DE2340479A1 - Behandlungsverfahren fuer ein halbleiterbauelement - Google Patents

Behandlungsverfahren fuer ein halbleiterbauelement

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DE2340479A1 DE19732340479 DE2340479A DE2340479A1 DE 2340479 A1 DE2340479 A1 DE 2340479A1 DE 19732340479 DE19732340479 DE 19732340479 DE 2340479 A DE2340479 A DE 2340479A DE 2340479 A1 DE2340479 A1 DE 2340479A1
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Description

BLÜMBACH . WESER - BER3EN & KRAMER PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN
DIPL-ING. P. G. BtOMSACH · DtPt.-PHYS. Dr. W. WESER · DlPl.-ING. DR. JUR. P. BERGEN 63 W)ESBAOEN ■ SONNtNBERGER STRASSE 43 ■ TEL. (06121) 562943, 561998
DlPL-ING. R. KRAMER MDNCHEN
WESTERN ELECTRIC CX)MFANY Incorporated
NEW YORK, N.Y., 1Q007 USA
Plauger 3
Behandlungsverfahren für ein Halbleiter-Baud nment
Die Erfindung bezieht sich auf das "tzen von Halbleiter-Bauelementen.
wart ig werden intensiv Verfahren zur Bearbeitung von ΙΠ-V- Verbinlungshalbieitormaterialien entwickelt. Ein Entwicklungsgebiet betrifft 'vtzmittei, die, obwohl sie das Halbleitermaterial schnell und glatt ätzen, keine GoIdkqntaktberelche zeretören, welche während der später erfolgonlen Bearbeitungsschritte zur Herstellung des Bauelementes auf dem Hnlbleiterplättehen vorgesehen sind. \tzmittel, die Im allgemeinen in der Technologie der Bearbeitung von m-V-Verblndungshalbleitern verwendet werden, sind für diesen Zweck in der einen oder anderen Hinsicht nicht optimal. Zum Beispiel greifen Königswasser oder methanolische Bromlösung, lie die HI-V-Materialien verhältnismäßig schnell ätzen, auch die Goldkontakte oder PKittehenbereiche an,
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Iff» tti't Oxidschicht; η bedeckt sind. Andere, mit den G->T !kontakten vortrug·- liehe "tzmittt»l, wie etwa H0SO -II On ätzen das Haib'e'termnt^rial mit einer Geschwindigkeit, lie für viele Zweck/1,, besonders für die häufig· verwendctf, nb-'Τ schwor zu ät?<>n \n C 1 ')-Richtung ν >n Metallen M.h. He {■ 11)-Fläche mit dnm Bestandteil mm der Grurypo ΠΓ) zu lanesan !.«t.
Zur Untersuchung von V- rsetzunpren in biof liegenden Plättchen von IH-V-Verbinrlunpshalbleitern v.iirie ein Uzmittei verwendet, das auf J^n Cl)-Flächen x"tzlöeher bildet und eine Lösung mit ungefähr Γ, ?5 molarem K0Fe(CN). und ungefähr ? molarurri EOH i3t (Sowietisch;'S Ph"K'knUschis Handbuch: Festkörper, Bd. F, S. ·976, '9β7>. Solch" "tzlöcher v/erdf η im allgemteinen tiefer, als die 'tzung.selbst fortschreitet. Fine ähn'iche Zusammensetzung ^vurde bei frleichzeitieem mechanischem P^i-rm v»rwend"t, um auf Pättchen der behandelten Materialien fttr eiatte Obi-rnSchf*n zn blld»n (Deutsche Patentschrift 1 2?7 ϊ<"7). Jedoch kann 'ine solch'-- riHel-iieiti.?*? Benrb Mtunp nicht erfolgen, -"enn K-mtakt" ο 1-r passivierunfSFchichtf-n (passivation layers) auf Λ<η zu. ätzenden P'ättchen-Oberflächon vorhan Irn sind.
