JPH0322457A - 電解液による半導体結晶体の大面積電気接触化方法 - Google Patents
電解液による半導体結晶体の大面積電気接触化方法Info
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Abstract
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Description
ことのできる、電解液による半導体結晶体の大面積電気
接触化方法に関する。
工業的に重要である。その1つの例は半導体の表面の一
部を電解液に曝す電気化学処理である。シリコンでの用
途は電解研磨、正孔腐食、いわゆる多孔性シリコン層の
製造、電気析出、測定工業分野である。
ない表面の一部に、必要な電流を導くためのオーム接触
部を設けていた。しかし半導体上に良好な電気接触を得
る処置は、一般に半導体の前処理及び1層又は数層の金
属層の塗布を必要と3 する比較的困難で非破壊的でない処置である。レーマン
( Leh請ann)その他の論文r JPL Pub
lication』84/23、1983年、第527
頁以降に記載されているように、接触すべき背面にイン
ジウムーガリウムの誘導体を擦り込むことによっても、
比較的良好な接触部を製造することはできる。
していない。
はあるが良好な(非オーム)接触部を製造することは比
較的容易である。しかしこの方法は接触抵抗及びウエハ
ーを通る電流の均一性に設定される要件をしばしば満足
しない. 米国特許第4628591号明細書には電解液接触を介
しての電流供給が記載されている。この場合背面も同様
に電解液と接触している.電解液中には、直流電圧源を
介して半導体ウエハーの前面(作業面)に接する電解欅
中の電極と接続されている電極が存在する。前面に接す
る電解液を通る必要な電流の流れは直流電圧源の極性化
を、極一4− めて高い電圧でのみ背面側の電解液を通って電流が流れ
得るように形威する。この場合背面側の電解液セルは阻
止方向に極性化されたダイオードである。必要な電圧の
高さは半導体結晶の比抵抗ρに依存し、従ってこの方法
はρ≦0. 1ΩCllの半導体に対してのみ使用し得
るにすぎない。
容しまた低い比抵抗を有する半導体に限定されない、半
導体結晶体の簡単で非破壊的な電気接触化を可能とする
方法を提供することにある。
1半室を取り付け、半導体結晶体の背面に第2電極を有
する第2半室を取り付け、少なくとも第2半室を、電極
及び半導体結晶体の背面と接触する電解液で満たし、両
電極間に少なくとも1個の電圧源により電圧を印加して
、電解液により半導体結晶体を大面積で電気接触化する
に当たり、第1電極から半導体結晶体を通って第2電極
−5− −6 に達する電流の流れを、電圧、電解液の種類、電解液濃
度、半導体結晶体の前面又は背面の照度(B)の少なく
とも1つのパラメータにより調整することによって解決
される。
。
体結晶体(いわゆるウェハー)3は、電解液5、6で満
たされた2つの半室1、2間に存在し、この構造は欧州
特許出願公開第0295440号明細書から公知である
。電解液としては例えば湿潤剤を添加されている2%弗
化水素酸を使用することができる。第1半室1内で電解
液5は電極7及びウェハー3の前面9(これは以後常に
作業面を表す)と接触している。ウェハー3はオーム接
触4及び電流計15を介して直流電圧源13に接続され
、直流電圧源13の他方の極は電流計11を介して電極
7と接続されている。
ている。すなわち電解液6中の第2電極8は電流計l2
を介して直流電圧源14に接続され、直流電圧源14の
他方の極は同様に電流計15及びオーム接触4を介して
ウェハー3に接続されている。共通の極l6は特定の電
位、例えば大地電位にあってもよい。各半室内で電解液
を撹拌し、廃棄することができる(図示されていない)
。
体ウェハー3から第1半室l内の電解液5を通って電極
7に達する電流の流れを必要とする。
一電解液一接触を介して行われる。双方の半室1、2は
互いに独立しているものと見做すことができ、その電流
一電圧特性曲線はそれぞれの接触面電解液一半導体及び
電解液一電極での化学反応によってのみもたらされる。
4でのU2に対して電流I1及びI2は双方の半室1、
7 2内におけるそれぞれの特性曲線に相応して流れる。電
流計15によりキルヒホッフの法則に応じて差電流1.
