DE1040134B

DE1040134B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit Halbleiterkoerpern mit p-n-UEbergang

Info

Publication number: DE1040134B
Application number: DES50989A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Pichl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-10-25
Filing date: 1956-10-25
Publication date: 1958-10-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit Halbleiterkörpern mit p-n-Übergang Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, insbesondere auf der Basis von Germanium oder Silicium, mit p-n-Übergang, die z. B. als Flächengleichrichter, als Flächentransistor oder als Fotozellen verwendet werden sollen, ist es wichtig, daß der p-n-Übergang möglichst frei von Oberflächenstörungen erzeugt wird, die in unerwünschter Weise einen Sperrstrom über den p-n-Übergang begünstigen können. Um dieses Ziel zu erreichen, ist bekanntgeworden, nach der Fertigstellung des Halbleiters mit seinem p-n-Übergang zunächst eine Oberflächenätzung durchzuführen, durch welche aal der Stelle des p-n-Überganges Halbleitermaterial abgetragen wird. Nach diesem Abtragungsprozeß wird an der p-n-Übergangsstelle für die Erzeugung einer den p-n-Übergang gegen die Umgebung abschließenden Schutzschicht eine anodische Oxydation der Halbleiteranordnung durchgeführt. Für die Durchführung dieser anodischen Oxydation ist bekanntgeworden, als Elektrolyt eine Säurelösung, z. B. Borsäure, zu verwenden. Die dabei erzeugten Schutzschichten sind jedoch nicht so dicht, daß sie einen völligen Abschluß des p-n-Überganges gegen atmosphärische Einflüsse sichern können. Das ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß die Feldstärke in dem noch relativ gut leitenden Elektrolyten nicht hoch genug gewählt werden kann, weil sonst die den Etektrolyten durchfließenden Ströme zu groß werden würden. Große Ströme ergeben aber erfahrungsgemäß einen mehr porösen. Aufbau der Oxydschicht. Es wäre daher erwünscht, mit relativ kleinen Strömen beim Oxydationsprozeß arbeiten zu können und gleichzeitig trotzdem hohe Spannungen an die elektrolytische Zelle anlegen zu können, damit sich eine hohe Feldstärke in dem Elektrolyten nahe dem anodisch zu oxydierenden Körper ergibt. Kann nämlich eine solche hohe Feldstärke benutzt werden, so ergibt sich, wie die Erfahrung gelehrt hat, ein sehr dichtes Gefüge der Oxydschicht, welche den p-n-Übergang schützend abdeckt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich diese Wirkung in vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen, insbesondere auf der Basis von Germanium oder Silicium, mit p-n-Übergang erreichen läßt. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit Halbleiterkörpern mit p-n-Übergang, bei welchen eine chemische Ätzung des Halbleiterkörpers an dem p-n-Übergang und im Anschluß daran ein anodischer Oxydationsprozeß an dem p-n-Übergang durchgeführt wird. Erfindungsgemäß wird als Elektrolyt bei der Durchführung des anodischen Oxydationsprozesses ein von Fremdstoffen freies destilliertes Wasser mit einem pH-Wert von nahe 7 benutzt. Das destillierte Wasser wird vorzugsweise durch mehrfache Destillation in Quarzgefäßen hergestellt.
Bei der Durchführung einer solchen anodischen Oxydation hat sich nun weiterhin gezeigt, daß sich an der Anode, an welcher sich der zu ätzende Körper, also der Halbleiter mit seinem p-n-Übergang, befindet, Gasbläschen bilden. Diese behindern die ungestörte Ausbildung der Oxydschicht, so daß es zu einer Ungleichmäßigkeit in der Ausbildung der Oxydschicht kommen kann, wenn nicht gleichzeitig dafür Sorge getragen wird, daß die angelagerten Gasbläschen. mindestens in gewissen Zeitabständen wieder entfernt werden. Zur Beseitigung dieser Gasbläschen kann entweder im einfachsten Falle ein mechanischer Prozeß benutzt werden nach Art eines Bürstprozesses. Als zweckmäßiger hat sich in weiterer Ausbildung der Erfindung ergeben, einen Gasstrom aus einem neutralen Gas zu benutzen, mit welchem diejenige Fläche entweder kontinuierlich, in gewissen Zeitabständen oder intermittierend bespült wird, an welcher die anodische Oxydation stattfinden soll. Als neutrales Gas kann dabei beispielsweise Stickstoff Benutzt werden. Geeignet für diese Zwecke würde beispielsweise auch gasförmiger Wasserstoff sein oder ein Edelgas, wie Argon: An Stelle einer Gasstromspülung kann auch eine Flüssigkeitsstromspülung für die Beseitigung der Gasblasen an der Fläche des Halbleiterelementes benutzt werden, wo die anodische Oxydation stattfindet. Als eine solche Flüssigkeit würde unmittelbar die gleiche Flüssigkeit geeignet sein, wie sie als Elektrolyt in dein Gefäß benutzt wird. Ein solcher Flüssigkeitsstroin könnte also durch eine :ntsprechende Spüleinrichtung, wie sie für den-Gasstrom angegeben ist, in das Gefäß hinein und gegen die anodisch zu oxydierende Fläche geschickt werden. Einfacher ist die Lösung, in dem Elektrolyten gegenüber der anodisch zu oxydierenden Fläche ein geeignetes Förderorgan anzuordnen, welches unmittelbar einen Flüssigkeitsstrom aus dem Elektrolyten gegen die anodisch zu oxydierende Oberfläche des Halbleiters erzeugt.
