AT233066B - Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

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  Verfahren zum Behandeln der Oberfläche von Halbleiteranordnungen 
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 
B.vom Typ 
 EMI1.3 
 verwendet. 



   Typische Vertreter derartiger Verbindungen sind das   1, 2-Dihydroxyanthrachinon   (TS = 2900C), das 
 EMI1.4 
 OH-Gruppen. Der Schmelzpunkt TS dieser Verbindungen ist in Klammern angegeben. 



   Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von 1, 2,7-Trihydroxyanthrachinon erwiesen. 



   Es ist günstig, Derivate mit einem oberhalb   1000C   liegenden Schmelzpunkt zu verwenden, da dann 

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 die Trocknung der Halbleiteranordnung nach der Behandlung mit den Verbindungen der relativ hohen
Temperaturen erfolgen kann, ohne dass der sich bei der Behandlung bildende Überzug angegriffen wird. 



   Es können auch mehrere, miteinander mischbare Derivate des durch die Erfindung vorgeschlagenen Typs verwendet werden. 



    ! Die   Verbindungen, die im allgemeinen in Form eines Pulvers vorliegen, können   z. B.   aus alkoholi- scher Lösung auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden. 



   Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Pulver auch   z. B.   mit Silikonöl zu einer breiartigen Masse verarbeitet werden, die dann auf die Halbleiteroberfläche aufgetragen wird, oder zusammen mit einem Trockenmittel (Silikagel,   BÖ, CaO,   oder Natriumaluminiumsilikatbzw. Kal- ziumaluminiumsilikat die auch als Molekularsieb bezeichnet werden) in das Halbleitergehäuse eingefüllt werden. 



   Wesentlich ist es, dass die Behandlung mit der Verbindung unmittelbar nach der Ätzbehandlung er- folgt,   d. h.   noch ehe sich eine Oxydschicht auf der Halbleiteroberfläche gebildet hat. 



   Gemäss einem Ausführungsbeispiel wird die mit einem pn-Übergang,   z. B.   durch Einlegieren oder
Diffundieren eines Dotierungsstoffes, versehene Halbleiteranordnung zunächst geätzt und dann in destil- liertem Wasser mehrmals gespült. Unmittelbar anschliessend wird das System in ein Alkoholbad getaucht, dem dann ein Derivat einer chinoiden bzw. ketoiden Ringverbindung, die in 2-Stellung zur > C = O-Grup- pierung eine OH-Gruppe trägt, in Pulverform zugegeben wird. Nach dieser Behandlung wird das System   z. B.   in einem Ofen mehrere Stunden,   z. B.   16 h, getrocknet. Die Temperatur bei der Trocknung muss unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Derivates liegen. Sie kann also je nach der verwendeten
Verbindung bei etwa   IOOOC,   aber auch sehr hoch,   z.

   B.   bei 2500C und darüber, gewählt werden. 



   Es wird angenommen, dass die Wirkungsweise der > C = 0-Gruppierung an der Halbleiteroberfläche auf einer Anlagerung der Verbindung, wie sie an Hand der Fig. 1 im folgenden näher erläutert wird, beruht. 



   Mit 1 ist die Oberfläche des Halbleiterkörpers bezeichnet, also   z. B.   die   111-bzw. 110-Oberfläche   einer Germaniumscheibe. An der Oberfläche sind die Atome des Halbleiters also   z. B.   die Germanium- atome bekanntlich nur teilweise abgesättigt. An den freien Valenzen, die das eingangs beschriebene un-   erwünschte   Verhalten des Sperrstromes eines pn-Überganges bedingen, lagern sie leicht OH-Gruppen an. 