=1.−Itが流れる。実際の使用に対しては一般にI
3=0であるべきである。
l6で接するように行う必要がある。両電圧はl,侶
Igであるように選択しなければならない。これにより
双方の半室12の一方は常に半導体一電解液一接触が阻
止されるように極性化されることから、この条件は実際
には遮断可能の半導体表面が照射され従って少数キャリ
アが生じることにより光電流が流れる場合にのみ満たす
ことができる。
抵抗約1Ωcmの半導体としてのpシリコンでの例にお
ける無照射及び照射された特性曲線20、2122を示
す〔レーマン(V. Lehmann)その他の論文「
プロシーディンズ・オブ・ザ・フラット・プレート・ソ
ーラ・アレイ・プロジェクト・リサーチ・フォーラム・
オン・ザ・ハイ・ス−8 ピード・グロース・アンド・キャラクタリゼイシゴン・
オブ・クリスタル・フォア・ソーラ・セル(Proce
edings of the Flat−plate
Solar ArrayProject Resear
ch Forum on the High Spee
d Growth And Characteriza
tion of Crystals for Sola
rcells ) J JPL−Publicatio
n , 8 4 / 2 3、1983年第527頁以
降参照]。
照度等を用いてその都度の使用に必要な電流の強さ(す
なわち動作点)を調整することができ、また制御ループ
18(第1図)を用いて一般に時間的に一定でない電気
化学的工程で後調整することも可能である。
第3図における特性曲線20、21、22により更に詳
述する。
なわち半導体ウェハー3での直流電圧源13の陽極)。
。必要な電圧U,は第2図q 10 における特性曲線20の右側部分からU,に対し約0.
8■である。第2半室2中の電解液6による必要な15
mAの供給は、第1図の光源17でウェハー背面10を
照射することによって生じる光電流により行われる。
の動作点の選択に対し2つの可能性を提供することが認
められる。
(B=BL、第3図における特性曲線21上の動作点A
t)15mAに対し、照度は日光に相応するスペクトル
分布で約4 6 0 W/C4でなければならない。
選択する(B=B.、特性曲線22)。
状の光点で走査することができる(光線の集束及び/又
はレーザの使用により)。電流が時間的に一定でない場
合、U2はhが消滅するように変化することから、例え
ば条件I3=0により制御ループl8が生じる。
前面9を陰極的に接続することもできる。この場合特に
前面9を光源(図示されていない)で照射する。それと
いうのも第1半室1は暗黒では遮断しているからである
。特にこの接続様式では、位置分解的に作業可能とする
ため点状の照射方法を使用する。
数キャリアー拡散距離を決定するための光電流の位置分
解測定である.この測定に関して、第4図及び第5図に
本発明方法と従来の方法とを比較して示す。pシリコン
ウェハー3の阻止方向で極性化された前面9を1%弗化
水素酸電解液5に曝し、HeNeレーザ光線で走査する
。その際流れる光電流を測定し、グレイトーンスケール
でグラフに表す。
針を介して電力供給をする従来の方法を使用した。第5
図の根拠となる測定に関してはウェハー背面10におけ
る電解液接触を介しての電力供給を行った。第4図では
接触点(30)の影響は純粋な光電流の変動を完全に隠
してしまうが、本発明方法は接触化による妨害効果なし
に著しく増大した測定感度を許容する。
用することができる。しかしnシリコンの場合には、光
によって発生した光電流(少数キャリアとして正孔によ
りもたらされた)に対して付加的に、シリコンー電解液
接触面で電子を注入することにより生じる電子流を流す
.この付加的な電子注入電流と系の諸パラメータとの関
連性は原理的には公知である〔レーマン(V. Leh
mann)のエルランゲン大学における学位論文、19
88年参照〕。
に照射する必要がある)、又はその逆も可能である。
ハー 本方法はこの場合にも使用することができる。
るにすぎないが、pn接合を有するウェハーの場合、そ
の配列(例えばpシリコン基板/nシリコン層/シリコ
ンー電解液接合)は一種のトランジスタである。従って
相応する電圧比で、照射されない場合にもpn接合を介
して注入された電流が流れ、この電流はドーピング、形
状、照射及び使用した動作点によって影響される.しか
し本発明による意図した電流供給は常に得ることができ
る。ドーピング段又はpn接合が全表面に存在しない場
合、これは混合事例として適当に処理する必要がある。
3一 −14 の半導体にも利用することができる。ただし適当な電解
液中での特性曲線が知られていなければならない。
ている唯一の回路装置40を使用することもできる。そ
れというのもこの場合シリコン電解液接触を介しての本
発明による電力供給に基づきオーム接触部4は、電力供
