DE2455363A1 - Verfahren zur herstellung duenner schichten aus halbleitermaterial - Google Patents
Verfahren zur herstellung duenner schichten aus halbleitermaterialInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung dünner Schichten aus Halbleitermaterial.
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dünner Schichten aus Halbleitermaterials bei dem ein Halbleiterkörper, der aus einem Substrat und einer auf dem Substrat aufgebrachten Schicht aus Halbleitermaterial besteht, welches gegenüber dem Substrat eine mehrfach geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist, mit einem Ätzmittel geätzt wird, wobei zwischen dem Halbleiterkörper und einer in dem Atznittel befindlichen Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird, In der Halbleitertechnologie ist ein als elektrolytisches Düsen-Ätzen bezeichnetes elektro-chemisches Verfahren bekannt, mit dem Oberflächen von Halbleiterkörpern bearbeitet werden (Bogenschütz, ~Ätzpraxis für Halbleiter, München 1967, S.142 ff.). Dieses Verfahren läßt sich sowohl zur Oberflächenreinigung wie auch zum Elektropolieren von Halbleiteroberflächen einsetzen. Bei diesem Verfahren wird auf das zu ätzende Halbleitermaterial in geringem Abstand von den Oberflächen eine Metallsalzlösung aufgestrahlt. Dabei liegt zwischen dem Halbleitermaterial und der als Elektrolyten dienenden Metallsalzlösung eine Spannung an, so daß ein Strom durch den Elektrolyten fließt. Durch Wahl der Düse kann der Durchmesser des Elektrolytstrahles verändert werden. Auf diese Weise sind Ätzungen mit Durchmessern von einigen 100/um und mit einer Toleranz von 5% erreichbar. Das Verfahren kann insbesondere auch zur Herstellung dünnerer Schichten mit einer Dicke von 5'um benutzt werden.
- Dabei geht man von einem Halbleiterkörper aus, der aus einem Substrat und einer auf dem Substrat aufgebrachten Schicht aus Halbleitermaterial besteht, wobei diese Schicht gegenüber dem Substrat eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf weist. Bei dem elektro-chemischen Ätzvorgang wird de:-- das Substrat abgeätzt. An den Stellen, an denen das Sub# ;#t von dem Ätzmittel fortgeätzt ist und das Xtzmittel die auf dem Substrat aufgebrachte Schicht berührt, wird der Ätzvorgang automatisch gebremst, da diese Schicht einen wesentlich größeren elektrischen Widerstand als das Substrat aufweist.
- Aufgrund dieses vergrößerten Widerstandes ist der Stromfluß bei dem elektrolytischen Ätzvorgang so gering, daß der Ätzvorgang nur noch sehr langsam stattfindet. Damit bleibt an den Stellen, an denen das Substrat fortgeätzt ist, die auf dem Substrat aufgebrachte Schicht als dünner Film bestehen.
- Zur Herstellung von Folien mit einer Dicke unterhalb von etwa 2/um sind diese Verfahren jedoch nicht geeignet, da durch den Druck des Elektrolytstrahles derartige dünne Folien zerrissen und fortgespült werden. Weiterhin ist nachteilig, daß der Elektrolyt bei diesen Verfahren nicht nur mit dem zu ätzenden Gebiet des Halbleiterkörpers in Berührung kommt, sondern auch über die übrige Fläche des Halbleiterkörpers läuft. Dies führt leicht zu einer unerwünschten Verunreinigung der Halbleiteroberfläche mit Ablagerungen von Siliziumverbindungen.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrolytisches Ätzverfahren anzugeben, mit dem sich dünne Filme mit einer Dicke von weniger als 1/um erreichen lassen und mit dem insbesondere Verunreinigungen des Halbleiterkörpers vermieden werden.
- Diese Aufgabe wird bei einem wie eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß in der wie im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise gelöst.
