AT227304B - Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und mindestens einem pn-Übergang - Google Patents

Description

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  Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und mindestens einem   pn-Übergang   
Halbleiteranordnungen wie Gleichrichter, Transistoren, Fotodioden, Vierschichtschaltdioden   u. dgl.   bestehen meistens aus einem einkristallinen Grundkörper aus Halbleitermaterial, wie z. B. Silicium,
Germanium oder einer intermetallischen Verbindung von Elementen der III. und V. bzw. II. und VI. 



   Gruppe des periodischen Systems, auf den Elektroden,   z. B.   durch Legieren, aufgebracht sind. Der Halb- leiterkörper besitzt Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps, die durch einen oder mehrere pn-Über- gänge voneinander getrennt sind. Derartige Halbleiteranordnungen werden meistens gekapselt, wodurch
Verunreinigungen von der Oberfläche des Halbleitermaterials, insbesondere von den Stellen, an denen ein pn-Übergang zutage tritt, ferngehalten werden. 



   Es ist bereits ein Vorschlag bekanntgeworden, Halbleiteranordnungen mit einem niedrig schmelzen- den Glas, welches Schwefel enthält, zu überziehen,   (s.   den Aufsatz von S. S. Flaschen, A. David
Pearson und 1. L.   Kalnins :"Improvement   of Semiconductor Surfaces by Low Melting Glasses" im Journal of Applied Physics, Vol. 31, No. 2, Febr.   1960. sowie   die   österr. Patentschrift Nr. 215482).   Derartige
Gläser können als Ionen-Getter wirken. Die Glassorten werden bei   250-350 C   auf die Oberfläche des
Halbleiterkörpers aufgeschmolzen und besitzen einen sehr hohen Schwefelgehalt. 



   Es zeigte sich, dass derartige Überzüge gewisse Nachteile besitzen, welche durch die Erfindung vermieden werden. Die Erfindung betrifft demgemäss eine Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen Halbleiterkörper und mindestens einem   pn-Übergang,   sowie einem die Stellen der Halbleiteroberfläche, an denen der   pn-Übergang   zutage tritt, bedeckenden, Schwefel enthaltenden Überzug. 



  Erfindungsgemäss besteht der Überzug im wesentlichen aus Siliconen mit einem Gehalt an Schwefel von weniger als 1 Gew.-%. Der Überzug kann beispielsweise aus Siliconkautschuk mit einem Gehalt von etwa   0, 1 Gew. -%   elementarem Schwefel bestehen. 



   Die niedrig schmelzenden Gläser nach dem vorbekannten Vorschlag besitzen einen verhältnismässig grossen Schwefelgehalt. Z. B. besteht ein derartiges Glas aus   24%   Arsen, 67% Schwefel und   9%   Jod. Auch   das ternäre   System Arsen, Schwefel, Thallium besitzt derartige Eigenschaften. Dieser hohe Schwefelgehalt wirkt nicht nur günstig auf die Eigenschaften des Halbleiterkörpers, sondern es zeigt sich auch, dass dieser   Schwefelgehalt bei Legierungs-bzw.   Lötvorgängen, die zur Fertigstellung eines beispielsweise mit Anschlüssen versehenen bzw. gekapselten Halbleiterbauelementes unumgänglich notwendig sind, schädlich ist.

   Beispielsweise bestehen Halbleiteranordnungen für   höhere Leistungen aus   einem Halbleiterkörper mit aufgebrachten Elektroden, welche in der Hauptsache aus dem Gold-Silicium-bzw. Gold-GermaniumEutektikum bestehen.   Stromzu-bzw.-abführungen   zu diesen Elektroden bestehen meistens aus Silber bzw. einem andern mit Silber oder Gold überzogenen Metall, z. B. Kupfer. Ein derart hoher Schwefelgehalt, wie ihn die bekannten niedrig schmelzenden Gläser aufweisen, behindert bzw. verhindert die Verbindung zwischen den aufgesetzten Anschlussteilen und den Elektroden durch Bildung stärkerer Sulfidhäute auf den Anschlussteilen.   Z. B.   laufen aus Silber oder Kupfer bestehende bzw. versilberte Anschlussteile schwarz an. 

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   Es zeigte sich, dass der geringe Schwefelgehalt gemäss der Erfindung einerseits für den angestrebten
Zweck vollkommen ausreicht, anderseits aber nicht in dem Masse zu den beschriebenen schädlichen Wir- kungen führt, dass diese wesentlich ins Gewicht fallen. 