給のためには必要とされないからである。この電圧源4
0は電圧U1+ U 2を生じる。
続形式は2つの電圧源を有する接続形式とは相異する。
+Ugが一定に保たれている場合、動作点は移動し、そ
の結果更に内部の部分電圧UIが変化し、従って半導体
3中の空間電荷領域の深さも変わる。また簡単な制御可
能性は存在しない。
電解液による片側接触化 ウェハー背面10での電解液接触に関する本発明方法は
、電流がウェハー前面9上を電解液5を介して流れるの
ではなく、他の方法で例えば導電性のガス状媒体(プラ
ズマ)又は金属接触を介して流れる場合にも使用するこ
とができる。
解液接触による電力供給を有利に実施させる。背面側の
半室2はしばしば導通方向に接続することができ、これ
により系のパラメータ(例えば電解液濃度、電圧)を用
いて相応する動作点を調整することができ、照射は不要
である。
の使用を包含する。他の用途は、例えば基本的に半導体
一電解液接合の遮断可能な特性が望まれることから、照
射を省略する分野である。
流は値的に背面を通る電流と等しくなげれ15− ばならない。
断面図、第2図及び第3図は、照射されていない(第2
図)及び照射されている(第3図)状態でのpシリコン
の例での系の特性曲線図、第4図及び第5図は、従来の
電力供給を用いての(第4図〉及び本発明による電力供
給を用いての(第5図)、pシリコンウェハーの光電流
の位置分解測定結果を示す写真図、第6図は唯一の直流
電圧源を使用する二重室の一実施例を示す略示横断面図
である。 1・・・第1半室 2・・・第2半室 3・・・半導体結晶体(ウェハー〉 4・・・オーム接触部 5、6・・・電解液 7・・・第1電極 8・・・第2電極 9・・・前面 0・・・背面 ■、12・・・電流計 3、l4・・・電圧源 5・・・電流計 6・・・共通の極 7・・・光源 8・・・制御ループ 0・・・接触点 0・・・電圧源 16 「IG2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半導体結晶体(3)の前面(9)に第1電極(7)
を有する第1半室(1)を取り付け、半導体結晶体(3
)の背面(10)に第2電極(8)を有する第2半室(
2)を取り付け、少なくとも第2半室(2)を、電極(
8)及び半導体結晶体(3)の背面(10)と接触する
電解液(6)で満たし、両電極(7、8)間に少なくと
も1個の電圧源(40;13、14)により電圧を印加
して、電解液により半導体結晶体を大面積で電気接触化
するに当たり、第1電極(7)から半導体結晶体(3)
を通って第2電極(8)に達する電流の流れを、電圧、
電解液の種類、電解液濃度、半導体結晶体(3)の前面
(9)又は背面(10)の照度(B)の少なくとも1つ
のパラメータにより調整することを特徴とする電解液に
よる半導体結晶体の大面積電気接触化方法。 2)印加電圧によって第1半室(1)を導通方向にまた
第2半室(2)を阻止方向に極性化し、用いられるパラ
メータが半導体結晶体(3)の背面(10)の照度(B
)であることを特徴とする請求項1記載の方法。 3)印加電圧によって第2半室(2)を導通方向に極性
化し、第1半室(1)をガス又はガス混合物又は電解液
(5)で満たすか又は半導体結晶体(3)の前面(9)
と第1電極(7)とを直接接触させ、また用いられるパ
ラメータが電圧、電解液の種類、電解液濃度の群から選
択される少なくとも1つであることを特徴とする請求項
1記載の方法。 4)印加電圧によって第2半室(2)を導通方向にまた
第1半室(1)を阻止方向に極性化し、第1半室(1)
を電解液(5)で満たし、用いられるパラメータが半導
体結晶体(3)の前面(9)の照度(B)であることを
特徴とする請求項1記載の方法。 5)最適動作点を保持するために電気制御ループ(18
)を備えることを特徴とする請求項1ないし4の1つに
記載の方法。 6)半導体結晶体(3)の表面(9、10)の照射を全
面的に行うことを特徴とする請求項1、2、4又は5の
1つに記載の方法。 7)半導体結晶体(3)を点状の光点で走査することを
特徴とする請求項1、2、4又は5の1つに記載の方法
。 8)直流電圧源(40)を使用し、その極が各電極(7
、8)と接続されていることを特徴とする請求項1ない
し7の1つに記載の方法。 9)直列に接続された2つの直流電圧源(13、14)
を使用し、これらの電圧源がそれぞれ1つの電極(7、
8)に及び共にオーム接触部(4)を介して半導体結晶
体(3)に接続されており、両電圧源の反対の極は共通
の極(16)で接し、共通の極は特定の電位にあること
を特徴とする請求項1ないし7の1つに記載の方法。 10)ドーピング段又はpn接合を有する半導体結晶体
(3)に使用することを特徴とする請求項1ないし9の
1つに記載の方法。
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