- Das zu ätzende Substrat befindet sich dann am Umkehrpunkt des Strahles, so daß es von ihm gerade berührt wird. Damit wird erreicht, daß das Ätzmittel ohne Druck gegen den Halbleiterkörper strömt und es so vermieden wird, daß durch den #tzmfttelstrahl die herausgeätzten dünnen Filme abgerissen und fortgespült werden. Weiterhin wird erreicht, daß das Xtzmittel nur an der Ätzstelle auf den Halbleiterkörper trifft und nicht etwa über die Oberfläche des Halbleiterkörpers hinwegläuft, wodurch Verunreinigungen des Halbleiterkbrpers verhindert werden.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Ätzmittel eine den Halbleiterkörper nicht benetzende Flüssigkeit verwendet. Damit wird erreicht, daß das Ätzmittel nur an der zu ätzenden Stelle den Halbleiterkörper berührt und es werden auf diese Weise Verunreinigungen des Halbleiterkörpers vermieden.
- Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhafterweise eine wie im Unteranspruch 3 gekennzeichnete Vorrichtung verwendet.
- Im folgenden wird beschrieben und anhand der Figuren näher erläutert, wie mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Silizium-Halbleiterscheibe bis auf einen Film von abgeätzt wird.
- Fig.1 zeigt schematisch die verwendete Vorrichtung, Fig.2 zeigt, wie der Strahl des Xtznittels die Oberfläche des Halbleiterkörpers trifft.
- Als Halbleiterkörper dient eine Siliziumscheibe 21 von etwa 0,25 mm Dicke mit einem spezifischen Widerstand von etwa 8 bis 15 macm, auf der eine Siliziumschicht 22 von O#5,um Dicke z.B. epitaktisch aufgebracht ist und die einen spezifischen Widerstand von #10#cm hat.
- Die verwendete Vorrichtung besteht aus einem oben offenen Behälter 1 aus Plexiglas mit einem Innendurchmesser von etwa 20 cm und einer Höhe von etwa 20 cm. In diesem Behälter befindet sich ein senkrecht stehendes Rohr, das an seinem obew ren Ende mit einer auswechselbaren Düse abgeschlossen ist.
- In das untere Ende dieses Rohres mündet die Verbindungsleitung 3 zu der Umlaufpumpe 4,~die das ätzmittel aus dem Behälter durch die Düse 5 hindurch befördert. Der Imlendurchmesser der Risse beträgt beispielsweise 0,5 bis 10 mm. Das herablaufende Ätzmittel wird in dem Behälter 1 aufgefangen und wieder in die Umlaufpumpe 4 geleitet. In dem Rohr 2 befindet sich eine Elektrode 6 aus Edelmetall, die mit einer Zuleitung 7 mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden ist.
- Ueber der Düse 5 ist die Siliziumscheibe 8 angebracht. Sie wird von einer Befestigungsvorrichtung 9 gehalten, die einen elektrischen Kontakt mit dem Halbleiterkörper schafft. Die Befestigungsvorrichtung 9 ist so gestaltet, daß die Halbleiterscheibe in senkrechter und horizontaler Richtung verschoben werden kann. Durch Verschieben in senkrechter Richtung gegen den Strahl des Ätzmittels wird dessen Druck gegen die Halbleiteroberfläche reguliert. Die Befestigungsvorrichtung ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden. Unterhalb des Behälters 1 befindet sich eine Lampe 10, die so angebracht ist, daß sie senkrecht unter der Düsenöffnung sitzt. Mit Hilfe dieser Lampe kann mittels einer optischen Transmi ssionsmetbode die Dicke der geätzten Stelle während des Xtsvorgangs festgestellt werden. An den Halbleiterkörper und an die Elektrode 7 wird eine Spannung gelegt, die so groß ist, daß ein Strom von etwa 50 bis 100 mA/cm, bezogen auf den von dem Ätzmittel berührten Teil der Halbleiteroberfläche, fließt. Das Ätzmittel ist z.B. eine 5%ige wässerige Lösung von HF.
