DE1152293B - Verfahren zum oertlich begrenzten AEtzen von pn-UEbergaengen benachbarten Flaechen an Halbleiterkoerpern von elektrischen Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen, wie Flächengleichrichter oder -transistoren, z. B. auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium, Silizium oder eines anderen ähnlichen Halbleiters, an ihrem pn-Übergang. Für solche Halbleiteranordnungen ist vorgeschlagen worden, zunächst das elektrische Gleichrichter- bzw. Transistorsystem, also einschließlich der mit dem Halbleiterkörper zur Legierung gebrachten Elektroden, aufzubauen und dabei die gesamte Anordnung entweder gleichzeitig oder anschließend mit einer besonderen Grundplatte mechanisch zu verbinden. Hierbei muß dafür Sorge getragen werden, daß während des anschließenden Ätzvorganges eines pn-Überganges der Halbleiteranordnung die genannte Grundplatte nicht in nachteiliger Weise beeinflußt wird, insbesondere wenn nachträglich an ihr mechanische Verbindungen mit anderen Körpern vorgenommen werden sollen. Es ist daher erwünscht, daß die Oberfläche dieser Grundplatte für die Zwecke der Verbindung sauber gehalten ist bzw. durch den Ätzvorgang nicht nachteilig beeinträchtigt ist. Es ist aus dierzem Grunde bereits vorgeschlagen worden, bei einer Grundplatte aus unedleren Metallen diese an ihrer Oberfläche mit einem Edelmetall zu überziehen, welches durch die benutzte Ätzmittellösung nicht nachteilig beeinträchtigt werden kann. Hierbei ist aber z. B. in Betracht zu ziehen, daß oftmals ein solcher Überzug nicht so vollkommen hergestellt werden kann, daß nicht doch irgendwelche Flächen an der Grundplatte noch durch die Atzlösung beeinträchtigt werden können. Insbesondere sind auch solche Überzüge nicht geeignet, um beispielsweise einen Schweißprozeß an einer entsprechenden Grundplatte vorzunehmen.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, Grundplatten aus einem unedlen Metall ohne einen besonderen Überzug zu benutzen, jedoch gleichzeitig in Verbindung mit dem Atzvorgang des pn-Überganges durch eine entsprechende Flüssigkeitsspülung dafür zu sorgen, daß keine Säure an die zu schützenden Flächen gelangt. Bei Anwendung von Wasser für die Zwecke einer solchen Bespülung bzw. Waschung der zu schützenden Flächen hat sich jedoch ergeben, da-ß, wenn die für die Ätzung benutzte konzentrierte Säure mit dem Wasser zusammenkommt, die Aggressivität dieser konzentrierten Säure gegenüber dem Material der Grundplatte, z. B. wenn diese aus Eisen besteht, in unerwünschter Weise wesentlich gesteigert werden kann, so daß damit also der erwünschte Effekt nicht erreicht wird. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem Verfahren zum örtlich begrenzten Ätzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen ein wirksamer Schutz der genannten gegen eine nachteilige Beeinflussung durch die Ätzfiüssigkeit bzw. Säure zu neutralisierenden bzw. zu schützenden Flächen erreicht werden kann, indem erfindungsgemäß bei gleichzeitiger Spülung der gegen eine Beeinflussung durch die Ätzflüssigkeit zu schützenden Flächen der Halbleiteranordnung für die Bespülung dieser letztgenannten Flächen ein auf die Ätzfiüssigkeit zerstörend bzw. reduzierend wirkender Stoff als Spülflüssigkeit verwendet wird, der in Abhängigkeit von der Konzentration und der Zeitdauer des gegenseitigen Zusammenwirkens der beiden Stoffe - Ätzmittel und Spülflüssigkeit - mit der Ätzflüssigkeit nur begrenzt mischbar ist.
