DE1085969B - Method and device for the surface treatment of semiconductor components with several electrodes and at least one pn junction - Google Patents
Method and device for the surface treatment of semiconductor components with several electrodes and at least one pn junctionInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiterbauelementen mit mehreren Elektroden und mindestens einem pn-Übergang. The invention relates to a method for the surface treatment of semiconductor components with several electrodes and at least one pn junction.
Es wurde beobachtet, daß bei der Herstellung elektrischer Halbleiterbauelemente mit einkristallinem Halbleiterkörper der Kristallaufbau an der Oberfläche des Halbleiterbauelements durch mechanische Bearbeitung gestört wird. Ferner läßt es sich nicht vermeiden, daß bei der Bearbeitung leitende Verunreinigungen mit der Oberfläche in Berührung kommen und dort haften. Die Gitterstörungen im Kristall sowie die Verunreinigungen an der Oberfläche beeinträchtigen die elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauelements. Beispielsweise wird durch die Gitterstörungen an der Kristalloberfläche der Basisschicht die Rekombinationsmöglichkeit für die Ladungsträger (Elektronen bzw. Defektelektronen) des Emitterstroms erhöht. Die Rekombination bedeutet einen Verlust an Steuerleistung bzw. eine unerwünschte Erhöhung des Basisstroms. Ferner können die Verunreinigungen an den äußeren Grenzen der pn-Übergänge, d. h. an den Stellen, an denen die pn-Übergänge an die Oberfläche des Halbleiterbauelements treten, leitende Brücken bilden und so zu Kurzschlüssen zwischen Emitter bzw. Kollektor und Basis führen.It has been observed that in the manufacture of electrical semiconductor components with single crystal Semiconductor body the crystal structure on the surface of the semiconductor component by mechanical Processing is disturbed. Furthermore, it cannot be avoided that conductive impurities are produced during machining come into contact with the surface and adhere to it. The lattice defects in the crystal as well the impurities on the surface impair the electrical properties of the semiconductor component. For example, the lattice disturbances on the crystal surface of the base layer the possibility of recombination for the charge carriers (electrons or defect electrons) of the Emitter current increased. The recombination means a loss of control power or an undesirable one Increase in the base current. Furthermore, the impurities at the outer boundaries of the pn junctions, d. H. at the points at which the pn junctions on the surface of the semiconductor component step, form conductive bridges and thus short circuits between emitter or collector and base to lead.
Es ist bekannt, diese unigünstigen Auswirkungen wenigstens teilweise dadurch zu vermeiden, daß die Oberfläche der Halbleiterbauelemente geätzt wird und auf diese Weise gewisse Verunreinigungen und Kristallstörungen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers beseitigt werden. Da sich aber bleibende Spuren der zum Ätzen verwendeten Mittel, z. B. an sich bekannter Basen oder Säuren, ebenfalls als leitende Verunreinigungen auswirken können, muß die Entfernung des Ätzmittels mit besonderer Sorgfalt durchgeführt werden. Während hierzu die bekannte Spülung mit mehrfach destilliertem Wasser oder einer anderen neutralen Flüssigkeit nicht immer ausreichend erscheint, wurde mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ein wesentlich besserer Erfolg erzielt. Auch bezüglich der Herabsetzung der Oberflächenrekombination konnte ein höherer Vollkommenheitsgrad erreicht werden als durch Ätzung und Spülung; denn es gelang beispielsweise bei so vorbehandelten Transistorbauelementen, den Stromverstärkungsfaktor nachträglich mit Hilfe der Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung zu verbessern.It is known that these adverse effects can be avoided, at least in part, in that the The surface of the semiconductor components is etched and in this way certain impurities and crystal defects be eliminated on the surface of the semiconductor body. But since there are permanent traces of the means used for etching, e.g. B. per se known bases or acids, also as conductive impurities the removal of the etchant must be carried out with particular care will. While doing this, the well-known rinsing with repeatedly distilled water or another neutral liquid does not always seem sufficient, was carried out with the method according to the invention achieved a much better result. Also with regard to reducing surface recombination a higher degree of perfection could be achieved than by etching and rinsing; because it succeeded For example, in the case of transistor components that have been pretreated in this way, the current amplification factor is subsequently added to improve with the help of the surface treatment according to the invention.