Die Erfindung liefert ein Behandlungsverfahren für >:An Halb'eiter-Büuelement mit einem Hl-V-Verbindunpshalbleiterkorper un 1 "ineir hieran befestigten metallischen Kontakt, bei dem wenigstens ein Tei1 des Ha'blelter-
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s un 1 dos metallischen Kontaktes mit einem Ntzmittel In Berührung kommen, wobei bezüglich des \tzmittels von einer wässrigen Lösung mit Ferrievanldionen in 0, P bis 1, ? molarer Konzentration und NiitriumhvdroxUl ο i<-r KaHumhydroxid in 0, Γ. bis ι, δ molarer Konzentration ausgegangen wird, um das Halbleiter-Bauelement zu ätzen.
Das Ätzmittel entfernt vorhältnismäfig schnell Material von den ΙΠ-V-Verblndungshaiblelterkörpern und hint<>rlKft pci atto Oberflächen auf den technisch wichtigen Kristallflächen (z.B. (I1'), (Π0) und (10()). Dieses "tzmlttol trügt Goldkontakto od^r Bereiche, die durch Oxid- uni Titan-Schichten peesiviert oder maskiett sind, nur unwesentlich ab. Das "tzmittol ist eine basische F erricyanid-Lösung, in der las Ferricyanidion in einer 0,8 bis i, 2 molaren Konzentration (l.h. 0, P bis 1, 2 mal der Avopniro* sehen Konstanten von Ferricyanldionen pro Liter Lösung) und KOH ο irr NaOIT in einer 0, P bis ", δ molaren Konzentration enthalten sind. Das ist oüv* höher^ Ferrieyanfd-Konz^ntration URd f>üie niedrigere Hydroxid-Konzontration als bei dm oben erwähnten metallographischen ""tzmitt'-in. Dieses "tzmitto1 ist v,'i?hrend -icrbH der Herste1 lunjr von Baue'^ment^n f»r)Ut"r lurehfeführton Beorb-MtunfTPFchrittr besonders brauchbar. Währen\ li-\«?er späteren Schritte enthalten viele Bauelr>mentarton, wie etwa die, lic sich einer Stiitzleiter-Tcchnolopie bedienen, Gold als Leitermaterial un 1 Fontaktb-Toichr so"'ie aniore Bereiche, die durch
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Oxidschichten maskiert oder passiviert sind. Ee wurd*- ferner festgestellt, daf Titanschichten dazu verwendet werden können, sonst biofliegende Flächen vor dem Angriff dieses Ätzmittels zu schützen. Titan ist eine besonders geeignete "tzmaske, weil es durch Verfahren wie Verdampfen oder Aufstäuben lurch eine entfernbare Maske (Schattenmaske) niedergeschlagen werden kann. Das Aufstäuben auf das HaIbIeitemlättchen kann b"i einer verhältnismäf. ig peringen Temperatur erfolgen, was für die Unterdrückung einer etwaigen unerwünschten Diffusion mancher der verhältnismäf ig mobilen Dotierstoff'1 in den III-V-MaterHik'n wichtig sein kann.
Es wird nun ein spezielles Ausflihrungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die beigefügton Zeichnungen bpschriebon. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. IA eine perspektivische Ansicht eines Halbleiter-Bauelementes in einer Bearbeitungs stufe vor der abschließenden Bearbeitungsstufe;
Fig. IB eine geschnitten dargestellte Vorderansicht des ta ein Ätzmittel eingetauchten Bauelementes nach Fig. IA;
Fif. ^C einn geschnitten dargest->-Hi Seitenansicht des Bau-
in Figr. IB nach erfolgter \'tzung;
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Fig. 2h eine Draufsicht auf ein Halbleiter-Bau element in einer Bi?arbeitungsstufe vor der abschließenden;
-s. 2B eine geschnitten dargestellte Vorderansicht dos Bauelemeetes nach F 5g. IA; und
FIg, 2C eine Draufsicht auf zwei Bauelementteile, die durch das erläuterte "tzverfahren aus dem Bauelement nach Fig. ?A hergestellt sind.
