AT270753B

AT270753B - Halbleiter mit stabilen elektrischen Parametern

Info

Publication number: AT270753B
Application number: AT901367A
Authority: AT
Original assignee: Tesla Np
Priority date: 1967-10-04
Filing date: 1967-10-04
Publication date: 1969-05-12

Description


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  Halbleiter mit stabilen elektrischen Parametern 
 EMI1.1 
 

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 mit einem mit zumindestens einem Perchlorat verbundenen Polymermaterial zu bedecken, welches nachher in einer an sich bekannten weise ausgehärtet wird, wodurch das eigentliche Gehäuse wegfallen kann. Als Perchlorate können für diesen Fall Kaliumperchlorat, Natriumperchlorat, Berylliumperchlorat,
Magnesiumperchlorat, Bariumperchlorat selbständig als auch in Kombinationen angewendet werden. Un- ter dem aktiven Teil des Halbleiters ist der Teil zu verstehen, in dem derHalbleiteffekt zustande kommt, wie z. B. der P-N Übergang. Unter der Stabilität der elektrischen Parameter ist deren Beständigkeit bei langer Zeitdauer und vor allem die Beständigkeit bei grosser elektrischer und thermischer Belastung zu verstehen. 



   Die Verbesserung der Eigenschaften kann mit jedem Perchlorat der Alkalimetalle oder der alka- lischen Erden erzielt werden. Es steht jedoch fest, dass nicht alle in gleichem Mass wirksam sind und dass sie nicht für jeglichen Halbleiter geeignet sind. Das bedeutet, dass für verschiedene Typen von Halb- leitern auch bestimmte Perchlorate in Abhängigkeit von der Herstellungstechnologie, der Grösse, der Übergänge und der eigentlichen Halbleitermaterialien angewendet werden. So z. B. hat sich für die Nie-   derfrequenzgermaniumtransistoren   der Type PNP am meisten Kaliumperchlorat bewährt, wenn auch die andern Chlorate eine bestimmte Verbesserung der elektrischen Parameter und der Stabilität zur Folge gehabt haben.

   Bei der Anwendung von mehreren Perchloraten hat sich sehr gut die Kombination des Na- triumperchlorats mit dem Kaliumperchlorat und weiter mit dem Magnesiumperchlorat bewährt. Die Ent- scheidung, welche Perchlorate und in welcher Kombination für einen bestimmten Halbleiter anzuwen- den sind, erfolgt an Hand der besten Ergebnisse der Tests. 



   Die Erläuterung der chemisch-physikalischen Wirkung der Perchlorate auf die Halbleiteroberfläche ist bisher nicht völlig geklärt. Nach bestimmter Voraussetzung verhindern die Perchlorate die Migration der Ionunreinheiten, wodurch sie deren Einfluss auf die geschützte Oberfläche des Halbleiters verhindern. 



   Es ist auch anzunehmen, dass die Unreinheiten aus der Oberfläche des Halbleiters in das Perchlorat über- gehen, wo sie gebunden werden und demzufolge ihr ungünstiger Einfluss verhindert wird
Um eine perfekte Einwirkung der Perchlorate zu sichern, ist es zweckmässig, die unmittelbare Be- rührung des Perchlorats mit den Halbleitern zu verwirklichen, was entweder durch das unmittelbare Auftragen des pulverigen Perchlorats oder, was sich noch besser bewährt, durch das Auftragen von flüssigem oder halbflüssigem Perchlorat. In diesen Fällen wird das Innere des Gehäuses mit dem Medium gefüllt. Als flüssiges Medium können organische Verbindungen, wie z. B. organische Polymere, die als Silikonöl oder Silikonvaseline erscheinen, zusammen mit Polychloraten angewendet werden.

   Als schützendes   Mede-   um können auch andere Stoffe angewendet werden, die ausgehärtet werden können, oder eine kautschukförmige Masse bilden, wie z. B. künstliche Harze, Silikonkautschuk u. dgl. Es ist begreiflich, dass im Falle der Anwendung der Aushärtungsmaterialien das hermetische Gehäuse wegfallen kann. Die Menge des Perchlorats kann in einem solchen Medium 1 bis   15%   des Gesamtgewichtes des Gemisches betragen. 



   Nach dem Einkapseln des Halbleiters mit dem Medium ist es zweckmässig, die thermische Stabilisierung zwecks Beschleunigung der Stabilisierung der elektrischen Parameter durchzuführen. Diese Stabilisierung beruht darauf, dass die bearbeiteten Halbleiter während längerer Zeitdauer auf höhere Temperatur erwärmt werden. Es wurde festgestellt, dass nach einem solchen Verfahren die elektrischen Werte des Halbleiters praktisch beständig bleiben. Die Temperatur und die Zeitdauer der Einwirkung sind derart zu wählen, dass eine Änderung der elektrischen Parameter nicht mehr zustande kommt. So werden z. B. die Germaniumtransistoren nach der Einkapselung der Wärmebehandlung bei einer Temperatur von   1000C   während 24 h ausgesetzt. 



     Beispiel l :   Das Gehäuse des Halbleiters wird teilweise mit pulverförmigem Kaliumperchlorat gefüllt, wonach ein gereinigtes und trockenes Halbleitersystem, welches in einem Sockel befestigt ist, in das Gehäuse eingeschoben wird, wonach die hermetisch dichte Verbindung des Sockels mit dem Gehäuseoberteil z. B. durch Löten oder elektrisches Schweissen erfolgt. Der eingekapselte Halbleiter wird dann zwecks Stabilisierung auf die Zeitdauer von 24 h der Erwärmung auf 1000C ausgesetzt. Nach dieser Stabilisierung kann bei dem Halbleiter mit stabilen elektrischen Parametern gerechnet werden. 



