DE1961230C3

DE1961230C3 - Verfahren zum Passivieren eines PN-Übergänge aufweisenden Halbleiterkörpers und Anwendung des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE1961230C3
Application number: DE19691961230
Authority: DE
Inventors: Gary Scott Union Springs N.Y. Sheldon (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-12-09
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1974-09-26
Also published as: IE33405B1; DE1961230A1; IE33405L; DE1961230B2; SE367281B; FR2025718B1; BE742700A; GB1293807A; FR2025718A1

Description

aufgetragen werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß eine große Anzahl von kleinen Halbleiterscheiben gleichzeitig behandelt und mit Glas überzogen werden kann, weist jedoch in verfahrenstechnischer Hinsicht eine Anzahl von Nachteilen auf. Zunächst können durch das Ankleben des Halbleiterkörpers an das Substrat mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffes die einzelnen kleinen Scheiben verunreinigt werden, und außerdem ist ein abschließender Rtinigungsschritt zum Entfernen des Klebstoffes erforderlich. Weiterhin besteht der Nachteil, daß viele Scheiben nach dem Zerschneiden des Halbleiterkörpers vom Substrat abfallen, wenn der Klebstoff nicht gleichförmig verteilt worden ist, auch wenn der große Halbleiterkörper fest mit dem leitenden Substrat verbunden worden war. Weiterhin kann der Halbleiterkörper ersi bzw. nur dann unterteilt werden, wenn er an das Substrat geklebt ist, wodurch die Auswahl der bekannten Unterteilungsmethoden begrenzt ist und insbesondere das Verfahren der sogenannten Doppelätzung, bei dem in den Halbleiterkörper von beiden Breitseiten her gleichzeitig Rillen eingeätzt werden, nicht angewendet werden kann, obwohl sich gerade dieses Verfahren besonders gut dazu eignet, Halbleiterkörper mit abgeschrägten Seitenwänden herzustellen, die beim Betrieb mit hohen Sperrspannungen notwendig sind. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der beschriebenen Glasabscheidung besteht darin, daß die beiliegenden Abschnitte des Metallsubstrats die Glaspartikeln bei der elektrophoretischen Abscheidung stärker anziehen, wodurch das Glas auf dem Metallsubstrat in einer dickeren Schicht als auf den halbleitenden Scheiben abgeschieden wird. Beim späteren Abtrennen der Scheiben muß die Glasschicht dann an ihren dicksten Stellen zerschnitten werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß die über den Übergängen liegenden Glasschichten Bruchstellen und Risse erhalten, durch welche Verunreinigungen eindringen können.

Es ist andererseits nach der britischen Patentschrift 1 024 509 bereits ein Verfahren der eingangs erwähnten Art bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Halbleiterkörper auch zunächst mit Vertiefungen versehen, die die PN-Übergänge freilegen. Zum Abscheiden einer passivierenden Glasschicht sind dann zwei Schritte vorgesehen.

Zunächst wird das Glas beispielsweise in einer wäßrigen Suspecion aufgebracht, und dann wird es mit dem Halbleiterkörper, vorzugsweise bei hoher Temperatur, verschmolzen. Die auf diese Weise gebildeten Glasüberzüge bilden zwar einen guten Schutz für die PN-Ubergänge, sie füHen jedoch die Vertiefungen weitgehend aus, so daß es ebenfalls schwierig ist, eine Halbleiterplatte längs der Vertiefungen in einzelne Plättchen zu zertrennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Abscheiden von Glas auf Flalbleiteroberflächen vött Halbleiterkörpern zu schaffen, wobei das der Passivierung dienende Glas auch beim Zertrennen keine nachteiligen Wirkungen zeigt. Ferner sollen einwandfrei passivierte Halbleiterbauelemente hergestellt werden, die sich gemeinsam in einer Halbleiterplatte herstellen und durch Zierbrechen de·. Platte aus dieser herauslösen lassen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dsdurch gelöst, daß zur Bildung der Vertiefungen ausgewählte Oberflächenbereiche des Halbletterkörpers mit einer elektrisch isolierenden Schutzschicht überzogen werden und der Halbleiterkörper durch die frei bleibenden Oberflächenbereicbe hindurch derart geätzt wird, daß die isolierende Schutzschicht an den Rändern ihrer öffnungen unterhöhlt wird, und daß das Passivierungsmittel in üen Vertiefungen auf elektrophoretischem Wege abgeschieden wird, wobei sich die Glasschicht unmittelbar unter den Rändern der öffnungen der isolierenden Schutzschicht dicker ausbildet als am Boden der Vertiefungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit an beiden Seiten des Halbleiterkörpers anzubringenden Kontakten anwenden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Verwendung der angegebenen Ma&kiemngstechnik auch bereits in Zusammenhang mit dem Einbringen von Glas in entsprechende Vertiefungen eines Halbleiterkörper nach der USA.-Paten* ,chrift 3 407 479 bekannt ist. Es ist jedoch dieser Patentschrift nicht zu entnehmen, daß sich die Maskierungstechnik gerade für das erfindupgsgemäße Verfahren mit meinen verschiedenen Schritten eignet.

