbesondere für Hochfrequenzbauteile, bei denen die Erzeugung eines relativ dünnen Materialscheibchens notwendig ist. Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung ultradünner (l^u) Halbleiterscheibchen vorgeschlagen. Dabei wird ein selektives elektrolytisches Ätzverfahren angewendet, wobei ein Halbleitersubstrat mit begrenzter spezifischer Leitfähigkeit verwendet wird, auf dem eine dünne epitaktische Schicht aus dem gleichen Material aufgebracht ist, die jedoch in geeigneter Weise dotiert ist, so daß sie eine vom Substratmaterial unterschiedliche spezifische Leitfähigkeit hat. Das Substratmaterial wird dann elektrochemisch aufgelöst, so daß nach der Auflösung des Substrats ein dünnes Halbleiterplättchon, d.h. das epitaktisch abgeschiedene Material, übrig bleibt.

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Wenn jedoch ein dünnes Halbleiterscheibchen mit unterschiedlich dotierten Gebieten unterschiedlicher Leitfähigkeit erwünscht ist, kann das im Vorstehenden beschriebene Verfahren nicht verwendet werden, wenn die verschiedenen Gebiete unterschiedlicher Leitfähigkeit durch ein Diffusionsverfahren erzeugt sind. Es wurde gefunden, daß bei dem im Vorstehenden beschriebenen elektrochemischen Abtragungsverfahren von n/n+ Silizxumplättchen mit n+-dotierten Gebieten in der n-leitenden Schicht, oder mit p-dotierten Gebieten in der η-leitenden Schicht, welche durch die η-leitende Schicht zur n+-leitenden Schicht durchgehen, das η-leitende Material in der Umgebung der p-leitenden Gebiete oder unterhalb jeder auf n+ Leitfähigkeit dotierten Diffusionsstelle langsam geätzt wird, was zur Entfernung sowohl des η-leitenden Materials als auch der eindiffundierten Gebiete führt. Deshalb besteht die erhebliche Notwendigkeit der Entwicklung eines Verfahrens, durch welches eine elektrochemische Abtragung zur Erzeugung dünner Scheibchen aus Halbleitermaterial mit unterschiedlich dotierten Gebieten beliebiger Konfiguration erreicht v/erden kann. Erfinduncs gernäß wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines dünnen Halbleiter¹ scheibchens vorgeschlagen, bei dem zunächst auf einem halbleitenden Substrat eine epitaktisch aufgewachsene Schicht eines halbleitenden Materials aufgebracht wird, worauf der so erhaltene Bauteil einer elektrochemischen Behandlung unterzogen wir el, durch welche das Substrat aufgelöst wird, wobei vor der elektrochemischen Behandlung in der epitaktischen Schicht durch Irolan-

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tatioii von Ionen gewünschter Leitfähigkeit wenigstens ein diskreter Abschnitt einer von der Leitfähigkeit der epitakti-Dchen Schicht verschiedenen Leitfähigkeit erzeugt wird, und die Ionnn-implantierte Schicht nach der elektrochemischen Behandlung einer Wärmebehandlung zur Aktivation der implantierten Ionen unterzogen wird.

Box dom erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein geeigneter Block aus einem Halbleitermaterial, der wenigstens ein Gebiet eines ersten Leitfähigkeitstyps und wenigstens ein zweites Gebiet eines vom ersten Gebiet unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps aufweist, welches elektrochemisch schneller ätzbar ist als das erste Gebiet, einer Ionen—Implantationsquelle ausgesetzt. Der Block kann aus einem Material mit unterschiedlich leitenden Schichten oder aus einem Plättchen oder Block mit unterschiedlich leitenden Gebieten oder Schichten aus unterschiedlichem Material bestehen. Der Block wird der Ionen-Implantationsquclle derart ausgesetzt, daß geeignete Ionen in % wenigstens einen diskreten Abschnitt des ersten Gebiets ersten Leitfähigkeitstypus implantiert werden. Die implantierten Ionen erzeugen, bekanntlich bei einer nachfolgenden Aktivation gewünschte dotierte Abschnitte oder Gebiete, stehen jedoch vor der Aktivationsbehandlung auf Gitterzwischenpl ätzen, v/o durch sie weder Akzeptor- oder Donatoreigenschaften zeigen.