• Als ein bevorzugt geeignetes Mittel wurde beispielsweise Äthylalkohol erkannt. Im Sinne dieses beispielsweise genannten Stoffes können naturgemäß auch andere Alkohole oder diesen ähnliche bzw. verwandte Substanzen im Rahmen der Erfindung zur Anwendung gelangen, insoweit sie den angegebenen Bedingungen genügen. Es kommt dabei nicht auf den speziellen organischen Charakter des Stoffes an, d. h. die funktionelle Gruppe braucht nicht unbedingt z. B. eine Alkoholgruppe bzw. OH-Gruppe vom Charakter bzw. Aldehydgruppe vom Charakter zu sei.
• Die Erfindung ist an sich grundsätzlich bei jeder Art der Bespülung bzw. Waschung der zu schützenden Flächen anwendbar. Vorzugsweise wird sie jedoch in Verbindung mit einem sogenannten Ätzschleuderverfahren benutzt. Bei diesem Verfahren wird die Halbleitervorrichtung in Umlauf gesetzt, und es werden gegen die zu behandelnden Flächen der Halbleiteranordnung aus Düsen die entsprechenden Flüssigkeiten, also die Ätzflüssigkeit bzw. die Waschflüssigkeit, gespritzt. Bei diesem Verfahren wird also die jeweilige Flüssigkeit kurzzeitig, nachdem sie mit den entsprechenden Flächen in Berührung gekommen ist, wieder durch Zentrifugalkraft von diesen Flächen abgeschleudert und in. entsprechenden Abläufen gefangen.
• Es war für das Putzen der Oberflächen von Metallen bekannt, Reduktionsmittel zu benutzen, durch welche die Oxyd- oder Sulfidschichten, z. B. beim Silber, wieder in das reine Metall verwandelt werden sollen. Es ist ferner zum Reinigen feinerer Eisen- und Stahlgegenstände die Benutzung von Reduktionsmitteln angegeben worden, welche keine schädlichen Nachwirkungen, wie erneute Rostbildung durch zurückgebliebene Säurespuren usw., haben.
• Bei diesen Verfahren hat es sich also lediglich um die Behandlung von Oberflächen von Metallkörpern gehandelt, wobei aber keine Aufgabestellung oder Lösung für ein eindeutig örtlich begrenztes Atzen in Betracht gezogen worden ist, so daß örtlich begrenzten Flächen benachbarte Flächenteile bzw. Körperteile beim Ätzprozeß keine nachteilige Beeinflussung erfahren können.
• Zur näheren Veranschaulichung der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nunmehr auf die schematische Darstellung nach den beiden einander entsprechenden Rissen der Fig. 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen.
• In diesen ist mit 1 eine Grundplatte bezeichnet. Diese weist einen nach oben ausladenden Teil 2 auf. Die Endfläche dieses Teiles 2 trägt die Halbleiteranordnung 3, die in den einzelnen Teilen ihres elektrischen Systemaufbaus nicht besonders dargestellt ist. Handelt es sich z. B. um eine Diode, so kann sie z. B. aus einem Halbleiterkörper aus schwach p-leitendem Silizium bestehen, von dessen unterer Fläche nach Auflegen einer Aluminiumfolie und von dessen oberer Fläche nach Auflegen einer Folie aus Gold mit einem Zusatz von Antimon von kleinerer Flächenausdehnung, als sie die obere Fläche des Halbleiterkörpers besitzt, aus zur Erzeugung der in dem Halbleiterkörper erwünschten- dotierten Bereiche und zur Bildung eines pn-Überganges einlegiert worden sind. An der unteren Fläche kann auch der Einlegierungsprozeß der Aluminiumfolie gleichzeitig dazu benutzt werden, um an diese Aluminiumfolie in bekannter Weise eine Hilfsträgerplatte aus einem Werkstoff, der in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten demjenigen des Halbleiterkörpers möglichst benachbart liegt, wie z. B. Molybdän, anzulegieren bzw. durch eine Lötung zu befestigen, wobei das Aluminium die Rolle des Lotes übernimmt. Eine in dieser Weise aufgebaute Halbleiteranordnung 3 ist mit ihrer unteren Fläche auf den Sockelteil von 2 aufgelegt bzw. in diesen eingesetzt, so daß an ihrer oberen Fläche am Halbleiterkörper der pn-Übergang heraustritt und diesem benachbart Oberflächenteile des Halbleiterkörpers liegen. 