Bei dem Verfahren zur Oberflächenbehandlung wird erfindungsgemäß die Oberfläche des Halbleiterbauelements
einem Dampfstrom ausgesetzt und gleichzeitig das Halbleiterbauelement auf einer unterhalb
der Kondensationstemperatur des Dampfes liegenden Verfahren und Vorrichtung
zur Oberflächenbehandlung
von HalbleiterbauelementenIn the method for surface treatment, according to the invention, the surface of the semiconductor component is exposed to a stream of steam and, at the same time, the semiconductor component is exposed to a method and device that is below the condensation temperature of the steam
for surface treatment
of semiconductor components
mit mehreren Elektroden
und mindestens einem pn-übergangwith multiple electrodes
and at least one pn junction
Anmelder:Applicant:
Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,Corporation,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dipl.-Phys. Reimer Emeis, Ebermannstadt,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Reimer Emeis, Ebermannstadt,
has been named as the inventor
Temperatur gehalten, so daß auf seiner Oberfläche ein Teil des Dampfs kondensiert, und das Kondensat wird während der Dauer der Einwirkung des Dampfstroms laufend entfernt. Bei Verwendung von Wasserdampf ist eine Temperatur von ca. 90° C zweckmäßig. Es hat sich erwiesen, daß dadurch eine wesentliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften des Halbleiterbauelements, und zwar eine Erhöhung der Sperrfähigkeit und ferner bei Leistungstransistoren eine Erhöhung des Stromverstärkungsfaktors erreicht werden kann.Maintained temperature so that some of the steam condenses on its surface, and the condensate is continuously removed for the duration of the action of the steam flow. When using steam a temperature of approx. 90 ° C is appropriate. It has been shown that this is an essential Improvement of the electrical properties of the semiconductor component, namely an increase the blocking capability and, furthermore, in the case of power transistors, an increase in the current amplification factor is achieved can be.
Das Kondensat kann entweder bei genügend hoher Geschwindigkeit des Dampfstroms durch diesen selbst oder auch durch einen zusätzlichen Druckgasstrom von der Oberfläche des Halbleiterelements laufend entfernt werden. Die Kondensationstemperatur kann hierbei z. B. durch einen Metallblock von verhältnismäßig großer Wärmekapazität, auf dem das Halbleiterbauelement gut wärmeleitend befestigt wird und der gegebenenfalls künstlich gekühlt wird, sichergestellt werden. Das Halbleiterbauelement kann auch in Rotation versetzt werden, so daß die Kondensattröpfchen durch Fliehkraft fortgeschleudert werden. In diesem Falle wird das Halbleiterbauelement vorteilhaft auf eine drehbare Metall scheibe, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Metall, so aufgesetzt, daß es au der Metallscheibe gut anliegt und dadurch eine gute Wärmeableitung von der Halbleiteranordnung zur Metallscheibe gewährleistet ist, welch letztere dieThe condensate can either flow through itself at a sufficiently high speed of the steam flow or by an additional flow of pressurized gas from the surface of the semiconductor element removed. The condensation temperature can here, for. B. by a metal block of relatively large thermal capacity on which the semiconductor component is attached with good thermal conductivity and which is possibly artificially cooled, can be ensured. The semiconductor component can also be set in rotation so that the condensate droplets are thrown away by centrifugal force. In this case, the semiconductor component is advantageously on a rotatable metal disk, preferably made of good heat-conducting metal, placed so that it rests well on the metal disc and thereby a good heat dissipation from the semiconductor device to the metal disk is guaranteed, which the latter the
009 568/262009 568/262
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Wärme infolge ihrer schnellen Drehung an die umgebende Luft abgibt.Heat due to its rapid rotation to the surrounding area Gives off air.
Besonders günstig wirkt sich für die Oberflächenbehandlung die Verwendung eines Dampf Stroms aus destilliertem Wasser oder aus reinem Alkohol auf die Betriebseigenschaften des Halbleiterbauelements aus. Um die Spuren der Atzrlüssigkeit einer vorausgegangenen Ätzung zu beseitigen, kann dem Dampf ein Zusatzstoff beigemischt werden, der vorhandene Reste der Ätzflüssigkeit neutralisiert.The use of a steam stream is particularly beneficial for surface treatment distilled water or pure alcohol on the operating properties of the semiconductor component. In order to remove the traces of the etching liquid from a previous etching, the steam can be a Additives are added to neutralize any residues of the etching liquid.
In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele Vorrichtungen, mit denen das Verfahren gemäß der Erfindung in besonders einfacher Weise durchgeführt werden kann, im Schnitt dargestellt. Die Vorrichtung nach Fig. 1 arbeitet mit einem zusätzlichen Preßluft- -trom. bei der Vorrichtung nach Fig. 2 wird die Fliehkraft ausgenutzt.In the drawing, devices with which the method according to FIG Invention can be carried out in a particularly simple manner, shown in section. The device 1 works with an additional compressed air stream. in the device of FIG. 2, the centrifugal force exploited.