Es ist andererseits nach der USA.-Patentschrift 3 278 813 bekannt, ein elektrophoretisches Abscheidungsverfahren zum Aufbringen von passivierenden, glasähnlichen Substanzen auf Halbleiterkörper zu verwenden. Auch diese Patentschrift gibt jedoch keinen Hinweis darauf, daß sich das elektrophoretische Abscheiden gerade für das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen weiter unten noch nebenher erläuterten Vorteilen eignet.

Es ist ferner nach der deutschen Auslegeschrift 1 137 140 und der USA.-Patentschrift 3 300 841 bereits bekannt, daß insbesondere die Schnittfläche eines PN-Übergangs mit der Oberfläche eines Halbleiterkörpers zum Schutz gegen Verunreinigungen durch einen Isolierstoff, beispielsweise Glas, geschützt werden muß. Das Glas wird deshalb an dieser Stelle in besonders großer Dicke aufgebracht.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt sich aus zwei Schritten zusammen, die sich nacheinander in einfacher Weise durchführen lassen. Da die abgeschiedene Passivierungsmittelschicht am Boden der Vertiefungen dünner ist als unmittelbar unter den Rändern der isolierenden Schutzschicht, läßt sich der Halbleiterkörper längs der Vertiefungen ohne weiteres zerbrechen, ohne daß dabei die Passivierungsmittelschicht am Boden der Vertiefungen verletzt wird oder daß das Zerbrechen unnötig erschwert ist. Andererseits sind die zunächst in den Vertiefungen frei liegenden PN-Übergänge mit einer relativ starken Schicht aus Passivierungsmiüel geschützt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht nur iu wenigen Schritten in einfacher Weise durchzuführen, sondern die entstehenden Halbleiterbauelemente sind auch insbesondere an den Stellen, wo ein PN-Übergang die Oberfläche des Halbleiterkörpers schneidet, gc schützt. Die Halbleiterbauelemente sind auf diese Weise einwandfrei passiviert. Sie lassen sich daher auch unl;r erschwerten Betriebsbedingungen einsetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Passivieren sowie seine Anwendung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit an beiden Breitseiten des Halbleiterkörpers alizubringenden Kontakten werden

nachstehend an Hand von Zeichnungen näher er- auf der Oberfläche wachsen lassen, d. h., das für das läutert. Oxid erforderliche Silicium kann vollständig vom

F i g. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Halbleiterkörper geliefert werden. Damit die Oxideinzelnen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens; schicht die Oberflächen des Halbleiterkörpers wirk-Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht 5 sam gegen Ätzmittel schützen und außerdem bei der einer Vorrichtung zur elektrophorctischcn Ab- elektrophoretischen Abscheidung des Passivierungsscheidung; mittels isolieren kann, sollte sie während dieser Vet-

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der fahrcnsschritte mindestens 3000A dick sein. Die F i g. 2; maximale Dicke der Oxidschicht ist nicht kritisch und

Fig. 4 und 5 sind Schnitte durch verschiedene io kann ohne schädliche Wirkungen in weiten Grenzen Halbleiterbauelemente, die nach dem Verfahren verändert werden. Es ist jedoch im allgemeinen ernach der Erfindung erhalten werden; wünscht, die Dicke der Oxidschicht kleiner als

Fig. 6 zeigt in starker Vergrößerung die Grenz- 100000 A zu halten. Bei einer bevorzugten Ausfühfläche zwischen einem Halbleiterkörper und der rungsform werden die Siliciumkörper in eineir Dampf-Passivierungsschicht im Schnitt. 15 atmosphäre von 1100⁰C sechs bis neun Stunden

Bei Halbleiterbauelementen können die eigent- lang oxidiert, damit sich Oxidschichten von 14 000 liehen Halbleiterscheiben, d. h. die elektrisch aktiven bis 20 000 A Dicke bilden.