4 und 5 bezeichnen zwei Düsen, aus welchen Flüssigkeit gegen die zu behandelnden Flächen der Halbleiteranordnung gespritzt werden kann. So dient die Düse 5 dazu, Atzflüssigkeit gegen die entsprechenden Stellen der oberen Fläche des Halbleitersystems 3 zu spritzen, um den pn-Übergang zu ätzen. Aus der Düse 4 wird eine Waschflüssigkeit gegen die Flächen der Teile 1 und 2 der Trägerplatte der Halbleiteranordnung gespritzt, so daß keine Ätzflüssigkeit an diese Flächen gelangen kann. Sie wird vielmehr unmittelbar von der Waschflüssigkeit übernommen und wieder weggeführt. Die Anordnung der Düse 4 ist derart in der Darstellung gewählt, daß der aus ihr austretende Flüssigkeitsstrom gegen die freiliegende Kante 2 a gerichtet ist, so daß er sich in zwei Teilströme 6 und 7 aufteilt und somit die Flächen des Körpers 1, 2 in wirksamer Weise bespült und durch die Waschung schützt. Die Düse 5 kann nach Durchführung des Ätzvorganges unmittelbar dazu benutzt werden, um die geätzten Flächen durch eine Waschflüssigkeit zu behandeln. Es kann natürlich statt dessen auch eine besondere Düse vorgesehen sein, aus welcher Waschflüssigkeit gegen die durch Atzung behandelten Flächenteile gespritzt wird. Durch den an dem Teil 1 in Fig. 2 eingetragenen Umlaufpfeil ist angedeutet, daß die Anordnung während der Bespülung durch -die aus den Düsen 4 bzw. 5 ausgespritzten Flüssigkeiten in Umlauf gesetzt ist, so daß die bereits angeführte Zentrifugalwirkung auf die an die zu behandelnden Flächen gelangte Flüssigkeit ausgeübt wird. Die Düsen 4 bzw. 5 können, in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, auch mehrfach vorhanden sein.
• Ist z. B. in der Ätzlösung Salpetersäure benutzt und gelangt solche in den Bereich des als Waschflüssigkeit z. B. benutzten Äthylalkohols, so tritt eine Zerstörung der Salpetersäure ein, indem Stickoxyde entstehen und gleichzeitig der Alkohol aufoxydiert wird.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum örtlich begrenzten Atzen von pn-Übergängen benachbarten Flächen an Halbleiterkörpern von elektrischen Halbleiteranordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Spülung der gegen eine Beeinflussung durch die Ätzflüssigkeit zu schützenden Flächen der Halbleiteranordnung für die Bespülung dieser letztgenannten Flächen ein auf die Ätzflüssigkeit zerstörend bzw. reduzierend wirkender Stoff als Spülflüssigkeit verwendet wird, der in Abhängigkeit von der Konzentration und der Zeitdauer des gegenseitigen Zusammenwirkens der beiden Stoffe - Ätzmittel und Spülflüssigkeit - mit der Ätzllüssigkeit nur begrenzt mischbar ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierender Stoff ein niederer Alkohol benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als reduzierender Stoff Äthylalkohol benutzt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden. dadurch gekennzeichnet, daß eine die Halbleiteranordnung tragende Vorrichtung derart in Umlauf gesetzt wird, daß die auf die entsprechenden Flächen der Halbleiteranordnung durch Düsen hindurch auftreffenden Flüssigkeiten durch Zentrifugalwirkung wieder abgeschleudert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: W. M a c h u, »Oberflächenvorbehandlungvon Eisen-und Nichteisenmetallen«, 2. Auflage, 1957, S. 780; O. Vogel, »Handbuch der Metallbeizerei«, Bd.II, 1951, S. 484.