CH524250A - Verfahren zur Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine spezielle chemo-physikalische Oberflächenbehandlung bei Halbleiterbauelementen zur Konservierung der Oberfläche und einer damit erzielten Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauelementes.



   Die Oberfläche eines Halbleiterbauelementes ist besonders an den Stellen der nach aussen tretenden pn Übergänge während des Betriebes hohen Anforderungen unterworfen, da an dieser Randzone der Sperrschicht die bei Sperrbelastung herrschende hohe Feldstärke auftritt. Bereits geringste Verunreinigungen an der Oberfläche dieser Randzone der Sperrschicht bewirken, dass der   pn-Übergang    an dieser Stelle eine hohe Feldstärke und damit eine hohe Sperrspannungsbelastung nicht mehr auszuhalten vermag.



   Da bereits die durch die Wechselwirkung mit der Atmosphäre an der Oberfläche des Halbleiterbauelementes hervorgerufenen Verunreinigungen ausreichen, die Sperrspannungsbelastbarkeit merklich zu beeinträchtigen, ist es notwendig, die Oberfläche des Halbleiterbauelementes beim Herstellungsverfahren entsprechend zu reinigen und zu konservieren und damit das technologisch erzielte Sperrverhalten und dadurch die Sperrkennlinie zu stabilisieren.



   Ein bekanntes Verfahren zur Stabilisierung der Sperreigenschaften von Halbleiterbauelementen besteht beispielsweise in einer gezielten Erzeugung einer Halbleiteroxydschicht an der gereinigten Oberfläche. Es ist auch bereits bekannt, durch Spülen oder   Ätzen    mit oxydierenden flüssigen Reagenzien eine Oxydschicht zu bilden. Auch Temperungs- und Bestrahlungsverfahren zur Erzeugung einer Halbleiteroxydschicht sind bekannt.



  Dabei wird das gereinigte Halbleiterbauelement im Beisein oxydierender Gase oder Feststoffe in einem abgeschlossenen Raum dem Temperungs- oder Bestrahlungsprozess unterworfen.



   Eine besonders dicke Schutzschicht kann nach dem ebenfalls bekannten elektrochemischen Behandlungsver
2 fahren erzielt werden. Beim elektrochemischen Verfahren wird auf das Halbleiterbauelement eine   crgani-    sche oder anorganische Flüssigkeit durch Tauchen, Streichen oder Aufdampfen aufgebracht, die im wesentlichen durch die möglichen und gewünschten Oxydschichten auf den Halbleiterbauelementen sowie durch die mit den Oxydschichten zu lösenden Aufgaben bestimmt sind.



  So sind Schutzschichten bekannt, die auf ganz besondere physikalische Effekte abgestimmt sind, wie beispielsweise eine hochreine, elektrische isolierende Schutzschicht oder eine isolierende Schutzschicht mit Zusätzen zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante bzw. des Dipolmoments oder eine Schutzschicht zur Verhinderung oder ausreichenden Verzögerung einer Zudiffusion von Verunreinigungskomponenten aus Gasen oder Dämpfen.



   Da eine gereinigte ungeschützte Oberfläche eines Halbleiterbauelementes dasselbe elektrisch instabil macht, ist ein Schutzüberzug auf der Oberfläche eines Halbleiterbauelementes unbedingt erforderlich, um überhaupt ein einsatzfähiges, in seinen elektrischen Daten weitgehend stabiles Bauelement zu erhalten. Ein solcher Schutzüberzug erübrigt sich nur dann, wenn das gereinigte, elektrisch labile Halbleiterbauelement in eine definierte Gasatmosphäre eingebracht und gehalten werden kann.



   Die bekannten Verfahren zur Herstellung einer gewünschten Schutzschicht weisen mehr oder weniger Mängel auf, die einmal im technologischen Ablauf des Verfahrens und zum anderen in dem notwendigen Aufwand und der starken Einschränkung des Einsatzgebietes liegen.



   Beispielsweise ist bei den im Temperungsverfahren erzielten Schutzschichten kaum ein Eindiffundieren unerwünschter Komponenten zu verhindern, da sich diese Verfahren über relativ lange Zeitdauern erstrecken und eine Nach diffusion ebenfalls nicht zu vermeiden ist.



   Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist  einfach und ohne grossen Aufwand für eine Serienfertigung von Halbleiterbauelementen geeignet, ohne die den bekannten Verfahren anhaftenden Mängel aufzuzeigen.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch Adsorption oder durch elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche befindlichen   Verunreini-    gungen zur Erzielung einer optimalen Reinigung der Oberfläche und Stabilisierung der Sperrkennlinie zu binden und dadurch unwirksam zu machen.



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisie  lung    der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung zur Getterung und Konservierung der Oberfläche.



   Bei bekannten Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern mit   pn-Übergang    und aus vorzugsweise p-leitendem Halbleiterausgangsmaterial wird die Halbleiteroberfläche im Bereich des   pn-Über-    gangs mit einem elektropositiv wirkenden Schutzlack versehen, welcher negative Ladungen auf der Oberfläche elektrisch neutralisieren und welcher auf Grund guter Benetzungswirkung und Haftfähigkeit auf dem   Halbleitermaterial    ein stabiles elektrisches Verhalten beim Einsatz der Halbleiterbauelemente in grossem Temperaturintervall gewährleisten soll (CH-PS 392 696, DT-AS 1 126 516, DT-AS 1 194 985).

   Zur Lösung der Aufgabe, durch elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche angelagerte Verunreinigungen, insbesondere Metallionen, zu binden und dadurch ihren unerwünschten Einfluss auf das Sperrverhalten auszuschalten, erscheinen diese bekannten Verfahren jedoch nicht geeignet.



   Weiterhin ist ein Verfahren zur Herabsetzung der Oberflächenrekombinaticn von p-leitenden Zonen von Halbleiteranordnungen bekannt (DT-AS 1 106 879), welches zwar eine Steigerung der Asymmetrie der Leitfähigkeit von Halbleiteranordnungen ergeben kann, andererseits jedoch häufig eine unerwünschte Verringerung der Sperrspannungsbelastbarkeit mit sich bringt   und    demzufolge keinen Lösungsvorschlag für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darstellt.



   Bekannte Halbleiterbauelemente weisen eine besonders fest haftende Oberflächen-Schutzschicht auf dem Halbleiterkörper auf, die als beständige Abdeckung bei der Herstellung von Atzstrukturen sowie als Schutz überzug gegen unerwünschte atmosphärische Einflüsse dienen soll und aus Harzen besteht, welche die Eigen schaft der Absättigung der freien Valenzen der Halbleiteroberflächenschicht aufweisen (DT-AS 1 195 411).



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass einer polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Trägersubstanz bis zu 50 Gewichtsprozent eines pulverförmigen, organischen, lösbaren, in gelöstem Zustand durch koordinative Bindung getternde Wirkung aufweisenden Zusatzstoffes beispielsweise aus der Gruppe der Anthrachinone, der Phthalocyanine, Xanthene und Azofarbstoffe beigegeben und das so erhaltene Gemisch gegebenenfalls nach Vorpolymerisa tion bzw. Vorkondensation auf die Oberfläche des Halbleiterbauelementes aufgebracht und die Oberfläche durch Polymerisation bzw. Polykondensation der Trägersub stanz mit einem Schutzüberzug überzogen und durch die Getterwirkung (Komplexion) des Zusatzstoffes ge reinigt wird.



   Auf. die Oberfläche eines Halbleiterbauelementes werden polymerisierbare und/oder kondensierbare organische Stoffe aufgebracht, nachdem diesen Stoffen bis zu 50 Gewichtsprozent pulverförmige, organische Substanzen zugesetzt wurden, die nach erfolgter Polymerisation und/oder Kondensation spurenweise bis ganz gelöst, getternde Wirkung ausüben. Die polymerisierbaren oder polykondensierbaren Stoffe können bereits vorpolymerisiert oder vorkondensiert sein.



   Die durch Absorption oder elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche angelagerten Verunreinigungen durch Atome, Ionen oder Moleküle werden durch die   gettemde    Wirkung der aufgebrachten aus zwei Gruppen organischer Komponenten gebildeten polymerisierbaren oder kondensierbaren Stoffe von der Halbleiteroberfläche beseitigt.



   Die Temperaturbeständigkeit der Getterschicht liegt bei ungefähr 800 Celsius, d. h. auch bei Dauereinwirkung dieser Temperatur tritt noch keine merkliche Zersetzung ein.



