DE1233948B

DE1233948B - Verfahren zur Stabilisierung der elektrischen Kenndaten von Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1233948B
Application number: DEJ18677A
Authority: DE
Inventors: Edmund Wiessler
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1960-09-08
Filing date: 1960-09-08
Publication date: 1967-02-09

Description

Verfahren zur Stabilisierung der elektrischen Kenndaten von Halbleiteranordnungen C Es ist bekannt, daß Halbleiteranordnungen während ihrer Herstellung verschiedenen, teils mechanischen, teils chemischen Bearbeitungsprozessen unterworfen werden. Durch diese Maßnahmen werden Ungleichmäßigkeiten der Halbleiteroberfläche ausgeglichen und Verunreinigungen entfernt. Als chemische Atzmittel. eignen sich für diesen Zweck z. B. Flußsäure, Salpetersäure, Kalilauge oder Gemische dieser Mittel. Es ist auch ein Ätzmittel aus Flußsäure und Wasserstoffsuperoxyd bekannt. Nach der Ätzbehandlung werden die Halbleiteranordnungen gewöhnlich in destilliertem Wasser gespült und anschließend verkappt.
Es hat sich als notwendig erwiesen, die fertigen Bauelemente nach dem Verkappen der Halbleiteranordnungen einer sogenannten Alterungsbehandlung zu unterziehen, um die elektrischen Kenndaten zu stabilisieren. Zu diesem Zweck werden die Bauelemente für längere Zeit einer erhöhten Temperatur ausaesetzt. Es ändern sich dabei die Kenndaten, z. B. der Stromverstärkungsfaktor und der Kollektorruhestrom, teilweise noch recht erheblich in unerwünschtem Sinne, so daß nachträglich noch zahlreiche Ausfälle an fertigen Bauelementen auftreten.
Für diese unerwünschten Erscheinungen sind vermutlich Vorgänge an der Oberfläche des Halbleiterkörpers verantwortlich. Es bilden sich dort Oxydationsschichten aus, durch die Grenzflächenpotentiale entstehen. Kompliziert werden die Erscheinungen noch durch geringe nach den Reinigungsprozessen zurückbleibende Verunreinigungen in Form von kleinen Schmutzteilchen an der Oberfläche oder Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenschicht, die Ursache für die Bildung von Rekombinationszentren sind. Die Vorgänge an der Oberfläche sind sehr verwickelt und schwer zu überblicken.
Es sind zahlreiche Verfahren bekanntgeworden, die das Ziel verfolgen, möglichst stabile Oberflächenverhältnisse bei Halbleiteranordnungen zu schaffen. Häufig versucht man, die Oberfläche besonders rein durch zusätzliche Behandlungen vor dem Einbau herzustellen. Es ist z. B. schon bekannt, die Halbleiteranordnungen nach der üblichen Ätz- und Spül- behandlung in Wasserstoffsuperoxyd zu kochen und dann in destilliertem Wasser zu spülen. Nach einem weiteren Verfahren werden Oxydschichten mehrmals erzeugt und wieder abgetragen, um in ihnen eingeschlossene Verunreinigungen mit zu entfernen. Diese Verfahren bringen alle eine Verbesserung der elektrischen Kenndaten, sind aber teilweise bei der Massenherstellung nur schwer unter Beachtung C el großer Reinheit zu handhaben oder erfordern die Anlage komplizierter Fertigungsvorrichtungen.
Es ist ferner bekannt, bei der Behandlung von Metalloberflächen zur Reinigung, Aufrauhung oder zur Freilegung der Metallstruktur Ultraschall in Verbindung mit Ätz- oder Spülbädern auf Metalloberflächen einwirken zu lassen. In diesen Fällen soll die Ultraschallbehandlung durch eine zusätzliche mechanische Einwirkung die Reinigung der Oberfläche verbessern. An eine Stabilisierung der Metalloberflächen ist bei den bekannten Behandlungsmethoden in Verbindung mit Ultraschall nicht gedacht.
