Vorrichtung zur Durchführung des anodischen Behandlungsverfahrens
von Halbleiterkörpern zur Herstellung einer elektrischen Halbleiteranordnung Die
Hauptpatentanmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Halbleiteranordnung,
die einen im wesentlichen einkristallinen Grundkörper mit pn-Übergang, insbesondere
eine Silizium-Gleichrichterscheibe, enthält, auf welchemmetallische Kontakte aufgebracht
worden sind und welcher einem Ätzvorgang unterworfen wird und bei dem die Halbleiteranordnung
im Anschluß an die Ätzung eine Zeitlang in einem wäßrigen, schwachen, aber noch
sauer reagierenden Elektrolyten anodisch behandelt wird, so daß sich an ihrer Oberfläche
durch Oxydation eine isolierende Schutzschicht bildet. Durch die oxydierende Nachbehandlung
wird die Halbleiteranordnung nach der Ätzung gegen atmosphärische Einflüsse, welche
die Gleichrichterkennlinie verschlechtern, weitgehend unempfindlich.Device for carrying out the anodic treatment process
of semiconductor bodies for the production of an electrical semiconductor arrangement Die
Main patent application relates to a method for producing an electrical semiconductor device,
which have an essentially monocrystalline base body with a pn junction, in particular
contains a silicon rectifier disc, on which metallic contacts are applied
have been and which is subjected to an etching process and in which the semiconductor device
after the etching for a while in an aqueous, weak, but still
acidic electrolyte is treated anodically, so that on its surface
forms an insulating protective layer through oxidation. Due to the oxidizing after-treatment
after the etching, the semiconductor device is protected against atmospheric influences, which
worsen the rectifier characteristic, largely insensitive.
Das Halbleiterbauelement kann in einem Elektrolysebad angeordnet sein,
in das weiterhin zwei Platinelektroden als Kathode und Anode eintauchen. Als Elektrolyt
findet eine Borsäurelösung (H, BO"1/H2 0)
Verwendung.The semiconductor component can be arranged in an electrolysis bath into which two platinum electrodes are also immersed as cathode and anode. A boric acid solution (H, BO "1 / H2 0) is used as the electrolyte.
Wie sich bei der Durchführung des Verfahrens zeigte, tritt im Betrieb
eine Verunreinigung des Elektrolyten durch verschlepptem Ätzlösung auf, wenn in
den Elektrolyten ständig neu geätzte Halbleiterbauelemente eingebracht werden. Auch
wenn die Halbleiterbauelemente nach dem Ätzen z. B. mit destilliertem Wasser, abgespült
werden, wird der Elektrolyt doch ständig mit fremden Ionen angereichert, die das
ungestörte Aufwachsen einer Oxydschicht verhindern. Da die Stabilisierung der durch
das Ätzen erreichten verbesserten Kennwerte des Halbleiterbauelementes mit Hilfe
der anodischen Behandlung möglichst unmittelbar nach dem Ätzen vorgenommen werden
soll, tritt sehr schnell der Zeitpunkt ein, in dem das Elektrolysebad so stark verunreinigt
ist, daß es entweder weggeschüttet oder neu aufbereitet werden muß. Dies macht das
Verfahren besonders in der Serienfertigung relativ kostspielig.As it turned out when carrying out the procedure, occurs in operation
contamination of the electrolyte by dragged-out etching solution if in
Newly etched semiconductor components are continuously introduced into the electrolyte. Even
if the semiconductor components after etching z. B. with distilled water, rinsed
the electrolyte is constantly enriched with foreign ions that cause the
Prevent undisturbed growth of an oxide layer. Since the stabilization of the
the etching achieved improved characteristics of the semiconductor component with the help
the anodic treatment should be carried out as soon as possible after the etching
should, the point in time occurs very quickly when the electrolysis bath is so heavily contaminated
is that it must either be thrown away or reprocessed. This does that
Processes are relatively expensive, especially in series production.
Die Erfindung setzt es sich zum Ziel, die verwendete Vorrichtung zum
Ätzen so zu verbessern, daß die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr auftreten.