   Als Polymere finden Silikone, Epoxydharze, Polyesterharze wie   et,va Terephthalsäureesterlacke    und Glyptalharze sowie andere Verwendung, während alsZusatzstoffe vor allem solche organische Verbindungen in Betracht kommen, die mit den Verunreinigungsteilchen starke koordinative Bindungen eingehen.



   Besonders günstige Gettereffekte weisen vier Stoffgruppen auf, die in Verbindung mit den organischen Stoffen der Polymeren aufgebracht sowohl die Ober  tlächenreinigung    als auch einen gewünschten Schutz überzug erzeugen, nämlich die Abkömmlinge der hydroxylgruppenfreien Anthrachinone, der Phthalocyanine, wie z. B. das metallfreie Phthalocyanin, die Abkömmlinge der Xanthene wie Fluorescein, Fluorescin, Eosin sowie die Azcfarbstoffe, vorzugsweise Pararot usw.



   Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht in einfacher Weise die Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung zur Getterung und Konservierung der Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass einer polymerisierbaren und/oder   polykondensierbaren    organischen Trägersubstanz bis zu 50   Gew.-O/o    eines pulverförmigen, organischen, lösbaren, im gelösten Zu stand durch koordinative Bindung getternde Wirkung aufweisenden Zusatzstoffes beigegeben und das so erhaltene Gemisch, gegebenenfalls nach   Vorpolymeris a-    tion bzw. Vorkondensation, auf die Oberfläche des Halbleiterelementes aufgebracht und die Oberfläche durch Polymerisation bzw.

   Polykondensation der Trägersubstanz mit einem Schutzüberzug überzogen und   durch    die Getterwirkung des Zusatzstoffes gereinigt wird.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass als Trägersubstanz Silikone, Epoxydharze oder Polyesterharze verwendet werden.



   2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die   polymen-    sierbaren und/oder polykondensierbaren mit dem Zu 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. einfach und ohne grossen Aufwand für eine Serienfertigung von Halbleiterbauelementen geeignet, ohne die den bekannten Verfahren anhaftenden Mängel aufzuzeigen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch Adsorption oder durch elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Verunreini- gungen zur Erzielung einer optimalen Reinigung der Oberfläche und Stabilisierung der Sperrkennlinie zu binden und dadurch unwirksam zu machen.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisie lung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung zur Getterung und Konservierung der Oberfläche.

   Bei bekannten Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterkörpern mit pn-Übergang und aus vorzugsweise p-leitendem Halbleiterausgangsmaterial wird die Halbleiteroberfläche im Bereich des pn-Über- gangs mit einem elektropositiv wirkenden Schutzlack versehen, welcher negative Ladungen auf der Oberfläche elektrisch neutralisieren und welcher auf Grund guter Benetzungswirkung und Haftfähigkeit auf dem Halbleitermaterial ein stabiles elektrisches Verhalten beim Einsatz der Halbleiterbauelemente in grossem Temperaturintervall gewährleisten soll (CH-PS 392 696, DT-AS 1 126 516, DT-AS 1 194 985).

   Zur Lösung der Aufgabe, durch elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche angelagerte Verunreinigungen, insbesondere Metallionen, zu binden und dadurch ihren unerwünschten Einfluss auf das Sperrverhalten auszuschalten, erscheinen diese bekannten Verfahren jedoch nicht geeignet.

   Weiterhin ist ein Verfahren zur Herabsetzung der Oberflächenrekombinaticn von p-leitenden Zonen von Halbleiteranordnungen bekannt (DT-AS 1 106 879), welches zwar eine Steigerung der Asymmetrie der Leitfähigkeit von Halbleiteranordnungen ergeben kann, andererseits jedoch häufig eine unerwünschte Verringerung der Sperrspannungsbelastbarkeit mit sich bringt und demzufolge keinen Lösungsvorschlag für die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darstellt.

   Bekannte Halbleiterbauelemente weisen eine besonders fest haftende Oberflächen-Schutzschicht auf dem Halbleiterkörper auf, die als beständige Abdeckung bei der Herstellung von Atzstrukturen sowie als Schutz überzug gegen unerwünschte atmosphärische Einflüsse dienen soll und aus Harzen besteht, welche die Eigen schaft der Absättigung der freien Valenzen der Halbleiteroberflächenschicht aufweisen (DT-AS 1 195 411).

