DE2141235A1

DE2141235A1 - Aetzmittel fuer metallbeschichtete siliciumhalbleiterscheiben

Info

Publication number: DE2141235A1
Application number: DE19712141235
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Chem Dr Schink; Siegfried Dipl Chem Vigoureux
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1971-08-17
Publication date: 1973-03-01
Also published as: DE2141235B2; DE2141235C3

Description

Ätzmittel für metallbeschichtete Siliciumhalbleiter Scheiben Die vo-rliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ätzmittel für met-llbeschichtete Siliciumhalbleiterscheiben enthaltend eine Säure als Oxydationsmittel und Flußsäure0 Ein solclles Ätzmittel wird allgemein verwendet. Es ist gebräuchlich, als Oxydat ionsmittel Salpetersäure zu verweiiden. Die Salpetersäure oxydiert das Silicium, während die Fluß säure das Oxydationsprodukt auflöst.
Das genanr,te Ätzmittel wird auch dazu verwendet, Siliciumscheiben zu ätzen, die bereits mit einer Lotschicht versehen sind. Die Lotschicht kann z.B. aus Blei oder aus einer BleiIndium-Silberlegierung bestehen.
Das Ätzmittel greift aber nicht nur die Siliciumscheiben, sondern auch die Lotschicht an. Es bilden sich Oxid-Pluoridschichten auf den genannten Metallen, die anschließend abgeätzt werden müssen. Als Ätzmittel für diese Schichten wird Salpetersäure und Flußsäure, im Verhältnis von 1:4 mit Wasser verdünnt,verwendet.
Ein Nachteil dieses bekannten Ätzmittels besteht darin, daß sich auf den Lotschichten eine kompakte Oxid-Pluorid-Verbindung der Metalle bildet. Die Bildung einer solchen kompakten Schicht kann nur dadurch zum Stillstand gebracht werdeii, daß das Ätzmittel mit Wasser verdünnt wird. Das Ätzmittel jedoch nur soweit mit Wasser verdünnt werden, daß die genclnnte Oxid-Fluoridschichten noch in Lösung gehen.
Ji<'t da.; Verdünnungsverhältnis von 1:4 exakt eint;ehalten werden muß, ergeben sich Schwierigkeiten, wenn mit einem Lotmetall beschichtete Siliciumscheiben vollautomatisch geätzt werden sollen. Dazu muß nämlich eine schnelle und gründliche Vermischung des Atzmittels mit Wasser erfolgen.
Dies ist jedoch, da die zum Ätzen verwnndeten Gefäße aus Ersparnisgründen möglichst klein gehalten werden müssen, nicht in befriedigender Weise möglich. Ein Herausnehmen der geätzten Siliciumscheiben aus dem konzentrierten Ätzmittel und ein Eintauchen in die guarinte verdünnte Lösung scheidet aus, da die Ätzreaktion stark exotherm verläuft und die aus dem Ätzmittel herausgehobenen Siliciumscheiben zu heiß werden würden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ätzmittel der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß ein vollmechanisches Ätzen möglich wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel einen Gehal-t an einem Metallkomplexbildner aufweist.
Vorzugsweise kann der Metallkomplexbildner ein Chelatbildner sein. Zweckmäßigerweise ist der Chelatbildner eine organische Säure des Polyhydroxidtyps. Es ist auch möglich, ein Salz einer solchen organischen Säure dem Ätzmittel zuzugeben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn man als Salz das bekannte Kalium-Natrium-Tartrat oder Natrium-Citrat be ifügt.
Es ist zwar an sich bekannt, im Susammenhang mit dem Ätzen von Halbleiterscheiben Komplexbildner zu verwenden. Bei einem dieser bekannten Verfahren wird jedoch die halbleiterscheibe zunächst ausschließlich mit einem aus Salpetersäure und Flußsäure bestehenden Ätzmittel geätzt. Anschließend werden die geätzten Scheiben in ein alkalisches Ätzbad getaucht, dern z.B. Zitronensäure oder Weinsäure beigrefügt wurde. Die Zugabe von Komplexbildnern zum Salpe-terc. re-Flußsäuregemisch direkt ist jedoch nicht bekannt.
Das Ätzmittel gemäß der Erfindung hat dte Eigenschaft, daß Metallionen aus der Lotschicht in statuascendi im Metallkompleabildner eingebaut werden. Der sich bildende Komplex ist dann besnnders stabil, wenn als Metallkomplexbildner ein Chelatbildner verwendet wird. Dabei geht der Ohelatbildner mit Metallionen eine ringförmige Verbindung ein, die sehr stabil ist. Die gebildeten Komplexe reagieren ihrerseits aber nicht mehr mit dem Ätzsäuregemisch, so daß die unerwünschten kompakten Osid-Fluoridschichten nicht entstehen können Bs bildet sich eine nur aus wenigen Atomlagen bestehende Schicht aus, die mit einer Mischung Salpetersäure-Flußsäure1im Verhältnis 1:4 mit Wasser verdünnt ohne weiteres löslich ist.
Als geeigneter Chelatbildner kommt z.B. eine organische Säure des Rlyhydrosidtyps wie z.B. Weinsäure, Zitronensäure oder Ascorbinsäure in Frage. Sollten sich diese Säuren in der Satetersäure-PluBsäuremischmlg nicht genügend lösen, so kann als Chelatbildner auch ein Salz dieser Säuren beigefügt-werden. Hierbei hat sich Natrium-Kalium-Tartrat oder auch Natrium-Citrat als günstig erwiesen. Der Einsatz des Natrium-Kalium-Tartrates ist zudem besonders wirtschaftlich.
Im Folgenden wird ein Beispiel eines Ätzvorganges erläutert: Das Ätzgemisch besteht aus 250ml 100prozentiger Salpetersäure HNO3, 250ml 40prozentiger Flußsäure HP und 30g Natrium-Kalium-Tartrat. In dieses Gemisch werden ca 30g mit einer Blei-Indium-Silberlot beschichteter Siliciumscheiben eingebracht. Bei einer Temperatur-des Ätzbades von z.B. 1300 reicht eine Zeit zwischen 30 und 50 Sekunden aus . Anschließend wird das gesamte Ätzmittel z.B. 30 Sekunden lang mit entsalztem Wasser weggespült. Das Nachätzen erfolgt in einem zweiten gleichen Ätzgefäß in einer Ätzmischung, die zu gleichen Teilen aus 100prozentiger Salpetersäure und 40prozentiger Plußsäure besteht und die mit Wasser im Verhältnis 1:4 verdünnt ist.
Mit Hilfe dieser Ätzmischung wird die obengenannte aus wenigen Atomlagen bestehende Oxid-Fluoridschicht abgeätzt Anschließend können dann die SiliciumhalbleitErscheiben auf herkömmliche Weise mit Wasser und itriplexlösungen gespült und anschließend getrocknet werden.
Der Vorteil der Erfindung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß die Oxid-Fluoridreste auch noch mit einem Ätzvorgang entfernt werden können, der sich nicht unmittelbar an die Hauptätzung anschließen muß. Die Siliciumscheiben können vielmehr bis zu einigen Stunden unter Wasser aufbewahrt werden. Damit sind die Voraussetzungen für eine automatisierbare Ätzung geschaffen, mit der reproduzierbare Abträge und optimale elektrische Eigenschaften des Halbleiterelementes durch Wahl der menge des Ätzgutes, des Atzmittels, der Teuiperatur, der Reaktionszeit und der anschließenden Spülvorgänge erzielt werden.
9 Patentansprüche

