AT214981B - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern wie sie beispielsweise bei Halbleitergleichrichtern verwendet werden. 



   Es ist bekannt, dass der Halbleiterkörper insbesondere in der kreisringförmigen Zone, wo seine Oberfläche von der Sperrschicht durchstossen wird, sehr gut gereinigt und dauernd in reinem Zustand gehalten werden muss, damit gute elektrische Eigenschaften des Gleichrichters erzielt werden und erhalten bleiben. Reinigung und Schutz der genannten Zone erfolgen meist durch Ätzung bzw. durch Überziehen mit einer geeigneten Schutzschicht. Als solche ist für Halbleiterkörper, die aus Silizium bestehen, Siliziumdioxyd geeignet. 



   Die Reinigungs- und Schutzmassnahmen wurden bisher stets in zwei Arbeitsgängen und unter Anwendung verschiedener Mittel durchgeführt. Für die Ätzung sind verschiedene chemische und elektrolytische Verfahren bekannt ; bei letzteren kann z. B. eine Flusssäurelösung oder auch reines Wasser als Elektrolyt verwendet werden. Für die Oxydation von Silizium ist u. a. ein elektrolytisches Verfahren mit Borsäure als Elektrolyt bekannt. 



   Es hat sich nun gezeigt, dass bei den nach den bekannten Verfahren behandelten Halbleiterkörpern die Schutzschicht mechanisch und elektrisch instabil ist. Besonders bei der Verwendung von Borsäure als Elektrolyt beim Oxydationsprozess ergeben sich voluminöse Schichten von ungleichmässiger Dicke, die schlecht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers haften. Genauere Untersuchungen haben ergeben, dass durch den Ätzprozess die Oberfläche des Halbleiterkörpers vollkommen gereinigt wird und dass sich dabei auf ihr aktive Zentren bilden. An diesen Stellen finden dann nach der Beendigung des Ätzprozesses Reaktionen mit dem Ätzmittel oder dem Elektrolyten sowie auch Absorptionsreaktionen mit Ionen usw. statt.

   Dies hat an den genannten Stellen die Bildung von kleinen Siliziumsdioxydhydrat-Kugeln mit Durchmessern von weniger als   10-4 mm   zur Folge, in denen Ätzlösung, Elektrolyt usw. eingeschlossen sind. Wird nun anschliessend der Oxydationsprozess durchgeführt, so wird wohl die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer Schutzschicht bedeckt, aber dazwischen befinden sich noch die   satz-fund   Elektrolytlösung enthaltenden kugelförmigen Einschlüsse. An diesen Stellen und in ihrer Umgebung haftet daher die Schutzschicht mechanisch nicht fest an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, und auch die elektrischen Eigenschaften eines so behandelten Halbleitergleichrichters sind meist schlecht.

   Letzteres ist darauf zurückzuführen, dass sich störende Einschlüsse meist auch in der Zone Z, d. h. nahe der Durchstosslinie des p-n- Überganges durch die Oberfläche des Halbleiterkörpers befinden, wo sie zu erheblichen Störungen Anlass geben. 



   Demgegenüber werden mit dem erfindungsgemässen Verfahren Schutzschichten erzeugt, die keinerlei Oxydhydrat-Einschlüsse enthalten. Die Schutzschichten sind ausserdem sehr homogen, dicht und festhaftend. Bei geringer Dicke ist ihre Gleichmässigkeit schon äusserlich an der einheitlichen Färbung erkennbar. Die Schichten können in beliebiger Dicke erzeugt werden. Das Verfahren weist ausserdem noch den Vorteil auf, dass Ätzung und Oxydation in derselben Apparatur und mit denselben Mitteln durchgeführt werden, d. h. also praktisch in einem einzigen Arbeitsgang. Die unter Benützung dieses Verfahrens hergestellten Halbleitergleichrichter zeigen keine Nachformierungserscheinungen und die elektrischen Eigenschaften sind völlig stabil. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern durch elektrolytische Ätzung und nachfolgende Oxydation ist dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt die Lösung einer Substanz verwendet wird, die unter den bei der Elektrolyse herrschenden Bedingungen Sauerstoff abgibt, und dass nach beendigter Ätzung durch Erhöhung der Stromdichte die Oxydation vollzogen wird. 



   An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Fig. 1 stellt schematisch eine Halbleiteranordnung dar ; Fig. 2 zeigt als Beispiel eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 



   G ist ein kreiszylinderförmiges Gefäss aus elektrisch isolierendem Material, dessen Boden eine kreisförmige Öffnung aufweist, gegen welche der zu behandelnde Halbleiterkörper H (beispielsweise Silizium) gepresst wird. Der im Gefäss befindliche Elektrolyt E berührt also die zu 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 ätzende und zu oxydierende Zone Z (vgl. Fig. 1). 



  Es ist zweckmässig, den Elektrolyten von der zentralen Partie der Elektrode Kr (beispielsweise aus Gold) fernzuhalten. Hiezu dient der ebenfalls aus elektrisch isolierendem Material bestehende Stempel S, der auf die Elektrode   Kj   gedrückt wird. R ist ein (beispielsweise aus Gold bestehender) Ring, der beim Elektrolysiervorgang als Kathode verwendet wird ; als Anode dient der Halbleiterkörper selbst, und die Plusleitung ist demgemäss an die Elektrode   K2   angeschlossen. 



   Als Elektrolyt ist beispielsweise eine wässerige 
 EMI2.1 
 o Ammoniumperoxydi-sulfat und 0-5% Bor (III)-Oxyd geeignet, der noch etwa   0, 01 Vol.-%   konz. Schwefelsäure beigefügt ist. 



   Die Ätzung wird bei einer Stromdichte von etwa 0, 5 Ampere pro Quadratzentimeter der zu behandelnden Oberfläche durchgeführt. Anschliessend wird die Stromdichte auf mindestens den doppelten Wert erhöht, worauf die Bildung der Schutzschicht abläuft. Nach wenigen Minuten ist die behandelte Zone mit der gewünschten gleichmässigen, festhaftenden Siliziumdioxydschicht bedeckt. 



   Die günstige Wirkung beim   erfindungsgemässen   Verfahren beruht darauf, dass bei Verwendung eines während der Elektrolyse Sauerstoff abgebenden Elektrolyten schon während der Ätzung   in geringem Masse atomarer Sauerstoff an der Oberfläche des Halbleiterkörpers entsteht. Die   beim Ätzen entstehenden aktiven Zentrenreagieren sofort mit diesem Sauerstoff, wobei an diesen Stellen bereits schützendes Siliziumdioxyd in dünner Schicht gebildet wird. Es können also an diesen Stellen keine   lonenabsorptionen   oder andere Reaktionen stattfinden und die oben beschriebenen störenden Einschlüsse können nicht entstehen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern durch elektrolytische Ätzung und nachfolgender Oxydation, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine Lösung einer Substanz verwendet wird, die unter den bei der Elektrolyse herrschenden Bedingungen Sauerstoff abgibt, und dass nach beendigter Ätzung durch Erhöhung der Stromdichte die Oxydation vollzogen wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine wässerige Lösung von 10 bis 20% Ammoniumperoxydisulfat, 0-5% Bor (III)-Oxyd und ungefähr 0, 01 Vol.-% konz. Schwefelsäure verwendet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte nach dem Ätzen auf mindestens den doppelten Wert erhöht wird.