Der lonen-implantierte Block wird dann in ein geeignetes elektro-

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chemisches Ätzbad eingetaucht, in dem eine genügende Stromdichte 'aufrechterhalten wird, um das zweite Gebiet selektiv abzuätzen, so daß ein dünnes Scheibchen aus dem Material des ersten Leitfähigkeitstypus gebildet wird, in dem geeignete Ionen implantiert sind. Das dünne Scheibchen wird schließlich einer Wärmebehandlung zur Aktivation der implantierten Ionen unterzogen, so daß diese die Leitfähigkeit der Gebiete, in denen sie enthalten sind, ändern, so daß diskrete Abschnitte unterschiedlicher Leitfähigkeit, d.h. geeignet dotierte Abschnitte oder Gebiete entstehen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Block aus halbleitendem Material, der mit einer Passivierschicht für eine Ionen-Implantation und mit einer Photolack-Maskierschicht versehen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Block nach Fig. 1, nachdem ein Abschnitt der Passivierschicht entfernt ist;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Block nach Fig. 2, nachdem dieser einer Ionen-Implantationsquelle ausgesetzt -wurde;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den implantierte Ionen enthaltenden Block, wobei der Block in eine typische elektrochemische Ätzvorrichtung eingesetzt gezeigt ist;

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Fig. 5 einen Querschnitt durch den elektrochemisch geätzten, in der elektrochemischen Ätzvorrichtung eingesetzten Block;

Fig. 6 einen Querschnitt des resultierenden elektro- , geätzten Halbleiterscheibchens, nachdem dieses einer ausreichenden Wärmebehandlung zur Aktivation der implantierten Ionen unterzogen wurde;

Fig. 7 einen Querschnitt durch ein typisches Halbleiterscheibchen mit diskreten Abschnitten | unterschiedlicher Leitfähigkeit;

Fig. 8 einen Querschnitt durch ein zweites typisches Halbleiterscheibchen mit diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeit; und

Fig. 9. einen Querschnitt eines speziellen Blocks aus gewähltem Halbleitermaterial.

Die vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit der Herstellung von Siliziumscheibchen mit unterschiedlich dotierten Gebieten beschrieben, wobei eine auf einem Siliziumsubstrat I epitaktisch aufgewachsene Schicht verwendet wird. Es ist jedoch klar, daß diese Beschreibung nur beispielhaft zu werten ist. Das Verfahren kann auch zur Herstellung dünner Scheiben oder Scheiben beliebiger Abmessung jedes anderen Einkristall-Halbleiters verwendet v/erden, der elektrochemisch selektiv ätzbar ist» Es ist leicht ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Prinzip in. gleicher Weise auf Halbleitermaterialien anwendbar ist, die entweder mit einem homogenen oder einem hydro-

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genen Übergang epitaktisch abgeschieden sind. Die Halbleitermaterialien können aus den Gruppen der III Ca)-V (a) und II (b) - VI (a) Verbindungen oder der Elemente des periodischen Systems der Elemente der Gruppe IV ausgewählt werden. Die Elemente der Gruppe IV können beispielsv/eise der Mendel— yeev¹sehen Tafel der periodischen Elemente auf Seite 02 der 45. Ausgabe des von der Chemical Rubber Company herausgegebenen "Handbook of Chemistry and Physics" entnommen werden.

In Pig. 1 ist ein vorbereiteter Block aus halbleitendem Material 70 gezeigt. Der Block 70 weist ein geeignetes Substrat oder eine Grundschicht 71 auf, welche aus einem Halbleitermaterial, z.B. n+-leitendem Silizium bestehen kann. Als geeignetes Material kommt ein Substratmaterial infrage, welches elektrochemisch ätzbar ist. Auf dem Substrat 71 ist eine dünne Schicht oder ein Gebiet 72 einer typischen Dicke von 1-lOu aus Halbleitermaterial abgeschieden, die nach bekannten Kristallaüchtungsverfahren durch epitaktisches Aufwachsen entweder aus der flüssigen oder der Gasphase erzeugt ist.