Das erläuterte Xtzmittel ist eine wässrige Lösung mit einerFerricvanidverbindong, wie etwa Na0FefCN). oder K0Fe(CK),, mit den in einer 0, 8 bie 1, 2 molaren Konieötration vorliegenden Ferricyanidionen. Weniger als C, 8 molare Lösungen führen zur Bildung von Xtzlöehern, die tiefer werden, als die \tzung selbst fortschreitet, und sind deshalb für die betrachteten Zwecke generell ungeeignet. Mehr als 1, ? molare Lösungen sind schwer darzustellen, well die Löslichkeit der Ferricyanid-Verbindunpen beschränkt ist. Zur Bearbeitung von Gall ium phosphtd und Galliumarsenid uni deren Legierungen (GalÜumarsenfH-Phosphid) wird eine 0,9 bis % ? molare Konzentration bevorzwgt.
Die Oberflächen, lie durch das Einwirken der '"'tzmittP1 auf die technologisch wichtigen Kristalleächon von z.B. Galliumphosphid und Galliumarsenid
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gebildet werden. Bind glatt. Die Oberfläehenqualltät schwankt zwischen Hochglanz auf den (10C)- und (H O)-Fi ächen und geringen Unebenheiten auf der gewöhnlich schwer zu ätzenden (\ Ί 1)-Fläche von Gallium. Die beobachteten Unebenheiten bewirken kefnen materialmäCigen Funktionsabbau. Andere bekannte ΓΠ-V^yerbindungshalbleitor, wie etwa InSb, InP, InAs, GaSB, AiP, A ,Sb, A-As und deren ternäre Legierungen verhalten sich ähnlich, weil die (ll!)-Fläche von Metall von den Hauptflächen am schwierigsten zu \tzen ist. Hier bedeutet die (1 1)-Metailfläche die Kristallfläche, die Atome aus der Gruppe m enthält. Dor Zusatz von kleinen Mengen bekannter Dortierstoff", die eingebaut werden, um den srewünsehton elektrischen Leltfäfrgkeitstvp zu erhnU»n, beefnPuf t den Charakter It durch das Vtzmitt*1! gebildrt^n Oberfläche nicht n-psent!ich. Häufig anzutreffende Dotierstoffr- sind die n-leltendcn Dotierstofff1 S, Se und Te, die p-leitenden Dotierstoff e Zn, Cd und Hg sowie die amphoteren Dotierstoffe C, Si, Ge, Sn und Pb. Es sind auch andt-re"bekannt. Solche Dotierstoffe werden, wenn mn.n sie verwendet, normalerweise In efner Menge eingebaut, die weniger als 1% dos Gewichtes des Halbleitermaterialee ausmacht.
Das tzmitti1! enthält ferner Natriumhydroxid oder Knliumhydroxid In 0, 3 bis 1, 5 molarer Konzentration. Weniger als 0, 3 molare Lösungron Im Bestandteil Hydroxid sind ffir die betrachteten Zwecke zu langsam.
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I?'nr—r*1!! 1'**f ·ντ r"»ohr π1«= \ " r.io1nr · T.-ös'jnp'pr schlechter· Oberflächen ΟχΗ- und "Htmschichten sehnol1er an. Für GaAs und deren
«/er 1r*n etn-n ■", 4 bis °. 7 "iolnr'1 Lösuntr^n im Hvdroxid-IVsten ft"!' b^v
Man Pt^1Ho fost, IaP dr>r ^Ur ^ir Wlrkunr -1tis erläutort η "tzm!tt"l8 zu bcvorzMpen-i" Temoernturbfrolch rwlßchon 6r und 9Γι C 'Ippt. 3c'
urt^r R^ C wird dlo Abtr??rnnir i«s iiat^riais von 1f>r HaIbleft Toberfinchc für Ii^ betrachteten Zw*»ekr zu langsam, Hlnpcron wird die Materfa^abtrafTung bei Temperaturen über 95 C zu schnell, um das "tzv^rfahr«?n penügrend zu steuern. Ein b^vorzurtnr Temperaturbr-r^icfc für dps "tzcn von Gnniumnhosphld- und Ca1 HumarsenW-Material ion '!•»st z^fsch^n 75 un 1 Rr C. TlntT diesen BedlnpnneMi n'ird Galliuinnhosphid von d^r (I1 ')-F!äche dos Galliums mit eln^r Geschwindigkeit vm 'Of bfs ?50 iiikrnm^trr pro Stund« ahprotrap-en. Hlnre?en wird Ga^üurmrsenid mit ^iner Gnechvind;n1ccit, die un^ffHhr um den Faktor Γ ^n^samer ist, durch ein vtzmitte1 abp-^trfifr'in, las K Fe(CN)
ο G
ι imtar und In KOH <■-, 5 molar vorHej^t. Di η (1 ^)- und Γ ΙΠ-Fläehen werden schneller platzt.
