DE1194064B - Verfahren zum elektrolytischen AEtzen der Ober-flaeche eines mit Legierungselektroden aus einer Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit einem Halbleiterkoerper aus Germanium - Google Patents
Verfahren zum elektrolytischen AEtzen der Ober-flaeche eines mit Legierungselektroden aus einer Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit einem Halbleiterkoerper aus GermaniumInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g 11/02
Nummer;
Aktenzeichen:
Anmeldetag;
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag;
Auslegetag:
T14062 VIII c/21g
28, August 1957
3.Juni 1965
28, August 1957
3.Juni 1965
Es ist ein Verfahren zum Ätzen der Oberfläche eines Halbleiterkörpers eines Halbleiterbauelements,
beispielsweise eines legierten pnp-Transistors, bekannt, bei welchem eine konzentrierte Ätzalkalilösung
verwendet wird, welche 30 % KOH oder 20% NaOH enthält.
Bei diesem Ätzverfahren treten jedoch, wenn das Ätzmittel zum Ätzen der Oberfläche eines legierten
npn-Transistors verwendet wird, Nachteile auf. Die konzentrierte Ätzalkalilösung hat die Eigenschaft,
an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, beispielsweise des Germaniums, zu haften und
besonders die in den ausgeätzten Vertiefungen haftende Lösung durch einfaches Waschen mit
Wasser nicht ohne weiteres herausgewaschen werden kann.
Da Ätzalkali stark hygroskopisch ist, ist das völlige Trocknen des behandelten Halbleiters sehr
schwierig, wenn Ätzalkali an der Oberfläche des Halbleiters haftengeblieben ist. Es läßt sich daher
keine ausreichende Trocknung erzielen, selbst wenn die üblichen wirksamen Trocknungsmaßnahmen, wie
Bestrahlung durch eine Infrarotlampe und Anblasen mit getrockneter Luft oder getrocknetem Stickstoff,
angewendet werden.
Der Emitter und der Kollektor des legierten npn-Transistors wird gewöhnlich aus einer Legierung aus
Blei und Antimon oder einer Legierung aus Blei und Arsen hergestellt. Wenn die Elektrolyse in einer
Ätzalkalilösung unter Verwendung des erwähnten Materials als Anode ausgeführt wird, geht dieses
in Lösung, und es wird die Oberfläche des Materials zu Bleidioxyd umgesetzt. Im Betriebszustand des
npn-Transistors wird eine positive bzw. eine negative Spannung (mehrere Volt bis mehrere zehn Volt)
an den Kollektor bzw. an die Basis gelegt, so daß, wenn in der Nähe der Grenzfläche eine geringe
Menge Alkali und Wasser vorhanden ist, die Elektrolyse derart vor sich geht, daß die Legierung des
Kollektors durch das starke an die Grenzfläche gelegte elektrische Feld durch Korrosion gefährdet
ist. Das Volumen des auf der Anodenseite infolge der Korrosion entstehenden Bleidioxyde ist größer
als dasjenige des ursprünglichen Bleis, wobei das Bleidioxyd elektrisch leitend ist, so daß die feinen
Bleidioxydkristalle aus dem Kollektor heraus durch die Grenzfläche hindurch zur Basisseite wachsen
und dadurch das Kurzschließen der Grenzfläche verursachen. Andererseits lagert sich an der Basisseite
Blei durch Reduktion ab. Dieses abgelagerte Blei wächst ebenfalls, und zwar zur Kollektorseite, und
verursacht das Kurzschließen der Grenzfläche. Der Verfahren zum elektrolytischen Ätzen der Oberfläche
eines mit Legierungselektroden aus einer
Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit
einem Halbleiterkörper aus Germanium
Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit
einem Halbleiterkörper aus Germanium
Anmelder:
Sony Kabushiki Kaisha,
Shinagawa, Tokio (Japan)
Shinagawa, Tokio (Japan)
Vertreter:
Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4
München 22, Widenmayerstr. 4
Als Erfinder benannt:
Akio Amaya, Tokio
Akio Amaya, Tokio
Beanspruchte Priorität;
Japan vom 31. August 1956 (22 575)
nachstehend beschriebene Versuch scheint dies zu bestätigen.