   Ein weiterer Nachteil der beschriebenen niedrig schmelzenden Gläser ist ihr für Halbleiteranordnungen noch verhältnismässig hoher Schmelzpunkt. Bei dem Überzug gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch überwunden, dass der Überzug im wesentlichen aus Siliconen, beispielsweise Siliconkautschuk,
Siliconharz oder Siliconpasta, besteht, welche bei Raumtemperatur auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden können und welche unausgehärtet verwendet werden können bzw. bei verhältnismässig geringen
Temperaturen ausgehärtet werden. 



   Man kann beispielsweise auf die Halbleiteroberfläche einer derartigen Halbleiteranordnung eine Mi-   schungaus Siliconkautschuk, beispielsweise dem unter   der Bezeichnung R-20   (Wacker-Chemie) erhältlichen  
Siliconkautschuk, und etwa   0, 10/0   elementarem Schwefel auftragen. Diese Mischung kann weiter bekannte anorganische Füllmittel, wie z. B. Glimmer, enthalten. 



   Es können auch Siliconharze, z. B. DC 801 (Wacker-Chemie) oder Siliconpaste, z. B. PNP oder PH (Wacker-Chemie), verwendet werden. Die Überzüge sollten elementaren Schwefel etwa zwischen 1/100 bis 1   Gew.-%   enthalten, bzw. organische Schwefelverbindungen, wobei der Schwefelgehalt bezogen auf das Silicon ebenfalls etwa   1/100-lolo,   vorzugsweise 0, 1o, betragen soll. Als derartige organische Schwefelverbindungen können beispielsweise Mercaptane, Senföle, Thioacetamid oder Thioapfelsäure verwendet werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines derartigen Überzuges besteht aus Siliconkautschuk, dem im geringen Mass mit Schwefel vulkanisierter Naturkautschuk beigefügt ist. 



   Der Siliconkautschuk bzw. die Siliconharze können durch eine Erwärmung auf etwa   150 - 2000c   von etwa 5 bis 60 min Dauer ausgehärtet werden. 



   Die Schichtdicke derartiger Überzüge kann sehr gering gehalten werden, z. B. genügen Schichtdicken von 0, 1 bis 1 mm. Es hat sich als ausreichend erwiesen, wenn lediglich die Stellen, an denen ein pn- Übergang zutage tritt, mit einem derartigen Überzug versehen werden. Selbstverständlich kann aber auch an andern Stellen der Halbleiteranordnung ein derartiger Überzug aufgebracht werden. 



   Derartige Überzüge können gegebenenfalls in der bekannten Weise als Ionen-Getter wirken. 



   Ihre Hauptwirkung ist aber darin zu sehen, dass Schwermetalle, beispielsweise   Schwermetalldämpfe,   welche bei   Kontaktierungs- bzw. Legierungsvorgängen   entstehen und für die Halbleiteranordnung sehr schädlich sind, durch den elementaren Schwefel in Sulfide verwandelt und hiedurch in dem Überzug gebunden werden. Es hat sich gezeigt, dass auch während des Betriebes von gekapselten Halbleiteranordnungen derartige Schwermetalle aus Teilen, die zur Stromzuführung bzw. Kapselung des Bauelementes dienen, austreten und auf die   Halbleiteroberfläche   gelangen können. Auch hiegegen bietet der aufgebrachte Überzug einen sicheren Schutz. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Halbleiteranordnung mit einem im wesentlichen einkristallinen   Halbleiterkörper   und mindestens einem pn-Übergang sowie einem die Stellen, an denen der pn-Übergang an die Halbleiteroberfläche tritt, bedeckenden, Schwefel enthaltenden Überzug, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug im wesentlichen aus Siliconen mit einem Gehalt an Schwefel von weniger als 1   Grew.-%   besteht.

Claims (1)

1. 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Siliconkautschuk mit einem Gehalt von etwa 0, 1 Gew.-% elementarem Schwefel besteht.

   3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Siliconkautschuk mit einem Gehalt einer organischen Schwefelverbindung besteht, wobei der Gehalt an Schwefel, bezogen auf den Siliconkautschuk, etwa 0, 1 Gew.-% beträgt.

   4. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Gehalt an Schwefel versehenes Siliconharz auf die Halbleiteroberfläche mindestens an den Stellen, an denen der pn-Übergang zutage tritt, aufgetragen und durch eine Erwärmung auf etwa 200 C von etwa 5 bis 60 min Dauer ausgehärtet wird.