Claims

Patenta ns r ü c h e 1. Ätzmittel für metallbeschichtete Silicfumhalbleiterscheiben, enthaltend eine Säure als Oxydationsmittel und Flußsäure, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Gehalt an einem Metallkomplexbildnere 2. Ätzmittel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Metallkomplexbildner ein Chelatbildner ist.

3. Ätzmittel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Chelatbildner eine organische Säure des Polyhydroxidtyps ist.

4. Ätzmittel nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die organische Säure Weinsaure, Zitronensäure oder Ascorbinsäure ist.

5. Ätzmittel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß der Chelatbildner ein Salz einer organischen Säure des Polyhydroxidtyps ist.

6. Ätzmittel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Salz Kalium-Natrium-Tartrat ist.

7. Ätzmittel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Salz Natrium-Citrat ist.

Verfahren zum Ätzen von mit einem Bleilot beschichteten Siliciumscheiben mit einem Ätzmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Siliciumscheiben in ein aus. 250ml 100prozentiger Salpetersäure und 250ml 40prozentiger Flußsäure bestehendes Ätzmittel eingetaucht werden, dem 30g Natrium-Kalium-Tartrat beigegeben ist, daß dann das Ätzmittel mit Wasser weggesprült wird und daß dann eine Nachätzung stattfindet, beider Salpetersäure und Flußsäure, im Verhältnis 1:4 mit Wasser verdünnt, verwendet wird.

9. Anwendung des Ätzmittels nach Anspruch 1 bis 6 zum Durchführen eines automatisierten Ätzverfahrens.