   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass einer polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Trägersubstanz bis zu 50 Gewichtsprozent eines pulverförmigen, organischen, lösbaren, in gelöstem Zustand durch koordinative Bindung getternde Wirkung aufweisenden Zusatzstoffes beispielsweise aus der Gruppe der Anthrachinone, der Phthalocyanine, Xanthene und Azofarbstoffe beigegeben und das so erhaltene Gemisch gegebenenfalls nach Vorpolymerisa tion bzw. Vorkondensation auf die Oberfläche des Halbleiterbauelementes aufgebracht und die Oberfläche durch Polymerisation bzw. Polykondensation der Trägersub stanz mit einem Schutzüberzug überzogen und durch die Getterwirkung (Komplexion) des Zusatzstoffes ge reinigt wird.

   Auf. die Oberfläche eines Halbleiterbauelementes werden polymerisierbare und/oder kondensierbare organische Stoffe aufgebracht, nachdem diesen Stoffen bis zu 50 Gewichtsprozent pulverförmige, organische Substanzen zugesetzt wurden, die nach erfolgter Polymerisation und/oder Kondensation spurenweise bis ganz gelöst, getternde Wirkung ausüben. Die polymerisierbaren oder polykondensierbaren Stoffe können bereits vorpolymerisiert oder vorkondensiert sein.

   Die durch Absorption oder elektrochemische Abscheidung auf der Halbleiteroberfläche angelagerten Verunreinigungen durch Atome, Ionen oder Moleküle werden durch die gettemde Wirkung der aufgebrachten aus zwei Gruppen organischer Komponenten gebildeten polymerisierbaren oder kondensierbaren Stoffe von der Halbleiteroberfläche beseitigt.

   Die Temperaturbeständigkeit der Getterschicht liegt bei ungefähr 800 Celsius, d. h. auch bei Dauereinwirkung dieser Temperatur tritt noch keine merkliche Zersetzung ein.

   Als Polymere finden Silikone, Epoxydharze, Polyesterharze wie et,va Terephthalsäureesterlacke und Glyptalharze sowie andere Verwendung, während alsZusatzstoffe vor allem solche organische Verbindungen in Betracht kommen, die mit den Verunreinigungsteilchen starke koordinative Bindungen eingehen.

   Besonders günstige Gettereffekte weisen vier Stoffgruppen auf, die in Verbindung mit den organischen Stoffen der Polymeren aufgebracht sowohl die Ober tlächenreinigung als auch einen gewünschten Schutz überzug erzeugen, nämlich die Abkömmlinge der hydroxylgruppenfreien Anthrachinone, der Phthalocyanine, wie z. B. das metallfreie Phthalocyanin, die Abkömmlinge der Xanthene wie Fluorescein, Fluorescin, Eosin sowie die Azcfarbstoffe, vorzugsweise Pararot usw.

   Das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglicht in einfacher Weise die Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung.

   PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Stabilisierung der Sperreigenschaft von Halbleiterbauelementen durch eine chemophysikalische Oberflächenbehandlung zur Getterung und Konservierung der Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass einer polymerisierbaren und/oder polykondensierbaren organischen Trägersubstanz bis zu 50 Gew.-O/o eines pulverförmigen, organischen, lösbaren, im gelösten Zu stand durch koordinative Bindung getternde Wirkung aufweisenden Zusatzstoffes beigegeben und das so erhaltene Gemisch, gegebenenfalls nach Vorpolymeris a- tion bzw. Vorkondensation, auf die Oberfläche des Halbleiterelementes aufgebracht und die Oberfläche durch Polymerisation bzw.

   Polykondensation der Trägersubstanz mit einem Schutzüberzug überzogen und durch die Getterwirkung des Zusatzstoffes gereinigt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass als Trägersubstanz Silikone, Epoxydharze oder Polyesterharze verwendet werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die polymen- sierbaren und/oder polykondensierbaren mit dem Zu

   satzstoff vermischten Trägersubstanzen vor dem Aufbringen auf die Oberfläche des Halbleiterbauelementes vorpolymerisiert und/oder vorkondensiert werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoffe Stoffe aus der Gruppe der Anthrachinone, der Phthalocyanine, Xanthene und Azofarbstoffe verwendet werden.

   PATENTANSPRUCH II Nach dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestelltes Halbleiterbauelement.