Das Siibstratmaterial 71, z.B. n+-leitendes Silizium, ist stark dotiert und hat einen endlichen Widerstand. Die Schicht 72 dagegen ist entweder so dotiert, daß sie einen höheren spezifischen Widerstand hat, z.B. daß sie η-leitend ist, oder sie besteht aus einem anderen Material unterschiedlichen spezifischen Widerstands.

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Auf der Schicht 72 ist eine geeignete Maskierschicht 73 abgeschieden, die thermisch gezüchtet oder durch Aufdampfung, Aufsprühen oder andere bekannte Verfahren erzeugt sein kann. Eine geeignete Maskierschicht maskiert oder schützt die darunterliegenden Gebiete der Schicht 72, d.h. der Schicht unter der Schicht 73, vor dem Ionenbeschuß, welchem der Block 70 unter- zogcn werden soll. In Abhängigkeit von dem speziellen Anwendungsfall und der gewählten Schicht 72 kann die Maskierschicht 73 ein inertes Dielektrikum, z.B. Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, oder ein leitendes Material, beispielsweise ein Metall wie Au, Pt, Ni, sein. Auch eine Kombination unterschiedlicher, sowohl als Dielektrika wie auch aus Leitern bestehenden Schichten kann verwendet v/erden. Die Art der Passivierschicht für den Ionenbeschuß und deren Dicke sind jedoch nicht Teil der hier offenbarten Erfindung, zumal die Kriterien bezüglich der Auswahl und Dicke dem Fachmann bekannt sind, sodaß sie hier nicht weiter diskutiert werden. Auf der Maskierschicht 73 ist zur Bildung einer Photolack-Schicht 74 ein be- " kannter Standard-Photolack aufgebracht. Die Photolackschicht ist auf bekannte Weise in einem solchen Muster aufgebracht, daß sie eine Öffnung 76 bildet. Es ist klar, daß, obwohl nur eine einsige Öffnung gezeigt ist, dies nur zu Zwecken der Erläuterung der Fall ist, und daß eine Vielzahl von Öffnungen oder jedes gewünschte, die Maskierschicht 73 freilegende Muster in der Photolackschicht vorgesehen sein kann. Der Block 70 wird dann einem ihn umgebenden Medium ausgesetzt, welches die freigelcg-

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ten Gebiete 73 (a) der Schicht 73 entfernt, die Photolackschicht 74 und die Schicht 72 jedoch nicht angreift. Die Wahl des Mediums hängt natürlich für die Maskierschicht gewählten Material und dem Material der Schichten 74 und 72 ab und kann vom Fachmann leicht bestimmt werden. Die Schicht 72 v/eist dann einen freigelegten Abschnitt 72 (a) auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Photolackschicht 74 wird mit bekannten Verfahren entfernt, worauf der Block 70 einer ebenfalls bekannten Standard-Ionen-Implantationsquelle ausgesetzt wird, wobei geeignete Ionen oder Dotierstoffe in einen diskreten Abschnitt 72 (b) des Gebiets oder der Schicht 72 implantiert werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Geeignete Ionen oder Dotierstoffe sind solche, die den implantierten diskreten Abschnitten nach einer anschließenden Aktivation oder Wärmebehandlung unterschiedliche Leitfähigkeitseigenschaften erteilen, d.h. der diskrete Abschnitt 72 (b) hat verglichen mit der Hauptschicht 72 eine andere Leitfähigkeit. Die Ionen oder Dotierstoffe ändern entweder die Art oder die Stärke der Leitfähigkeit des halbleitenden Abschnitts 72 (b), wenn die implantierten Ionen anschließend aktiviert werden. Wenn die Schicht 72 beispielsweise aus η-leitendem Silizium besteht, können die Dotierstoffe oder implantierten Ionen das Gebiet des diskreten Abschnitts 72 (b) in n+-leitendes Silizium oder in p-leitendes Silizium umwandeln, was selbstverständlich von der Art der für die Implantation verwendeten Ionen abhängt.