Sie betrifft also eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung
einer elektrischen Halbleiteranordnung, die einen im wesentlichen einkristallinen
Grundkörper mit pn-überzug, insbesondere eine Silizium-Gleichrichterscheibe, enthält,
auf welchem metallische Kontakte aufgebracht worden sind und welcher einem Ätzvorgang
unterworfen wird, und bei dem die Halbleiteranordnung im Anschluß an die Ätzung
eine Zeitlang in einem wäßrigen, schwachen, aber noch sauer reagierenden Elektrolyten
anodisch behandelt wird, so daß sich an ihrer Oberfläche durch Oxydation eine isolierende
Schutzschicht bildet. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiteranordnung als bipolare Elektrode in einem Elektrolysebad angeordnet
ist und daß sich zwischen der Halbleiteranordnung und der in das Elektrolysebad
eintauchenden Kathode und/oder Anode jeweils ein für die von der geätzten Halbleiteranordnung
eingeschleppten störenden Ionen durchlässiges und sich über den gesamten Querschnitt
des Elektrolyten erstreckendes Diaphragma befindet. Als Diaphragma kann ein Textilgewebe,
z. B. dichtgewebtes Leinen, Verwendung finden. Zweckmäßig kann das zwischen dem
Halbleiterbauelement und der Anode angebrachte Diaphragma eine Anionenaustauschermembran
und das zwischen dem Halbleiterbauelement und der Kathode angebrachte Diaphragma
eine Kationenaustauschennembran sein.The invention has for its object the device used for
To improve etching so that the disadvantages described above no longer occur.
It therefore relates to a device for carrying out the manufacturing method
an electrical semiconductor device having a substantially single crystal
Base body with pn coating, in particular a silicon rectifier disk, contains,
on which metallic contacts have been applied and which an etching process
is subjected, and in which the semiconductor device following the etching
For a while in an aqueous, weak, but still acidic electrolyte
is treated anodically, so that an insulating surface is formed by oxidation
Protective layer forms. According to the invention, this device is characterized in that
that the semiconductor arrangement is arranged as a bipolar electrode in an electrolysis bath
is and that is between the semiconductor device and the in the electrolysis bath
immersing cathode and / or anode each one for the etched semiconductor arrangement
introduced interfering ions permeable and spread over the entire cross-section
of the electrolyte extending diaphragm is located. A textile fabric,
z. B. densely woven linen, find use. This can expediently be between the
Semiconductor component and the anode attached diaphragm an anion exchange membrane
and the diaphragm attached between the semiconductor device and the cathode
be a cation exchange membrane.
Es ist bereits ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen eines einkristallinen
Halbleiterkörpers mit pn-übergang bekanntgeworden, bei dem zwei Elektroden aus Platin
in einen Elektrolyten, z. B. 411/oige Flußsäure, tauchen, der sich in einem säurefesten
Gefäß befindet. In das Gefäß ist eine isolierende Trennwand eingesetzt, die eine
öffnung besitzt, welche durch den Halbleiterkörper abgedeckt wird. Nach
dem
Ätzen kann der Halbleiterkörper eine Zeitlang in einer als Elektrolyt dienenden,
schwachen, wüßrigen Säure, insbesondere Borsäure, anodisch behandelt werden.It is already a method of electrolytic etching of a single crystal
Semiconductor body with pn junction has become known, in which two electrodes made of platinum
into an electrolyte, e.g. B. 411 / o hydrofluoric acid, immersed in an acid-proof
Vessel is located. In the vessel, an insulating partition is used, the one
Has opening which is covered by the semiconductor body. To
to the
The semiconductor body can be etched for a while in an electrolyte
weak, aqueous acid, especially boric acid, are treated anodically.
Die Verwendung von Diaphragmen zur elektrolytischen Entsalzung von
Wasser ist an sich bekannt, ebenso die Verwendung von Ionenaustauschern zu diesem
Zweck.The use of diaphragms for the electrolytic desalination of
Water is known per se, as is the use of ion exchangers for this
Purpose.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Die Zeichnung zeigt die Anordnung im Schnitt. In ein säurefestes Gefäß
G, z. B. aus Polystyrol, in welchem sich der Elektrolyt befindet,
tauchen zwei Platinelektroden Pt, die mit der angegebenen Polung an eine Spannungsquelle
Q angeschlossen werden. Dazwischen steckt eine isolierende Trennwand W, ebenfalls
aus Polystyrol. Diese Trennwand hat eine kreisrunde Öffnung, welche durch das eingesetzte
HalbleiterbauelementH abgedeckt wird. Letzteres besteht aus einer kreisrunden p-leitenden
Siliziumscheibe Si mit beispielsweise durch ein Legierungsverfahren aufgebrachten
Metallkontakten, und zwar mit einem Aluminiumkontakt A 1, der durch ein Molybdänblech
Mo mechanisch verstärkt ist, und mit einer Gold-Antimon-Kontaktelektrode
A ulSb, dem eine n-leitende Zone des Siliziumkristalls vorgelagert ist. Der
pn-übergang ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Seine Schnittlinie mit
der Halbleiteroberfläche, die als »äußere pn-Grenze« bezeichnet wird, zieht sich
als annähernd kreisrunde Linie um die ebenfalls kreisrunde Goldkontaktelektrode
A ulSb in geringem Ab-
stand herum. Die Öffnung der Trennwand W ist
größer als die runde Kontaktelektrode A ulSb und kleiner als die Siliziumscheibe
Si. Eine an der Wand W befestigte federnde Zunge Z, die aus Polyäthylen bestehen
kann, hält das Halbleiterbauelement in einer solchen Stellung fest, daß die Goldseite
der Kathode zugekehrt ist. Da das Halbleiterbauelement nur in der Richtung des eingetragenen
Pfeiles stromdurchlässig ist, kann die Spannungsquelle Q auch eine Wechselspannungsquelle
sein. Zum Auswechseln des Gleichrichters kann die Trennwand W herausgezogen werden.