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Stabilisierung der elektrischen Kenndaten von vorwiegend aus Germanium bestehenden Halbleiteranordnungen mit nach dem Legierungsverfahren hergestellten pn-Übergängen, insbesondere von Transistoranordnungen, die nach den üblichen Ätz- und Reinigungsprozessen fertig aufgesockelt zum Einbau in Gehäuse vorliegen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnungen in einer kalten wässerigen Lösung von Wasserstoffsuperoxyd einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt werden.
Es können dazu gleichzeitig zahlreiche aufgesokkelte Transistoranordnungen in ein Bad mit einer 1511/oigen kalten Wasserstoffsuperoxydlösung gegegeben werden. Die Lösung wird aus Perhydrol durch entsprechende Verdünnung mit deionisiertem Wasser hergestellt. In diesem Bad verbleiben die Transistoranordnungen etwa 1 Minute und werden während dieser Zeit mit Ultraschall behandelt, der in einer Ultraschallquelle mit etwa 50 Watt Leistung erzeugt wird. Es sind auch Änderungen in der Zeit und in der Beschallungsenergie möglich. Die ange-£rebenen Werte haben sich jedoch bei der Massen-C herstellung als besonders vorteilhaft erwiesen. Anschließend an diese Behandluna werden die Halbleiteranordnungen in üblicher Weise getrocknet und in Gehäuse eingebaut, ohne daß die Wasserstoffsuperoxydlösung vorher in einem Spülbad entfernt iverden muß.
Besonders überraschend ist die Tatsache, daß sich die elektrischen Kenndaten der Bauelemente, die nach dem Verfahren der Erfindung behandelt werden, entgegen den früheren Erfahrungen während des Alterungsprozesses teilweise verbessern. Messungen der Flalbleiteranordnun-en nach der Behandlung mit Ultraschall in kaltem Wasserstoffsuperoxyd vor dem Einbau in Gehäuse und vor dem Alterungsprozeß haben einen normalen Stromverstärkungsfaktor, aber einen verhältnismäßig schlechten Kollektorruhestrom er,-eben. Nach den. bisherigen Erfahrungen, nach denen sich die Kenndaten während des Alterungsprozesses verschlechtern, hätte es sich daher nicht gelohnt, diese Anordnungen weiter zu verarbeiten. Es hat sich jedoch überraschend herausgestellt, daß die in Gehäuse eingebauten Anordnungen nach einer Alterung von 5 Tagen bei etwa 801 C geringere Kollektorruheströme mit einem normalen Wert, insbesondere gemessen bei offener Basis IC,' bei einem unveränderten Stromverstärkungsfaktor aufweisen. Eine besonders häufige Ursache für den Ausfall von mit bekannten Verfahren behandelten Bauelementen ist aber das Ansteigen des Kollektorruhestromes ic, bei offener Basis.
Eine sichere Deutung der Vorgänge an der Oberfläche der Halbleiteranordnungen, die nach dem C Verfahren der Erfindung behandelt werden, ist wegen ihrer komplexen Natur nur schwer zu geben. Es dürfte wohl aber durch die oxydierende Wirkung der kalten Wasserstoffsuperoxydlösung in Verbindung mit der Ultraschallbehandlung eine besonders stabile Oxydschicht an der Oberfläche ausgebildet werden, deren Gefüge bei der Alterung noch verfestigt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Stabilisierung der elektrischen Kenndaten von vorwiegend aus Germanium bestehenden Halbleiteranordnun-en mit nach dem Legierungsverfahren hergestellten pn-Übergängen, insbesondere von Transistoranordnungen, die nach den üblichen Ätz- und Reinigungsprozessen fertig aufgesockelt zum Einbau in Gehäuse vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnungen in einer kalten wässerigen Lösung von Wasserstoffsuperoxyd einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnungen in einer 1511/oi,-,en Wasserstoff-superoxydlösung min-C destens 1 Minute mit Ultraschall behandelt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Z, Deutsche Patentschrift Nr. 7J3 470; deutsche Patentanmeldung V 941 VI/48d (bekanntgemacht am 10. 1. 1952).