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In diesem Zusammenhang muß festgehalten v/erden, daß die Implantationstiefe, d.h. die Tiefe des diskreten Abschnitts 72 (b), durch die den Ionen während des Beschüsses des Blocks 70 erteilte Energiemenge gesteuert werden kann.

In Fig. 4 ist die Maskierschicht 73 von der Schicht 72 mittels des erwähnten Umgebungsmediums entfernt, welches die Schicht 72 nicht angreift. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einigen Anwendungsfällen die Maskierschicht 73 beibehalten und in ge- ^ eigneter Weise gegen ein elektrolytisches Ätzbad geschützt oder abgedeckt werden kann, dem der implantierte Block 70 ausgesetzt v/erden soll. Der nunmehr mit diskreten Gebieten unterschiedlicher Leitfähigkeit versehene Block 70, d.h. das Substrat 71 besteht beispielsweise aus n+-leitendem Silizium, während die Schicht 72 beispielsweise aus η-leitendem Silizium besteht, wird an der Schicht 72 mittels eines geeigneten Klebers oder Wachses 78, z.B. Paraffin, an einem inerten Tragbauteil 77 befestigt. Geeignete inerte Tragbauteile 77 und Kleber bzw. | Wachs 78 bestehen aus Materialien, die bezüglich des beim elektrochemischen Ätzen des Subs-tratmaterials 71 verwendeten Reagens inert sind. Der inerte Tragbauteil 77 ist seinerseits über eine Stange 79 aus demselben Material wie der Tragbauteil 77.an eine übliche Tauchvorrichtung 81 angeschlossen. Als Behälter 82 wird ein aus inertem, mit einem im Behälter enthaltenen als elektrochemisches Bad verwendeten Reagens 83 nicht reagierenden Material bestehender Behälter ausgewählt. Als geeignetes Reagens

wird ein solches verwendet, welches elektrisch leitend ist, d.h. ein Elektrolyt, und außerdem das gewählte Substratmaterial 71 su ätzen vermag. Typische Elektrolyten sind beispielsweise LiOH-, KOH-, NaOH-Lösungen, Flußsäure und Salzsäure. Es wird darauf hingewiesen, daß die Konzentration des Elektrolyten nicht kritisch ist. Der mit Ionen beschossene Block 70 ist zusammen mit seinem Substrat 71 unterschiedlichen elektrischen VJiderstands, seiner lonen-implantlerten Schicht 72 und mit der Tauchvorrichtung 81 direkt oberhalb des Behälters 82 angeordnet, v/elcher das als elektrochemisches Bad verwendete Reagens 83 enthält. Eine geeignete Hilfselektrode 84 ist in den Elektrolyten 83 eingetaucht. Die Elektrode 84 ist inert gegen den gewählten flüssigen Elektrolyten und reagiert nicht mit ihm. Die Elektrode 84 ist über eine Leitung 86 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle 87, z.B. eine Batterie, angeschlossen. Das Substrat 71 und die Schicht 72 sind über eine Leitung 88 am positiven Pol der Gleichstromquelle 87 am Übergang 89 vom Substrat

71 zur Schicht 72 angeschlossen. Es ist klar, daß die Leitungen 86 und 88 in geeigneter Weise maskiert oder geschützt sind, um eine Reaktion mit dem Elektrolyten 83 zu verhindern. Der aus dem Substrat 71 und der Schicht 72 höheren spezifischen Widerstands bestehende Block 70 mit in den diskreten Abschnitt

72 (b) implantierten Ionen wird relativ zur Elektrode 34 elektrisch positiv geladen. Die Tauchvorrichtung 81 senkt dann die aus dem Tragbauteil 77 und dem Block 70 bestehende Baugruppe in das elektrochemische Bad oder Reagens 83 ab. Dann wird eine

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Spannung am Substrat 71 und der Schicht 72 angelegt, um eine genügende Stromdichte im elektrochemischen Bad 83 zu erzielen. Die verwendete Stromdichte reicht aus, um das Substrat 71 selektiv abzuätzen, d.h. das besser leitende Material wird erheblich schneller, typischerweise um einen Paktor 10:1, abgeätzt als das niedriger leitfähige Material, d.h. die Schicht 72.