Ein legierter pnp-Transistor, der an seiner Oberfläche
mit Ätzalkali elektrolytisch poliert wurde, wurde unter den folgenden Bedingungen geprüft:
Kollektorspannung., +25 Volt
Emitterstrom , 1 rriA
Prüfzeit 50 Stunden
wobei der Kollektor und die Basis bei neun unter fünfzig Prüfstücken sofort kurzgeschlossen wurden.
Der Sperrstrom des Kollektors der zu beanstandenden Stücke stieg plötzlich auf einen Wert von über
2 mA an, wenn an das Prüfstück während der Dauer von 50 Stunden eine Spannung von 10 V gelegt
wurde.
Es ist "bekannt, bei der Herstellung einer pn-Diode eine chemische Ätzung mit Salpetersäure und
Salzsäure vorzunehmen, um eine merkbare Menge Halbleitermaterial zu entfernen und den in der Nähe
der Oberfläche der Übergangsstelle infolge unterschiedlicher Diffusion erhaltenen Widerstand zu
vergrößern. Bei Verwendung derart starker Säuren besteht die Gefahr, daß nicht nur der Halbleiter geätzt,
sondern auch andere Stoffe stark angegriffen werden.
509 578/283
Es ist auch ein Verfahren zur Behandlung gezogener Germanium-Transistoren bekannt, bei welchem
der Transistor in ein Elektrolytbad getaucht und die Schicht mit p-Leitfähigkeit negativ geladen wird, so
daß sich auf dieser Schicht Metall aus dem Bed niederschlägt, und bei welchem anschließend eine
Ätzung mit Natriumhydroxyd vorgenommen wird. Es ist auch bekannt, für die Messung der Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit
von Proben mit η-Leitfähigkeit und p-Leitfähigkeit diese Proben mit Phosphorsäure zu behandeln. Es ist schließlich
auch bereits ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen der Oberfläche von einfachen Germaniumkristallen bekannt, bei welchem als Elektrolyt eine
Lösung von Phosphorsäure, vorzugsweise in Wasser, verwendet wird. Durch dieses Verfahren werden die
Nachteile der bisher verwendeten geruchsbelästigenden Säuren, wie HNO3 und H2F2, vermieden und
außerdem erreicht, daß nicht nur die durch Schleifen unwirksam gewordenen Oberflächenschichten
abgetragen, sondern auch die Kristalle eine verbesserte Gleichrichtung bewirken.
Diese bekannten Verfahren beziehen sich nicht auf die Ätzung von npn-Germanium-Transistoren.
Bei der Ätzung derartiger Transistoren liegt insofern ein besonderes Problem vor, als der bei diesen Transistoren
verwendete Bleizusatz an der Kollektorelektrode ein elektrolysierbares Oxyd bildet, welches
im Verlauf des Betriebes des Transistors unter dem Einfluß der relativ hohen Kollektorspannung zu der
Verschlechterung der Übergangsschichtverhältnisse an der Basiselektrode führt.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum elektrolytischen Ätzen der Oberfläche eines mit
Legierungselektroden aus einer Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit einem Halbleiterkörper
aus Germanium. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der genannten
Art zu schaffen, mit dem die genannten, speziell bei der Behandlung von npn-Germanium-Transistoren
auftretenden Nachteile vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als
Elektrolyt wäßrige Phosphorsäure, vorzugsweise 25%ige wäßrige Phosphorsäure, verwendet wird.
Vorzugsweise wird der Transistor in den Elektrolyten eingetaucht, und es wird die Ätzspannung der
Basiselektrode über einen Widerstand und der Emitter- und der Kollektorelektrode abwechselnd
über einen Umschalter zugeführt. Die Löslichkeit von Bleiphosphat Pb3 (POJ2 ist sehr gering (beispielsweise
ist eine Löslichkeit bei einer Temperatur von 25° C 2,95-10-4*), so daß eine plötzliche Schädigung
durch Elektrolyse nicht eintreten kann, selbst wenn eine geringe Menge Phosphorsäure in der
Nähe der Grenzfläche verbleibt. Durch die Verwendung eines aus wäßriger Phosphorsäure bestehenden
Elektrolyten läßt sich eine bemerkenswerte Ätzwirkung des Halbleiters, beispielsweise von Germanium, erzielen, jedoch werden die Oberflächen der
anderen Stoffe, wie die im Kollektor und im Emitter So
enthaltene Bleilegierung und Nickel, Kovar und Lötmittel, welche die Leitungsdrähte enthalten, lediglich
geringfügig verfärbt werden und nur eine geringe Menge jedes dieser Metalle in Lösung gehen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung,
welche eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
geeigneten Apparatur im Schnitt zeigt, näher beschrieben.