Eine beispielsweise Anordnung für die Anwendung der Erfindung veranschaulicht die Zeichnung. In dieser bezeichnet 1 das Gefäß mit dem Elektrolyten 2. welcher aus in der angegebenen Weise reinem destilliertem Wasser besteht. 3 bzw. 4 bezeichnen die positive bzw. negative in den Elektrolyten eintatichende Elektrode des Systems, an welche eine entsprechende Gleichspannung, gegebenenfalls eine pulsierende Gleichspannung oder unsymmetrische Wechselspannung, angelegt wird. In der Mitte des Gefäßes ist eine isolierende Trennwand 5 angeordnet, welche mit einer Aussparung 6 versehen ist. Hinter dieser Aussparung 6 ist mittels der Feder 8 die Halbleiteranordnung 7 gehalten. Diese besteht aus Silicium als Halbleiterkörper mit je einer durch einen Legierungsvorgang mit Aluminium und einer durch einen Legierungsvorgang mit einer Gold-Antimon-Legierung dotierten Zone. Die Aluminiumseite ist der positiven Elektrode 3 zugewandt, die Gold-Antimon-Seite der negativen Elektrode 4. Die Halbleiteranordnung 7 ist derart gehalten, daß die Trennwand 5 einen den p-n-Übergang an der Halbleiteranordnung 7 umschließenden Teil abdeckt. Hierdurch liegt eine Anordnung vor, bei welcher im linken Teil des Gefäßes ein Stromübergang von der Elektrode 3 über den Elektrolyten 2 an den Körper der Halbleiteranordnung 7 stattfindet. Im rechten Teil des Gefäßes fließt der Strom von der Halbleiteranordnung 7 über den Elektrolyten 2 zur Elektrode 4. Bei diesem Stromdurchgang entsteht im rechten Teil des Gefäßes in dem Elektrolyten eine Ionenwanderung zur Halbleiteranordnung und zur Elektrode 4, und zwar in der Weise, daß sich H-Ionen an der Elektrode 4 abscheiden, während die O H-Ionen zum Halbleiterelement 7 wandern und dort nach ihrer Entladung die Oxydschicht an dem p-n-Übergang aufbauen, so daß der p-n-Übergang nach außen durch eine Schutzschicht abgedeckt wird. In den rechten Gefäßteil ist außerdem noch eine Gaszuleitung 10 eingeführt, die in dem Gefäß in einer Düse 9 endet, aus welcher der Gasstrom ausgeblasen wird. Wie bereits angeführt, kann für diese Zwecke z. B. Stickstoff benutzt werden. Dieser Stickstoff wird aus der Düse an die Stellen der Halbleiteranordnung 7 geblasen, an denen die anodische Oxydation vor sich gehen soll, so daß durch diesen Stickstoffstrom eventuell sich an der p-n-Übergangsstelle ansetzende Gasbläschen beseitigt werden, welche sonst zu einer Behinderung des Entstehens einer gleichmäßigen Oxydschicht führen würden.
An die Stelle der Spülung mittels eines Gasstromes kann, wie bereits oben erwähnt. auch die Spülung mittels eines Flüssigkeitsstromes treten. In dem Ausführungsbeispiel ist hierfür ein Flügelrad 11 angedeutet, welches über eine Welle 12 angetrieben wird und bei seinem Antrieb kontinuierlich oder intermittierend einen Strom des Elektrolyten gegen die an einem Halbleiterelement für die anodische Oxydation zu behandelnde Fläche fördert.
Durch die Anwendung der Erfindung gelang es, gegenüber der Benutzung eines Borsäure-Elektrolyten. statt wie bei diesem mit einer angelegten Spannung von 200 Volt, welche einen Strom von 10 mA ergab, nunmehr mit einer Spannung von etwa 400 Volt oder mehr zu arbeiten. wobei sich dann nur noch ein Strom von etwa 4 mA ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit Halbleiterkörpern mit p-n-Übergang, bei welchen eine chemische Ätzung des Halbleiterkörpers an dem p-n-Übergang und im Anschluß daran ein anodischer Oxydationsprozeß an dem p-n-Übergang durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet. daß als. Elektrolyt bei der Durchführung des anodischen Oxydationsprozesses ein von Fremdstoffen freies destilliertes Wasser mit einem PH-Wert nahe 7 benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Durchführung des anodisch en Oxydationsprozesses gegen die Halbleiteroberfläche, an welcher die anodische Oxydation durchgeführt wird, gleichzeitig ein Spülstrom geschickt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spülung ein neutrales Gas benutzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spülung unmittelbar die Flüssigkeit des Elektrolyten putzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 619 414; Das Elektron, Bd. 5, 1951l1952, Heft 13l14, S. 429 bis 439; Zeitschrift für Elektroclieneie, Bd. 58, 1954, Nr.
5, S. 283 bis 321.