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DE1496764A1 - Verfahren zur selektiven AEtzung von Silizium - Google Patents

Verfahren zur selektiven AEtzung von Silizium

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Publication number
DE1496764A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon
organic liquid
electrolyte
bromine
dissolution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19661496764
Other languages
English (en)
Inventor
Kover Jean Francois
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Compagnie Generale dElectricite SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale dElectricite SA filed Critical Compagnie Generale dElectricite SA
Publication of DE1496764A1 publication Critical patent/DE1496764A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F1/00—Electrolytic cleaning, degreasing, pickling or descaling
    • C25F1/02—Pickling; Descaling
    • C25F1/12—Pickling; Descaling in melts
    • C25F1/14—Iron or steel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3063—Electrolytic etching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Weting (AREA)

Description

PATi: rΠΛί ι .VALTE
ti«. M0LLEn-3G?>6 · DIPL-ING. G RALFS DR. MANiTZ ■ DR. DEUFEL
B MÜNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 TELEFON 225110
c 710 - soh/zb 24, Okt. <968
COMPAONIE GENERALE D1ELECTRICITe , rue la Boetie, Paris (8e), Frankreloh
Verfahren zur selektiven Ätzung von Silizium
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Ätzung von Silizium, und zwar Insbesondere in bezug auf sauerstoffhaltige Verbindungen des letzteren, z.B. Siliziumdioxyd*
OegenwXrtig werden drei Verfahren zur Auflösung von Silizium angewendet t
a) Auflösung duroh Einwirkung eines Halogens, besonders von Chlorj das bei der Reaktion entstehende Produkt, in all· gemeinen eine Verbindung eines Siliziumatome mit vier Halogenatomen, wird aufgrund seiner Flüchtigkeit entfernt.
Ein solches Verfahren bietet den Vorteil, daß das Siliziumdioxyd nicht angegriffen wird, und somit die Möglichkeit der "Maskierung" zur Herstellung einer bestimmten Anordnung besteht.
Die Reaktion ist jedoch nur bei hoher Temperatur in der Größenordnung von 600* bis 800*C möglich.
NOUQ U/lIcrlagei, (Art 7 § l ,\Ls.. Ur. ί Setz 3 des Änderu^aea. v.
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b) Auflösung duroh Einwirkung von Fluorwasserstoff, bzw. verschiedenen Reagentien auf der Grundlage dieser Säure oder deren Salzen. Die Reaktion erfolgt in der Kalt· und es besteht die Möglichkeit der Maskierung duroh verschiedene organische Harze. Das Slllzluodioxyd wird jedoch angegriffen, besonders wenn es durch anodisohe Oxydation erhalten wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin» das auf der Oberfläche des Siliziums sehr schwer zu beseitigendes adsorbiertes Fluor zurüokbleibt.
o) Auflösung duroh Reaktion des Siliziums mit verschiedenen« unter der Bezeichnung Chelate bekannten organischen Stoffen, gelöst in einer Mischung aus Wasser und Alkohol oder organischen Aminen. Die Reaktion erfolgt hierbei etwa bei Raumtemperatur, jedooh sehr langsam. Im übrigen wird das Silizium langsam angegriffen, jedooh schneller, wenn es durch anodisohe Oxydation erhalten wird.
Außerdem ist dl· Maskierung duroh organische Harze sohwierig, da letztere kaum der für die Reaktion verwendeten Lösung widerstehen.
Di· vorliegende Erfindung hilft den genannten Mängeln ab.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur selektiven Ätzung von Silizium« das dadurch gekennzeichnet 1st, dai «an Silizium in Gegenwart ein·· Elektrolyten, der eine aus einem Alkohol oder einem Amid bestehende organische Flüssigkeit und mindestens Chlor» Brom« Jod, Chlorid, Bromid oder Jodid enthält, wobei das Silizium dl· Anode bildet, elelctroohemisoh lust.
Bei der genannten organischen Flüssigkeit kann es sioh um Methanol, Äthanol, Qlykol oder N-Methylaoetamid handeln. Beispielsweise kann der Elektrolyt entsprechend der Erfindung 90 % einer organischen Flüssigkeit und 10 % Brom enthalten. Dl· organische Flüssigkeit kann gleichzeitig eines der ge-
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ί Η Ό Ό ! Q
nannten Halogene und Halogenide enthalten. Dia Halogenide können Silicium- oder Titanchlorid sein.
Bei einer AusfUhrungefona besteht der Elektrolyt aus einer Lösung ||a 80 % Methanol, 10 Ü Brom und 10 # fiClv
Die Kathode besteht aus einen geeigneten, duroh den Elektrolyten nioht angreifbarem Metall, z.B. Platin, Rhodium oder Iridium.
Bei Vervendung des vorerwähnten Elektrolyten ist der Ablauf der Reaktion an der Anode folgender:
Das lösliohe Halogenid wird auf einen niedrigen Oxydationsgrad unter Freisetzung von naszierendem Halogen reduziert, das mit dem Silioiua reagiert, um ein lösliches Slliolumhalogenid su bilden, wobei die organlsohe Flüssigkeit als Zusatzelektrolyt . und Lösungsmittel dient und das Halogen in komplexer Welse auf die Qleiohmäßigkeit der Auflösung Einfluß nimmt«
Die Auflösung des Siliziums erfolgt mit gutem elektrischen Wirkungsgrad und ist selbstverständlich vom Strom und der Dauer der Elektrolyse abhängig.