     Be ispiel 2 : 9 Gew.-Teile vom Methylsilikonöl,   das eine Viskosität von 200 cP besitzt, werden mit 1 Gew.-Teil Natriumperchlorat zusammengemischt. Mit diesem Gemisch wird die Halbleiterkapsel teilweise gefüllt. Das gereinigte, trockene Halbleitersystem, welches in einem Sockel befestigt ist, wird in das Gehäuse eingeschoben, wonach die hermetische Abdichtung der Kapsel mit dem Sockel erfolgt. 



  Danach folgt die Stabilisierung wie im Fall   l.   



   In der nachstehend angeführten Tabelle sind die Werte des Reststromes im Bereich der KollektorBasis in   uA angeführt,   die mit Materialien erreicht worden sind, mit welchen die Schutzkapseln der N-P-N Legierungs-Germaniumtransistoren gefüllt wurden. In dieser Tabelle wird an Hand der Resultate 

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 Vergleich mit andern bekannten Verfahren gezogen, wobei erfindungsgemäss Natriumperchlorat angewendet wurde, welches im Silikonöl zerstreut wurde, wie es im Beispiel 2 angeführt ist. Die angeführten Durchschnittswerte wurden an 50 Stück Transistoren während der Lagerungszeit von 2000 h bei einer Temperatur von   750C   festgestellt. 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Stabilisierungsmaterial <SEP> : <SEP> Lagerungszeit <SEP> in <SEP> h
<tb> 0 <SEP> 250 <SEP> 500 <SEP> 1000 <SEP> 2000
<tb> R, <SEP> O3 <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 5,9 <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 7,2 <SEP> 9
<tb> Molekularsieb <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 6,1 <SEP> 7 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> Tablette <SEP> des <SEP> Molekularsiebes <SEP> 4,8 <SEP> 5, <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 6,1 <SEP> 6, <SEP> 8
<tb> MgO <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 6,2 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> 12
<tb> Silikonkautschuk <SEP> mit
<tb> Pb3O4 <SEP> 7 <SEP> 7,2 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 8,1 <SEP> 11
<tb> NaClOimSilikonöl <SEP> 4,2 <SEP> 4,2 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 
 
Die Werte des Stromverstärkungsfaktors derselben Transistoren sind weiter in nachstehender Tabelle angeführt. 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> 



  Stabilisierungsmaterial <SEP> Lagerungszeit <SEP> in <SEP> h
<tb> 0 <SEP> 250 <SEP> 500 <SEP> 1000 <SEP> 2000
<tb> BjjOgimSilikonöl <SEP> 86 <SEP> 72 <SEP> 50 <SEP> 48 <SEP> 46
<tb> Molekularsieb <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 90 <SEP> 85 <SEP> 82 <SEP> 75 <SEP> 70
<tb> Tablette <SEP> des <SEP> Molekularsiebes <SEP> 92 <SEP> 90 <SEP> 90 <SEP> 85 <SEP> 81
<tb> MgO <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 75 <SEP> 50 <SEP> 32 <SEP> 28 <SEP> 28
<tb> Silikonkautschuk <SEP> mit
<tb> Ph, <SEP> 0 <SEP> 78 <SEP> 70 <SEP> 58 <SEP> 51 <SEP> 46
<tb> NaClO4 <SEP> im <SEP> Silikonöl <SEP> 95 <SEP> 96 <SEP> 94 <SEP> 93 <SEP> 90
<tb> 
 
An Hand dieser Beispieldarstellung sind die bei den   N-P-N-Germaniumtransistoren mittels des Na-   triumperchlorats erreichten günstigen Werte klar ersichtlich.

   Bei andern Transistortypen dürften die erzielten Resultate nicht so ausdrucksvoll sein. 



   Das Verfahren zur Stabilisierung der elektrischen Parameter der Halbleiter und der Anwendung der Perchlorate der Alkalimetalle als auch der Perchlorate der alkalischen Erden liefern verlässliche Ergebnisse beinahe für alle Halbleiter. Schwankung der elektrischen Werte bei einer elektrischen oder thermischen Belastung ist verhältnismässig nur sehr gering, wobei die erreichte Lebensdauer der derart behandelten Halbleiter bedeutend länger wird. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Halbleiter mit stabilen elektrischen Parametern, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Oberfläche des Halbleiterkörpers durch eine in unmittelbarem Kontakt mit ihr befindliche Schutzschicht aus zumindest einem Perchlorat aus der Gruppe der Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle allein oder in Kombination mit einem bindenden Medium bedeckt ist. 
 EMI3.3

Claims

chlorat, Natriumperchlorat, Berylliumperchlorat, Magnesiumperchlorat und Bariumperchlorat einzeln oder kombiniert angewendet sind.

3. Halbleiter nachAnspruchloderZ, dadurch gekennzeichnet, dassdieMengedesPer- <Desc/Clms Page number 4> chlorats 1 bis 150/0 des Gesamtgewichtes der Mischung mit dem bindenden, flüssigen oder pastenförmigen Medium beträgt. EMI4.1 das Innere des Gehäuses des Halbleiters in Form von reinem pulverförmigem Perchlorat derart, dass der Halbleiter mit dem Perchloratpulver bedeckt ist, eingefüllt ist und nach dem Einschieben des aktiven Teiles des Halbleiters in das Gehäuse dieses am Berühmngsumfang mit dem Sockel des Halbleiters hermetisch abgedichtet ist.

5. Halbleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kapsel des Halbleiters mit flüssigem Medium, in welchem Perchlorat verteilt ist, teilweise gefüllt ist und nach dem Einschieben des aktiven Teiles des Halbleiters in das flüssige Medium des Gehäuses am Berührungsumfang mit dem Sockel des Halbleiters hermetisch abgedichtet ist.