   Wird nun, wie gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Halbleiteroberfläche mit Derivaten von chinoiden bzw. ketoiden Ringverbindungen behandelt, also   z.     B.   mit 1,   2, 7-Trihydroxyanthrachinon, dessen   Struk- turformel in Fig. 1 angegeben ist, so bildet sich bei der dieser Behandlung folgenden Trocknung unter
Kondensation von Wasser aus der in 2-Stellung zur > C = 0-Gruppierung angelagerten OH-Gruppe und der an der Halbleiteroberfläche angelagerten OH-Gruppe, ein Überzug auf der Halbleiteroberfläche. Mit dem Sauerstoff der   C=0-Gruppe,   zu der die OH-Gruppe, die ganz oder teilweise bei der Kondensation des    HO   abgespalten worden ist, in 2-Stellung steht, geht das Germanium eine koordinative, durch den Pfeil angedeutete Bindung ein.

   Die so entstehende Sechsringverbindung ist unter Einbeziehung des Germaniums sehr stabil. Durch die Anlagerung der Moleküle wird ein definierter Zustand der Halbleiteroberfläche gewährleistet, der auch bei hohen Feuchten in der umgebenden Atmosphäre stabil ist. Der sich bildende Überzug wird auch bei hohen Betriebstemperaturen, solange sie unterhalb des Schmelzpunktes des verwendeten Derivates liegen, nicht angegriffen. 



   In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des Sperrstromes I bei verschiedenen Sperrspannungen, bei   60%   relativer Feuchte aufgetragen. Die Kurve a zeigt den für einen pn-Übergang, der nicht der erfindungsgemässen Oberflächenbehandlung unterworfen worden ist, charakteristischen Verlauf des Sperrstromes. 



  Durch die Kurve b wird der Verlauf des Sperrstromes an einem   pn-Übergang   einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelten Halbleiteranordnung angegeben. Der mit 2 bezeichnete Bereich entspricht einer angelegten Sperrspannung von 20 V. In dem der Kurve a entsprechenden Fall steigt der Sperrstrom an, bis sich nach einer bestimmten Zeit ein Sättigungswert IS, der in der Figur eingezeichnet ist, einstellt. Im Fall b ist der Sperrstrom vom Anfang an konstant. Erhöht man die Spannung auf 60 V, so ändert sich im Fall a, wie im Bereich 3 dargestellt, der Sperrstrom innerhalb von etwa 35 min ständig, bis er einen Sättigungswert erreicht hat, während er im Fall b sofort seinen endgültigen Wert annimmt und für die Dauer des Spannungsimpulses konstant bleibt.

   Wird die Spannung wieder auf 20 V (Bereich 4) abgesenkt, so nähert sich im Fall a der Sperrstrom wieder erst innerhalb von etwa 35 min einem Sättigungswert, während im Fall b sofort ein konstantbleibender Wert erreicht wird. Wie sich aus Fig. 2 er- 

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 gibt, wird durch die Oberflächenbehandlung gemäss der Erfindung nicht nur ein zeitlich stabiler Verlauf des Sperrstromes erreicht, sondern der Wert des Sperrstromes wird auch verringert. 
 EMI3.1 
 Feuchte, aufgetragen. Man kann dieser Figur entnehmen, dass durch die Oberflächenbehandlung gemäss der Erfindung (Fall b) ein Abfall der Stromverstärkung bei Temperaturbelastung weitgehend vermieden wird. 



   Die Oberflächenbehandlung gemäss der Erfindung kann bei allen Halbleiteranordnungen mit pn-Übergang,   z. B.   bei Dioden, Transistoren und Photoanordnungen, mit Vorteil Anwendung finden. Ausser Germanium können auch andere Halbleiter wie z. B. Silizium oder    AIIIBy -Verbindungen   verwendet werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche von Halbleiteranordnungen mit wenigstens einem pn- Übergang   zur Erzielung von zeitlich stabilen Sperrströmen   und Stromverstärkungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung unmittelbar nach dem Ätzen mit Derivaten von chinoiden bzw. ketoiden Ringverbindungen, die in 2-Stellung zur > C =0-Gruppierung eine OH-Gruppe tragen, behandelt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Derivate mit einem oberhalb 1000C liegenden Schmelzpunkt verwendet werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 1,2, 7-Trihydroxyanthrachinon verwendet wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Derivate in alkoholischer Lösung verwendet werden.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Derivate mit Silikonöl vermischt werden.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Derivate mit einem Trockenmittel vermischt werden.