Elemente, einen Durchmesser von nur wenigen Der Oxidüberzug wird von den Oberflächen des

hundertstel Millimetern aufweisen. Aus diesem Halbleiterkörpers längs eines oder mehrerer Korri-Grunde ist es üblich, zunächst aus gezüchteten Ein- ao dore entfernt, um diejenigen Abschnitte des Halbkristallen Halbleiterkörper herauszuschneiden, die leiterkörpers freizulegen, die geätzt werden sollen, einen größeren Durchmesser als die Halbleiter- Wenn ein einziger Halbleiterkörper in eine Vielzahl scheiben aufweisen, und durch übliche Legierungs- von Halbleiterscheiben unterteilt werden soll, dann und/oder Diffusionsverfahren Verunreinigungen in werden üblicherweise, wie durch den Schritt B in die Halbleiterkörper einzubringen, um in ihnen Über- aj F i g. 1 angedeutet, eine Vielzahl von sich schneidengänge auszubilden. Bei dem erfindungsgemäßen Ver- den bzw. kreuzenden Korridoren ausgebildet, die ein fahren wird als Ausgangselement ein Halbleiterkörper Gitter b*w. Raster bilden. Das Raster kann entweder verwendet, der mindestens einen Übergang aufweist. nur auf einer Breitseite oder auch auf beiden Brät-Der Halbleiterkörper ist vorzugsweise so groß, daß Seiten des Halbleiterkörpers ausgebildet werden, er in eine Vielzahl von Scheiben unterteilt werden 30 Wenn auf beiden Breitseiten Raster ausgebildet werkann, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch den, dann sind diese aufeinander ausgerichtet. Die zur Herstellung relativ großflächiger, für hohe Ströme Oxidschicht wird im Bereich der Korridore abgegeeigneter Bauelemente angewendet werden kann, in streift bzw. entfernt, indem auf diejenigen Bereiche denen die Halbleiterscheibe aus einem einzigen Halb- der Oberfläche, auf denen die Oxidschicht erhalten leiterkörper hergestellt ist. Die verwendeten Halb- 35 bleiben soll, ein Überzug aufgebracht wird und anleiterkörper weisen vorzugsweise zwei parallele Breit- schließend die Oxidschicht mit einem gegenüber dem Seiten auf und sind im Verhältnis zu ihrer Länge und Oxid selektiv wirksamen Ätzmittel entfernt wird. Breite relativ dünn. Beispielsweise werden kreisrunde Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Halbleiterkörper verwendet, die 0,5 mm dick sind Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche des Haibund einen Durchmesser von 12,5 bis 75 mm auf- 40 leiterkörpers mit einer dem Muster des Rasters entweisen. Die Halbleiterkörper können aus irgendeinem sprechenden Maske zu überdecken und auf diejenider bekannten Halbleitermaterialien bestehen und gen Bereiche, die nicht durch die Maske abgedeckt eine einen Übergang bildende Kombination von P-, sind, Wachs aufzubringen. Das in den Korridoren N-, und/oder I-leitenden Zonen aufweisen. Das er- des Rasters befindliche Oxid, das nicht mit Wachs findungsgemäße Verfahrenn läßt sich mit besonderem 45 überzogen ist, wird dann mit einem Atzmittel entVorteil bei der Herstellung von Halbleiterbauele- fernt, das beispielsweise aus Ammoniumfluorid und menten aus Siliciumkörpern anwenden. Flußsäure u. dgl. besteht und selektiv das Oxid an-