Beispiel
Folgende Bedingungen sind vorgesehen:
Folgende Bedingungen sind vorgesehen:
Elektrolyt 25%ige wäßrige
Phosphorsäure
Kathode A Platin
Stromstärke 500 bis 800 mA
Einwirkungsdauer dieses Stroms
Kollektorseite 12 Sekunden
Emitterseite 12 Sekunden
Temperatur Raumtemperatur
(15 bis 30° C)
Eine elektrische Vorrichtung! aus einem Halbleiter wird umgekehrt in den in einem Glasbehälter!
befindlichen Elektrolyten getaucht. Über die BasisB fließt ständig ein Vorstrom zwischen 20 und 100 mA
von einer Stromquelle 3 über einen Widerstand 4 von etwa 200 Ohm, während der Emitter E und der
Kollektor C über einen Umschalter 5 mit Strom von der erwähnten Quelle gespeist werden.
Bei der Elektrolyse unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ergab sich, daß
eine plötzliche Schädigung der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung behandelten Prüfstücke selbst
bei Anwendung der gleichen Prüfungen wie bei nach dem üblichen Ätzalkaliverfahren hergestellten Prüfstücken
nicht eintrat.
Claims (3)
1. Verfahren zum elektrolytischen Ätzen der Oberfläche eines mit Legierungselektroden aus
einer Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit einem Halbleiterkörper aus Germanium, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt
wäßrige Phosphorsäure verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine 25°/»ige
wäßrige Phosphorsäure verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in den Elektrolyten
eingetaucht wird und daß die Ätzspannung der Basiselektrode über einen Widerstand und
der Emitter- und der Kollektorelektrode abwechselnd über einen Umschalter zugeführt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 869 718;
britische Patentschrift Nr. 755 276;
französische Patentschrift Nr. 1115 448;
Journ. of Appl. Physics, Bd. 25, 1954, Nr. 5, S. 634 bis 641.
Deutsche Patentschrift Nr. 869 718;
britische Patentschrift Nr. 755 276;
französische Patentschrift Nr. 1115 448;
Journ. of Appl. Physics, Bd. 25, 1954, Nr. 5, S. 634 bis 641.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 578/283 5.65 ® Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2257556 | 1956-08-31 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1194064B true DE1194064B (de) | 1965-06-03 |
Family
ID=12086654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET14062A Pending DE1194064B (de) | 1956-08-31 | 1957-08-28 | Verfahren zum elektrolytischen AEtzen der Ober-flaeche eines mit Legierungselektroden aus einer Bleilegierung versehenen npn-Transistors mit einem Halbleiterkoerper aus Germanium |
Country Status (4)
Country | Link |
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DE (1) | DE1194064B (de) |
GB (1) | GB864621A (de) |
NL (2) | NL111503C (de) |
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NL220082A (de) * | 1956-08-31 | |||
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US3143448A (en) * | 1962-02-21 | 1964-08-04 | Mette Herbert | Photomagnetoelectric cell and method |
US3505132A (en) * | 1967-11-16 | 1970-04-07 | Rca Corp | Method of etching semiconductive devices having lead-containing elements |
JPS51149784A (en) * | 1975-06-17 | 1976-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state light emission device |
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- NL NL220119D patent/NL220119A/xx unknown
- NL NL111503D patent/NL111503C/xx active
-
1957
- 1957-08-14 US US678131A patent/US2890159A/en not_active Expired - Lifetime
- 1957-08-28 DE DET14062A patent/DE1194064B/de active Pending
- 1957-08-30 GB GB27341/57A patent/GB864621A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US2890159A (en) | 1959-06-09 |
NL111503C (de) | |
NL220119A (de) | |
GB864621A (en) | 1961-04-06 |
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