Typische Stromdichtenbereiche liegen zwischen 40 - 100 mA/cm bei 25 C, wenn Silizium mit 5 %iger Salzsäure geätzt wird. Die aus' dem Tragbauteil 77 und dem Block 70 gebildete Baugruppe wird eine ausreichende Zeitdauer im Ätzbad 83 gehalten, bis das gesamte Substratgebiet 71 entfernt ist, wodurch eine dünne Scheibe, d.h. die Schicht 72 gebildet wird, die an einem diskreten Abschnitt 72 (b) mit geeigneten Ionen oder Dotierstoffen implantiert ist, v/ie aus Pig. 5 hervorgeht.

Die entstehende dünne Scheibe 72 wird aus der elektrochemischen Ätzapparatur herausgenommen und dann einer bekannten Wärmebehandlung oder einem AnIaßverfahren unterzogen, wodurch die im- f plantierton Ionen aktiviert werden. Die Wärmebehandlung wird bei einer erheblich unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden Kristalls liegenden Temperatur durchgeführt, d.h. die Halbleiterscheibe oder die Schicht 72 wird solange erwärmt, bis sämtliche durch den Ionenbeschuß verursachten Gitterdefekte korrigiert und die implantierten Ionen aktiviert sind. Die Wärmebehandlung oder Vergütung wird typischerweise in einem Temperaturbereich von 700 - 1100°C durchgeführt, wenn Silizium als Halbleitermaterial verwendet wird. Die aktivierten Ionen

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ändern die Leitfähigkeit des Abschnitts 72 (b), d.h. die Leitfähigkeit des vom Abschnitt 72 (b) umgebenen Halbleiterkörpers. So wird beispielsweise η-leitendes Silizium entweder entweder im Leitfähigkeitstyp in p-leitendes Silizium oder in der Größe der Leitfähigkeit zu n+-leitendem Silizium umgewandelt, so daß ein gewünschter dotierter, diskreter Abschnitt oder ein Gebiet 72 (c) unterschiedlicher Leitfähigkeit gebildet wird, wie aus Fig. 6 hervorgeht.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß das Dotierprofil, d.h. die diskreten Abschnitte der dünnen Halbleiterscheibe mit unterschiedlicher Leitfähigkeit dreidimensional gesteuert werden können, indem die Energie, der Strom und die Stellung des Ionenstrahls moduliert v/erden. Auch geeignete Maskiertechniken können hierfür verwendet werden. Es ist ferner festzuhalten, daß typische Halbleiterscheibchen mit diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeitstypen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden können. Dies ist in Fig. 7 dargestellt, wo eine dünne Halbleiterscheibe 72, z.B. aus Silizium, einen ersten Abschnitt unterschiedlicher Leitfähigkeit 92, z.B. aus n+-leitendetn Silizium, und einen zweiten Abschnitt 93 unterschiedlicher Leitfähigkeit, dessen Leitfähigkeit sich vom Typ der Leitfähigkeit des ersten Abschnitts 92 unterscheidet, z.B. aus p-leitendem Silizium, aufweist. Außerdem ist festzustellen, daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, diskrete Abschnitte unterschiedlicher Leitfähigkeit, z.B. p-leitendes Silizium, in

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einer dünnen Scheibe aus Halbleitermaterial, z.B. aus n-leitendem Silizium, zu erhalten, wobei der Abschnitt unterschiedlicher Leitfähigkeit sich vollständig durch die epitaktisch abgeschiedene Schicht (Schicht 72, Fig. 3) erstreckt.