Für die Serienfertigung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in bzw. an der Trennwand
eine ganze Reihe von Öffnungen und federnden Zungen vorzusehen.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The drawing shows the arrangement in section. In an acid-proof vessel G, e.g. B. made of polystyrene, in which the electrolyte is located, two platinum electrodes Pt immerse, which are connected to a voltage source Q with the specified polarity. In between there is an insulating partition W, also made of polystyrene. This partition wall has a circular opening which is covered by the semiconductor component H used. The latter consists of a circular p-conductive silicon wafer Si with metal contacts applied, for example, by an alloying process, namely with an aluminum contact A 1, which is mechanically reinforced by a molybdenum sheet Mo, and with a gold-antimony contact electrode A ulSb, to which an n- conductive zone of the silicon crystal is upstream. The pn junction is indicated by a dashed line. Its intersection with the semiconductor surface, known as "external pn-border" is called, runs like a nearly circular line around the also circular gold contact electrode A ulSb a small waste standing around. The opening of the partition wall W is larger than the round contact electrode A ulSb and smaller than the silicon wafer Si. A resilient tongue Z, which is fastened to the wall W and which can consist of polyethylene, holds the semiconductor component firmly in such a position that the gold side faces the cathode. Since the semiconductor component is only permeable to current in the direction of the arrow, the voltage source Q can also be an alternating voltage source. The partition W can be pulled out to replace the rectifier. For series production, it has proven to be useful to provide a number of openings and resilient tongues in or on the partition.
Zwischen der Pt-Kathode und der Trennwand W ist ein DiaphragmaD, angeordnet,
das, wie bereits gesagt, eine Kationenaustauschermembran sein kann. Diese kann dadurch
hergestellt werden, daß man Phenolsulfonsäure und Formaldehyd zusammen auf einer
geeigneten Unterlage, z.B. Papier, kondensieren läßt. Anodenseitig ist ein zweites
DiaphragmaD, angeordnet, das eine Anionenaustauschermembran sein kann. Diese kann
durch Kondensation von Polyäthylenimin und Epichlorhydrin auf Papier hergestellt
werden.A diaphragm D is arranged between the Pt cathode and the partition W,
which, as already said, can be a cation exchange membrane. This can thereby
be prepared that you phenolsulfonic acid and formaldehyde together on one
a suitable surface, e.g. paper, to condense. There is a second on the anode side
DiaphragmD, arranged, which can be an anion exchange membrane. This can
produced by condensation of polyethyleneimine and epichlorohydrin on paper
will.
Durch die zwei Diaphragmen D, und D., wird das Elektrolysebad
in drei Räume unterteilt, von denen der mittlere von den störenden Ionen befreit
wird. Dazu ist es zweckmäßig, die zwei Platinelektroden Pt an Spannung zu legen
und dabei die Trennwand W zu entfernen. Dies kann z. B. dann geschehen, wenn die
Halbleiterbauelemente auf der Trennwand gegen neue ausgetauscht werden. Eine Behinderung
des Aufwachsens der Oxydschicht auf der Halbleiteroberfläche tritt nicht mehr ein.
Durch die Verwendung von Ionenaustauschermerabranen läßt sich erreichen, daß die
Selbstreinigung des Bades, z. B. nach längerer Betriebsruhe, schneller vor sich
geht.The electrolysis bath is divided into three rooms by the two diaphragms D and D., from which the interfering ions are freed from the middle one. For this purpose, it is advisable to apply voltage to the two platinum electrodes Pt and to remove the partition W in the process. This can e.g. B. happen when the semiconductor components on the partition are exchanged for new ones. There is no longer any hindrance to the growth of the oxide layer on the semiconductor surface. Through the use of ion exchange merabranen can be achieved that the self-cleaning of the bath, z. B. after a long period of inactivity, is going faster.