DIeFIp:. ' zeigt ein exemplarisches Halbleiter-Bauelement i'1 ta einer Zwieeh'iibcnrbeitungsstufe, -Jas aus einem P^'ttchen 1 aus einem HI-V-
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Ynrbindunrshaibloiterninteri?.! bnstoht. Die nach oben ze'^ende Oberfläche dos PHittckens 1 ist mit Ausnahme des F "nptorberef ches IP von einer Schicht 1? aus Oxfdmateriai, z.B. SfO0, überdeckt. Auf die Schicht 13 ist oin £ol lhnlti?:es Kontaktgebiet 14 aufgebracht, "las das Plättchen 11 durch di'n FenstcrberMch 1? kontaktfert. Fin TcU der nach unten weisenden Oberfläche -3^s PHittchcns 11 Ist m^t einer Schicht 15 aus Titan Tnpskiert. Das Titan wurfc durch V er In in ofen oder Aufstäuben durch eine Fenstormaske niederiroscWairRn. Solche zum Maskieren benutzt»?, titanbeschichtote Gebiete, sini vorzupswefse 50n biß 5PW> A dick auf^etrnjjen. Schichten, dlo -iMnner nis 50'· X sind, liefern im allpomeinen einen ungenügenden Schutz, wii.hre.nd Schichten, die dicker aTs 500C A sind, unnötig dick sind. Diese zusätzlich" Dicke bietot nicht mehr Schutz , obwohl fffr ihren Ffdrl^rschlag η ehr Zeit erforderlich igt. Schichten von looo bis 200(R Dicke sind für lie meisten Zwecke optimal. Daß Nfederschlngen dieser Schichten durch oine Schattenmaske mneht den Photolack und "tzschritte überflüssig-, die erforderlich sein v/ür lon, wenn 1!e gan^e Oberfläche zunächst beschichtet und dnnn die fTeschützt°,n Gebiet.1 mit Hilfe eines photoHthographischen Verfahrens festgelegt vHirden.
Die Fire. IB stHH Urses Bnuelement '-inr<-tnn.cht 5n e«n "tzmlttel 16 dor erli'-uterten Zusammensetzunir dar.
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BAD ORIGiNAL
Din F if. 1C Rt''lU Hes"g Bnuel^rrf-nt nnch ['''niip^nd langer vtzung dar, die· die Soften des P'Uttchens 11 in 'lie gOTdinscht"1 Form reduziert (um ζ.Ti. den Llchtauspantr von elektrolumineszierend«1!! Dioden zu* optimieren), und die das Ende UP i^s Goldkontaktes 14 für 'fno StUtsieiterj: froHegt.
Dir· Änn'endiinp: lor f r'nut- rtnn *A'tzmittol zur_i Auftr nncn vr>n Stiltzleiterbnuf^cmortf'n 'st in dor Fir. ? dar^f StO1H. Dh'FifT. fA z>A&. "inon Tei1 O1 -?lno5 prof en P'ättchens, das eine Reihe künftiger Stützleiterbauelemente mit darauf befestigt on Goldkantakten ?4 aufweist. Das Plättchen Γ1 Tvur l·· vnn seiner kontsktioscn Rückseite her teilweise eingesägt
Die Fig. TC zeigt die getrennten "Bauelemente SC nnch erfolgter "tzung, bei der !as "tzmitt»1 dns rest1 !ehe Halbleitrniat orin^ über 1-τη Sägeaussohnitt °9 abtrug, ohne dnf lie C^^Hcontaltto oxldp-eschUtztrr Beriche sifiTi;f!knnt abp^bnut vurden.