Dies ist in Fig. 7 gezeigt, wo ein Abschnitt 93 die Scheibe 72 vollständig durchsetzt. Um dies zu erreichen, wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 die Ionen-Implantation so durchgeführt, daß die implantierten Ionen bis zu der Zwischenschicht zwischen der epitaktischen Schicht 72 und der Substratschicht 71 eindringen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei selbstverständlich diskrete Abschnitte unterschiedlicher Leitfähigkeit in jeder gewünschten Konfiguration erzeugt werden.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so ausgeführt werden, daß zunächst Ionen durch die epitaktisch abgeschiedene Schicht 72 zur Zwischenfläche der epitaktischen Schicht 72 und dem Substrat 71 des Blocks 70 implantiert " werden, um einen ersten Satz einer Vielzahl von diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeit zu erzeugen, die vom selben Leitfähigkeitstypus, z.B. aus n+-leitendem Silizium oder p-leitendem Silizium oder von unterschiedlichem Leitfähigkeitstypus, z.B. aus n+-leitendem Silizium und p-leitendem Silizium bestehen. Dann können an der Oberseite der Scheibe oder Schicht 72 Ionen zur Bildung eines zweiten Satzes einer Vielzahl von diskreten Abschnitten unterschiedlicher Leitfähigkeit implan-

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tiert werden. Nach den folgenden Ätz- und V/armbehandlungcstufen weist die Scheibe 72 dotierte, diskrete Abschnitte auf beiden Seiten auf. Bei Anwendung dieser Verfahrensweise kann eine typische dünne Halbleiterscheibe hergestellt werden, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Halbleiterscheibe 72 v/eist einen ersten Satz diskreter Abschnitte 94, 96 und einen zweiten Satz diskreter Abschnitte 97, 98 auf.

Im folgenden wird das Verfahren beispielhaft anhand eines ersten Beispiels beschrieben. Es wurde ein Materialblock 100 mit einer geeigneten Substratschicht 101 ausgewählt, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Die Substratschicht 101 war 127u dick, bestand aus n+-leitendem Silizium und war derart mit Antimon dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von Ο^ΟΟίΛαη aufwies. Auf der Substratschicht 101 war eine unter Verwendung bekannter Aufwachsverfahren epitaktisch abgeschiedener, 7u dicke, n-leitende <100> Siliziumschicht 102 aufgebracht, Die Siliziumschicht 102 war derart mit Arsen dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von 4,βΠαη hatte. Die η-leitende Schicht 102 wurde unter Anwendung bekannter Verfahren einer üblichen lonen-Implantationsquelle ausgesetzt, wobei die Schicht 102 mit 300 keV Phosphor-

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ionen bis auf eine Dosis von 4(10) cm implantiert wurde, wodurch ein mit Ionen durchsetzter Abschnitt oder eine Schicht 103 entstand, die l/3p tief war.

Auf der Oberseite der Schicht 103 wurde unter Anwendung bekannter Techniken eine erste Schicht aus Siliziumoxid 104 und ein2

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zweite Schicht aus polykristallinem Silizium 106 aufgebracht. Die Schichten 104 und 1OG wurden in bekannter Weise gegen das nachfolgende Elektroätzen des Blocks 100 maskiert. Mittels Paraffin wurde ähnlich der in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Weise ein Saphirträger an der Schicht 106 des Blocks 100 befestigt, und der Materialblock 100 aus halbleitendem Material mit'den Schichten 101, 102, 103, 104 und 106 wurde an eine Vorrichtung angeschlossen, die der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung g ähnlich war. Ein Polytetrafluoräthylen-Behälter wurde gewählt, und ein elektrolytisches Ätzbad aus 5 (Gewichts-)prozentiger Salzsäure wurde bereitet. In das Bad wurde eine Platinelektrode eingeführt und über geeignete Leitungen an den negativen Pol einer Batterie angeschlossen. Am Übergang zwischen dem n+-leitenden Siliziumsubstrat 101 und der η-leitenden Siliziumschicht 102 vnirde eine geeignete Leitung angeschlossen, durch welche der Block 100 mit dem positiven Pol der Batterie verbunden würde. Der Block 100 wurde relativ zur Platinelektrode elektrisch positiv aufgeladen. Die Temperatur des Elektroätzbades wurde auf · ™ 25 C gehalten, und der -Block 100 wurde in der in Fig. 4 gezeigten Weise vollständig in die Salzsäure eingetaucht.