Mit der Vorrichtung nach Fig. 1 wird beispielsweise ein Gleichrichterbauelement behandelt, bestehend aus einer p-leitenden Siliziumscheibe 21 mit einer Sperrschicht-Elektrode 22, die durch Einlegieren einer Gold-Antimon-Folie hergestellt sein kann. Auf der Unterseite der Siliziumscheibe befindet sich ein sperrfreier Kontakt 23, der beispielsweise durch Einlegieren einer Aluminiumfolie geschaffen sein kann. Der Gleichrichter ist auf einer Grundplatte 24 z. B. aus Molybdän befestigt. Die Grundplatte ist mit einem Gehäuseunterteil 25 verbunden, das mit einem Gewindeansatz versehen und auf einen ruhenden Metallblock 26. beispielsweise aus Kupfer, aufgeschraubt ist. Der Metallblock 26 kann durch eine nicht dargestellte Einrichtung künstlich gekühlt werden. Mit der Düse 27 kann der Dampfstrom auf die Oberfläche des Halbleiterbauelements gerichtet werden. Mit einer zweiten, inneren Düse 28 kann ein zusätzlicher Druckluftstrom zur schnelleren Entfernung der Kondensattröpfchen zugeführt werden. Die Zuführung der Druckluft kann auch mit einer äußeren oder einer getrennt neben der Dampfdüse angeordneten Düse erfolgen. Die Düsen können beweglich sein.With the device according to FIG. 1, for example, a rectifier component is treated, consisting from a p-conducting silicon wafer 21 with a barrier layer electrode 22, which is made by alloying a gold-antimony foil can be made. There is a on the underside of the silicon wafer Barrier-free contact 23, which can be created, for example, by alloying an aluminum foil. The rectifier is on a base plate 24 z. B. attached from molybdenum. The base plate is with a lower housing part 25 connected, which is provided with a threaded attachment and on a resting metal block 26. For example, made of copper, is screwed on. The metal block 26 can by a not shown Facility to be artificially cooled. With the nozzle 27 the steam flow can be applied to the surface of the semiconductor component are directed. With a second, inner nozzle 28, an additional compressed air flow for faster removal of the condensate droplets. The feeding of the Compressed air can also be supplied with an outer nozzle or a nozzle arranged separately next to the steam nozzle take place. The nozzles can be movable.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, mit der ein Transistor behandelt wird. Dieser hat einen Halbleiterkörper 2, beispielsweise aus p-leitendem Silizium, und auf dessen Unterseite einen Kollektor 3, der beispielsweise durch Einlegieren einer antimonhaltigen Goldfolie hergestellt ist. Auf der Oberseite befinden sich ein ebenso hergestellter ringförmiger Emitter 4 sowie zwei sperrfreie Basiskontakte, ein scheibenförmiger, 5, und ein ringförmiger, 6, welche letztere durch Einlegieren von Aluminiumfolien hergestellt sein können. Der Kollektor 3 bedeckt auch den äußeren Rand des Basiskörpers 2, so daß die Schnittlinien sämflicher pn-Übergänge mit der Oberfläche des Halbleiterbauelements auf dessen Oberseite liegen und dort gemeinsam mit einem Dampfstrahl behandelt werden können. Auf der Unterseite des Halbleiterbauelements ist eine Grundplatte 7, beispielsweise aus !Molybdän, aufgelötet, die ihrerseits am Unterteil 8 eines Transistorgehäuses befestigt ist. Das Gehäuseunterteil 8 ist auf eine umlaufende Welle 10 mit einer Scheibe 9. beispielsweise aus Kupfer, so aufgeschraubt, daß die Grundplatte des Gehäuses auf die Scheibe 9 gepreßt wird und ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. Die Welle 10 kann mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Elektromotors auf hohe Drehzahl gebracht werden. Der Dampfstrom wird mit einer vorzugsweise beweglichen Düse 11 auf die freie Oberfläche des Halbleiterelements gerichtet. Das Kondensat wird mit einer Auffangvorrichtung 12 gesammelt und fließt durch eine öffnung 13 ab.Fig. 2 shows a device with which a transistor is treated. This has a semiconductor body 2, for example made of p-conductive silicon, and on the underside of a collector 3, which is made, for example, by alloying an antimony-containing gold foil is made. On the top there is an annular emitter 4 as well as produced in the same way two lock-free base contacts, one disk-shaped, 5, and one ring-shaped, 6, the latter by alloying can be made of aluminum foils. The collector 3 also covers the outer edge of the Base body 2, so that the lines of intersection of all pn junctions with the surface of the semiconductor component lie on its top and can be treated there together with a steam jet. A base plate 7, for example made of molybdenum, is soldered to the underside of the semiconductor component. which in turn is attached to the lower part 8 of a transistor housing. The lower housing part 8 is on a rotating shaft 10 with a disk 9, for example made of copper, screwed on so that the The base plate of the housing is pressed onto the disc 9 and good heat transfer is ensured. The shaft 10 can be set to high speed by means of an electric motor not shown in the drawing to be brought. The steam stream is applied to the free surface with a preferably movable nozzle 11 of the semiconductor element directed. The condensate is collected with a collecting device 12 and flows off through an opening 13.
Das neue Behandlungsverfahren kann als Zwischenprozeß in einem beliebigen Stadium des Herstellungsverfahrens angewendet werden. Gute Erfolge wurden durch die Anwendung im Anschluß an die Schlußätzung unmittelbar vor dem Verschließen des Gehäuses erreicht.The new treatment process can be used as an intermediate process at any stage of the manufacturing process be applied. Good results were achieved through the application following the final etching reached immediately before closing the housing.
Claims (8)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 036 394;
französische Patentschriften Nr. 1114786, 120 431. 129 942.Considered publications:
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- 1959-09-22 BE BE582909A patent/BE582909A/en unknown
Patent Citations (2)
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Also Published As
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| GB861624A (en) | 1961-02-22 |
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