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Claims (1)

  1. ΙΌ
    BLUMBACH ■ V\rt£SE£R BERQEN & KRAMER
    PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN
    DIPL.-ING. P. G. BLUMBACH - DiPL-PHYS. Dr. W. WESER ■ DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAME«
    WIESBADEN ■ SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL (00121) 562943, 54T?98 MÜNCHEN
    WESTERN ELECTRIC COMPANY Plauger 3
    Incorporated
    NEW YORK, N. Y. 1000 7/USA
    Patentansprüche
    Behandlungsverfahren für ein Halbleiter-Bauelement mitcinom m-V-Verbindungshalbleiterkörper und einem hieran befestigten metallischen Kontakt, bei dem wenigstens ein Teil des Halbleiterkörpers und des metallischen Kontaktes mit einem Ätzmittel in Berührung kämmen, dadurch gekennzeichnet,
    daß bezüglich les ''tzmittels 1O von einer wässrigen Losung mit FerrieyanUionen in 0, 8 - lf 2 molarer Konzentration und Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in υ, Γ - 1,5 molarer Konz. ntrMtion nusgegangen *vird, um las Halbleiter- Bau'-lorn ent zu ätz-'n.
    Verfahren nach Anspruch I, ladureh gekennzeichnet, laf bezüglich der FerrieyanUionen entweder von K FWC*·» oder
    ti ο
    NanFn(CN),, ausgegangen wird.
    3 ο
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    BAD ORiGINAL
    Γ. Verfahren nach Anepruch 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet, dai: bei einer Temperatur zwischen 60 und 95 C geätzt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, tef: bezüglich ifcs ÜI-V-VerblndungshalblelterkörperB v»n CnAf; oder CaP ausrepanpen wird.
    5. Vorfahrt« nach Anspruch 4, dadurch pokennzeichnet, da! bei einer Temperatur zwischen ϊί> und P5 C trcHtzt wird.
    C. Verfahren nach Anspruch 4 oder S, dadurch gekennzeichnet, . daf HIe Ferrlcyanidionen In 0,9 bis 1,2 molarer und die Hydroxidionen in *>, 4 bis 0, 7 molarer Konzentration vorliegen.
    7. Verfahren nach einem >ler Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, lai? der Kontakt 14 aus Gold hergestellt ist.
    F. Verfahren nach Miiem der Ansprüche ! bis 7, dadurch gekennzeichnet, daf ein zweiter Körper mit 500 bis 5000 Ά dickem Titan an dem HMb'elterkörpor b fpstigt 1st.
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    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Titan 15 1000 bis 3000 R dick ist.
    10. Halbleiter-Bauelement, gekennzeichnet durch seine Herstellung nach dem Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 9.
    4098T1/0846
DE19732340479 1972-08-15 1973-08-10 Ätzmittel für Am By. Halbleiterkörper und seine Verwendung Expired DE2340479C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/280,784 US3947304A (en) 1972-08-15 1972-08-15 Etching of group III-V semiconductors
US28078472 1972-08-15

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2340479A1 true DE2340479A1 (de) 1974-03-14
DE2340479B2 DE2340479B2 (de) 1977-04-14
DE2340479C3 DE2340479C3 (de) 1977-12-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2942523A1 (de) * 1979-10-20 1981-04-30 Türk & Hillinger GmbH & Co, 7200 Tuttlingen Elektrischer durchlauferhitzer

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DE2942523A1 (de) * 1979-10-20 1981-04-30 Türk & Hillinger GmbH & Co, 7200 Tuttlingen Elektrischer durchlauferhitzer

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4960478A (de) 1974-06-12
NL7311019A (de) 1974-02-19
US3947304A (en) 1976-03-30
SE387198B (sv) 1976-08-30
DE2340479B2 (de) 1977-04-14
NL176412B (nl) 1984-11-01
BE803610A (fr) 1973-12-03
CA988817A (en) 1976-05-11
FR2196604A5 (de) 1974-03-15
GB1401114A (en) 1975-07-16
JPS525231B2 (de) 1977-02-10
NL176412C (nl) 1985-04-01
IT994153B (it) 1975-10-20

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