An den Block 100 vnirde eine Spannung von 5 V angelegt, um eine

konstante Stromdichte von 40 mA/cm in der Salzsäure aufrechtzuerhalten, so daß eine selektive Abätzung des n+-leitenden Siliziumsubstrats 101 die Folge war. Die Schicht 103 oder die unter ihr liegende epitaktische Schicht 102 wurden nicht angegrif-

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fen. Die entstandene dünne Scheibe aus η-leitendem Silizium mit einer durch Phosphorionen implantierten Schicht 103 würde dann in bekannter Weise einer Wärmebehandlung unterzogen, bei welcher sie für einen Zeitraum von 30 Minuten auf einer Temperatur von 809 C gehalten wurde, so daß eine η-leitende Siliziumscheibe mit einem diskreten Abschnitt oder einer Schicht 103 unterschiedlicher Leitfähigkeit, d.h. aus n+-leitendom Silizium, erzeugt wurde.

Im folgenden wird ein zweites Beispiel beschrieben. Ein dem in Fig. 1 gezeigten Block ähnlicher Materialblock wurde ausgewählt. Das Substrat 101 war 127u dick, bestand aus n+-leitendem Silizium und war mit Antimon derart dotiert, daß es einen spezifischen Widerstand von 0,001-ß.cm aufwies. Unter Verwendung bekannter Techniken wurde auf dem Substrat 101 eine 7μ dicke, V-LOO/ , η-leitende Siliziumschicht 102 epitaktisch abgeschieden. Die Siliziumschicht 102 war mit Arsen derart dotiert, daß sie einen spezifischen Widerstand von 4,6-Qcm hatte. Das n-leitende Gebiet 102 wurde auf bekannte Weise einer üblichen Ionen-Implantationsquelle ausgesetzt, wobei das Gebiet 102 mit 300 keV

14 —2 Phosphorionen auf eine Dosis von 2(10) cm implantiert wurde, so daß sich ein Ionen-implantierter Abschnitt oder eine Schicht

103 von etwa 1/3μ Tiefe bildete. Wieder wurde eine erste Schicht

104 aus Siliziumoxid auf der Schicht 103 abgeschieden, und auf der Schicht 104 wurde eine zweite Schicht 106 aus polykristallinem Silizium aufgebracht.

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Die Schichten 104 und 106 wurden in geeigneter Weise rttasJciert,
und das in Verbindung mit dem ersten Beispiel beschriebene Verfahren wurde unter Verwendung derselben Verfahrensschritte, Reagensien, Stromdichten, Temperaturen und Zeiten wiederholt. Die auf diese Weise hergestellte dünne η-leitende Scheibe und die
Ionen-implantierte Schicht 103, die nach der Wärmebehandlung
zu einem n+-leitenden Siliziumabschnitt aktiviert wurde, wurden durch den Ätzvorgang nicht angegriffen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer dünnen Halbleiterscheibe, bei dem zunächst auf einem halbleitenden Substrat eine epitaktisch aufgewachsene Schicht eines halbleitenden Material π aufgebracht wird, worauf der so erhaltene Bauteil einer elektrochemischen Behandlung unterzogen wird, durch welche das Substrat aufgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß- vor der elektrochemischen Behandlung in der epitaktischen Schicht durch Implantation von Ionen gewünschter Leitfähigkeit wenigstens ein diskreter Abschnitt einer von der Leitfähigkeit der epitaktischen Schicht verschiedenen Leitfähigkeit erzeugt wird, und daß die lonen-implantierte Schicht nach der elektrochemischen Behandlung einer Wärmebehandlung zur Aktivation der implantierten Ionen unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial η-leitendes Silizium verwendet wird, und daß der diskrete Abschnitt, aus der n+-leitendes oder p-leitendes Silizium oder Mischung beider enthaltenden Gruppe ausgeivählt wird.

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