Wie von der anodisohen Oxydation her bekannt, hängen die Stromstärke und der Wirkungsgrad der Reaktion der Auflösung davon ab, ob es sich um Silizium des Typs ρ oder η handelt, sowie von dem spezifischen Widerstand desselben.
Zn vorteilhafter Weise kann der Strom und somit der Wirkungsgrad der Reaktion der Auflösung des Siliziums in jedem Falle duroh Beleuchtung der Oberfläche des Siliziums während des Auflösungsvorganges erhöht werden.
Als Beispiel zeigt die beigefügte Zeichnung eine Auflösungskurve des Siliziums· Diese Kurve gilt für die Menge des auf«
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gelösten Siliziums in Abhängigkeit von der benötigten Stromnenge.
Die In /U angegebenen Stärken dee aufgelösten Siliziums sind als Ordinate, die benötigte Energie in Coulomb/ora als Abszisse aufgetragen. Die experimentell erhaltene Kurve stellt etwa eine Gerade dar.
Man erhält beispielsweise eine Auflösung von 11,7yu Silizium (Typ n, 4 Ohm/oo) innerhalb von vier Stunden bei Verwendung eines Elektrolyten aus 10 % Brom, 10 % TlCl^ und 80 % Methanol, wobei die Spannung bei Beleuchtung 3 V und die Stromstärke 10,9 oA/om betragen.
Während des genannten Prozesses wird das Siliziumdioxyd in vorteilhafter Weise überhaupt nicht angegriffen, und zwar selbst nicht im Falle eines anodischen Oxydsι man kann es also zur Maskierung heranziehen, übrigens weist die freigelegte SiIizlumoberfläohe Überhaupt kein adsorbiertes Pluor auf, da man weder Pluor noch ein Fluorld verwendet.
Das vorerwähnte Verfahren kann nicht zur vollständigen Beseitigung einer auf einer Unterlage, z.B. Siliziumdioxyd, aufgebrachten Slliziumsohloht verwendet werden, da, wenn sich ein Slliziumkrlstall während des Ätzvorgange löst, der Strom nicht hindurchgeht und folglich keine Auflösung erfolgen kann.
Diese Erscheinung tritt erst am Ende des Auflösungsprozesses und bei sehr dünnen Schiohten auf, stellt Jedooh keinen bedeutenden Naohtell dar, da aufgrund seiner Isolierenden Wirkung das verbleibende Siliziumkorn bei späterer Verwendung in keiner Weise leitend 1st.
Das erfindungsgemäfle Verfahren kann in vorteilhafter Welse angewendet werden, um bestimmte Teile einer Vorrichtung, besonders die Eltonen einer beliebigen Halbleitervorrichtung, freizulegen·
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Im Übrigen ist es aufgrund der entsprechend dem Typ und dem spezifischen Widerstand des Siliziums unterschiedlichen Auf« lösungsgeeohwindigkeiten möglioh, wahlweise Auflösungen an verschiedenen Stellen einer Vorrichtung vorzunehmen« die Silizium mit unterschiedlichem spezifischen Widerstand aufweist; diese Eigenschaft gestattet außerdem, auf einem Halbleiterträger eine örtliche Auflösung zu bewirken, die auf der Oberfläche eine Zone bestimmt, deren spezifischer Wider» stand für die Herstellung eines bestimmten Tella ainer integrierten Sohaltung optimal ist.
Schließlich ist noch zu bemerken, daß, wenn durch geeigneten Flüssigkeitsumlauf ein fortschreitender Austauaoh des er/indungsgemäßen, die Auflösung bewirkenden Elektrolyten durch einen solohen vorgenommen wird, der eine anodische Oxydation gestattet, der Übergang aus der Phase der Freilegung des Teils der Halbleitervorrichtung in diejenige der Passivierung des freigelegten Teils ohne atmosphärische Verunreinigung oder dergleichen durch Bildung von anodlsohem Siliziumoxyd erfolgen kann.
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Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur selektiven Ktzung von Silizium, dadurch gekennzelohnet, d&JI man Silizium in Gegenwart eine· Elektrolyten« der eine au» eine® Alkohol oder einem Amid bestehende organisohe Flüssigkeit und mindestens Chlor, Brom, Jod, Chlorid, Bromid oder Jodid enthält, wobei das Silizium die Anode bildet, elektrochemisch
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendet« Elektrolyt 90 $ der organischen Flüssigkeit und 10 % Brom enthält*
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halogenid Titan- oder SiliziumeJilorid verwendet wird»
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die verwendet« organische Flüssigkeit gleichzeitig ei» Halogen und ein lösliches Halogenid enthält,
5. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssigkeit Methanol, Äthanol oder Olykol 1st.
6. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete organische Flüssigkeit N-Methylacetamid 1st.
7· Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Elektrolyt aus einer Lösung besteht, die 8o % Methanol, 10 % Brom und 10 % TlCl^ enthält.
8. Verfahren naoh einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Siliziumelements entsprechend de· Xt«prozess beleuohtet wird.
BAD
DE19661496764 1965-05-07 1966-05-04 Verfahren zur selektiven AEtzung von Silizium Pending DE1496764A1 (de)

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FR16295A FR1442535A (fr) 1965-05-07 1965-05-07 Procédé d'attaque sélective du silicium

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Publication Number Publication Date
DE1496764A1 true DE1496764A1 (de) 1969-04-10

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DE19661496764 Pending DE1496764A1 (de) 1965-05-07 1966-05-04 Verfahren zur selektiven AEtzung von Silizium

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