- In Fig.2 ist schematisch dargestellt, wie beim Ätzvorgang das Ätzmittel gegen die zu ätzende Fläche strömt. Der Druck, mit dem das Ätzmittel durch die Düse geschoben wird, wird mit der Umlaufpumpe so reguliert, daß die Flüssigkeitssäule über der Düse weniger als 5 mm hoch ist. Der Halbleiterkörper, der aus dem Substrat 21 und der Schicht 22 besteht, wird in einer solchen Entfernung von der Düse 25 angebracht, daß der Strahl des Ätzmittels das Substrat 21 gerade noch berührt. Auf diese Weise ist der Druck des Ätzmittels so gering, daß er einen dünnen herausgeätzten Film nicht mehr beschädigen kann. Ein solcher Film ist in Fig.2 durch die Umrahmung 23 hervorgehoben.
- Zur Herstellung von Löchern mit besonders engem Durchmesser wird auf die zu ätzende Fläche 26 des Substrats 21 eine Folie 24 aus Kunststoff oder ähnlichem Material, das von dem Ätzmittel nicht angegriffen wird, aufgebracht und an der zu ätzenden Stelle mit einem kleinen Loch versehen. Diese Folie dient dann zur seitlichen Begrenzung der geätzten Fläche. Mit diesem Mittel lassen sich Filme erzeugen, deren Durchmesser kleiner ist als die Öffnungsweite der Düse. Der Strömungsverlauf des Ätzmittels ist durch die Pfeile in Fig.2 angedeutet.
- 3 Patent ansprüche 2 Figuren
Claims (3)
- Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung dünner Schichten aus Halbleitermaterial, bei dem ein Halbleiterkörper, der aus einem Substrat und einer auf dem Substrat aufgebrachten Schicht aus Halbleitermaterial besteht, welches gegenüber dem Substrat eine mehrfach geringere spezifische elektrische Leitfähigkeit aufweist, mit einem Ätzmittel geätzt wird, wobei zwischen dem Halbleiterkörper und einer in dem Ätzmittel befindlichen Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein aus einer Düse austretender Strahl des Ätzmittels von unten gegen die zu ätzende Fläche des Substrats gerichtet wird und daß diese Fläche des Substrats in einem Abstand von der Düse gehalten wird, der der jeweiligen Höhe des Strahles des Ätzmittels entspricht, und daß das Ätzen solange fortgesetzt wird, bis wenigstens an einem Teilgebiet der Schicht das Substrat abgetragen ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß als Ätzmittel eine den Halbleiterkörper nicht benetzende Flüssigkeit verwendet wird.
- 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Befestigungsvorrichtung für den Halbleiterkörper, mit einem Behälter für das Ätzmittel, mit einer Düse, mit einer Umlaufpumpe und mit einer Rohrverbindung zwischen der Düse, der Umlaufpumpe und dem Behälter, mit einer Elektrode innerhalb des Ätzmittels, mit einem Anschluß für eine Spannungsquelle und mit einer Lampe, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Befestigungsvorrichtung (9) relativ zur Düse (5) verschiebbar ist, daß sich die Lampe außerhalb des Behälters und unterhalb der Düse befindet, und daß der Behälter aus lichtdurchlässigem Material besteht.
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Cited By (4)
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FR2362939A1 (fr) * | 1976-08-30 | 1978-03-24 | Burroughs Corp | Procede et appareil de traitement chimique d'un seul cote d'une piece |
US4384917A (en) * | 1980-09-29 | 1983-05-24 | Wensink Ben L | Jet etch method for decapsulation of molded devices |
EP0309782A1 (de) * | 1987-09-30 | 1989-04-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Ätzen von (100) Silizium |
EP1016738A2 (de) * | 1998-12-07 | 2000-07-05 | Reynolds Tech Fabricators, Incorporated | Elektrolytische Planiereinrichtung |
-
1974
- 1974-11-22 DE DE19742455363 patent/DE2455363B2/de active Granted
Cited By (5)
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EP1016738A3 (de) * | 1998-12-07 | 2001-12-12 | Reynolds Tech Fabricators, Incorporated | Elektrolytische Planiereinrichtung |
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