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver- greift. Anschließend kann im Bedarfsfall der Wachsfahrens werden die Oberflächen des Halbleiterkör- überzug entfernt werden. Bei einer anderen Ausfühpers zunächst selektiv längs eines oder mehrerer Kor- 50 rungsform wird auf den Oberflächen des Halbleiterridore freigelegt, längs denen sie geätzt werden sol- körpers ein lichtempfindliches Material verteilt., wellen, wodurch gleichzeitig verhindert werden soll, daß ches anschließend derart belichtet wird, daß auf dendie' Hauptabschnitte der Oberflächen des Halbleiter- jenigen Bereichen der Oberfläche, in denen die Oxidkörpers durch das Ätzmittel angegriffen werden. Das schicht erhalten bleiben soll, ein zäher, ätzbeständi-Herstellen der Korridore kann auf verschiedene 55 ger Überzug gebildet wird. Das lichtempfindliche Ma-Weise geschehen. Nach einem bevorzugten Ausfüh- terial wird dann aus den Korridoren herausgespült, rungsbeispiel der Erfindung wird zunächst in einem damit die Oxidschichten innerhalb der Korridore se-Schritt A gemäß F i g. 1 auf allen äußeren Oberflä- lektiv weggeätzt werden können. Nach der selektiven chen des Halbleiterkörpers eine Oxidschicht ausge- Entfernung der Oxidschicht aus den Korridoren des bildet. Besonders geeignet ist hierzu Siliciumdioxid, S₀ Rasters erhält man einen Halbleiterkörper, der in da es sowohl elektrisch isolierend wirkt als auch ge- einem bestimmten, für die nachfolgende Behandlung genüber Ätzmitteln beständig ist. Außerdem bringen erforderlichen Muster mit einer elektrisch isolieren-Siliciumoxide weniger Verunreinigungen in die Halb- den, ätzbeständigen Schutzschicht versehen ist. leiterkörper ein als die Oxide der meisten anderen Der Halbleiterkörper, dessen Oberfläche auf einer

Metalle. Das Siliciumdioxid kann auf den Halbleiter- 65 oder beiden Breitseiten in einem rasterförmige;n Mukörperoberflächen durch bekannte Aufdampfverfah- ster frei liegt, wird in den Korridoren des Rasters bis ren aufgebracht werden. Wenn der Halbleiterkörper zu einer Stelle geätzt, die unterhalb mindestens eines aus Silicium besteht, dann kann man das Oxid auch Überganges liegt. Zum Ätzen des Halbleitermate-

rials können die bekannten Ät/niitiel verwindet werden. Für Siliciumkörper eignet sich ein größerer Anteil an Salpetersäure zusammen mit einem kleineren Anteil an f-IuIA- und vorzugsweise Essigsäure. Die Vertiefung oder Rille, die im Bereich eines Korridors gebildet wird, ist, im Schnitt betrachtet, nicht gleichförmig dick. Jede Rille besitzt in der Mitte des Korridors eine maximale Tiefe und nimmt dann zum Rand des Korridors bzw. zur Oxidschicht hin stetig ab. Die I'olj.'·· davon ist, daß die Oberfläche des Halbleiterkörpes innerhalb einer Rille mit demjenigen (jberuang. lien sie schneidet, einen spitzen Winkel bildet. Hs ist heute bekannt, daß die Sperrspannung in Rückwärtsrichtung, die ohne Durchbruch an den Übergang gelegt werden kann, durch geeignete Wahl des spitzen Schnittwinkels zwischen einem Rand und einem Übergang des Halbleiterkörper wesentlich erhöht wird und hierdurch außerdem bevorzugt nichtschädliche Durchschläge im Inneren des Halbleiterkörpern an Stelle der schädlichen Oberflächcndurchschläge auftreten.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen mit einem einzigen Übergang wird das frei liegende Raster vorzugsweise nur auf einer Breitseite des Halbleiterkörper ausgebildet und dieser daher nur von einer Breitseite her geätzt, obwohl im Bedarfsfall auch gleichzeitig von beiden Breitseiten her geätzt werden könnte. Natürlich würden sich nur die zur einen Breitseite hin offenen Rillen bis zu einer Tiefe unterhalb des Übergangs erstrecken. Halbleiterkörper mit einer Vielzahl von Übergängen können von e^:!icr oder auch von beiden Breitseiten her geätzt werden. Die Auswahl, von welcher Oberfläche her bis unter einen oder mehrere Übergänge geätzt wird, hängt davon ab, ob ein positiv oder negativ abgeschrägter Übergang erwünscht ist und welchen Abstand der oder die Übergänge von jeder Breitseite besitzen, fm Bedarfsfall kann eine zu einer Breitseite hin offene Rille mehr als einen Übergang durchschneiden. Durch Steuerung der Tiefe der Rille im Verhältnis zur Tiefe des Überganges kann der Schnittwinkel zwischen dem Übergang und der inneren Randfläche der Rille leicht gesteuert werden. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß gleichzeitig von beiden Breitseiten her geätzt werden kann.

Um für den weiteren Fabrikationsprozeß einen einzigen Halbleiterkörper zur Verfügung zu haben, wird der Ätzschritt beendet, bevor sich die von der einen Breitseite her eingeätzten Rillen mit den von der gegenüberliegenden Breitseite her eingeätzten Rillen oder mit der gegenüberliegenden Breitseite des Halbleiterkörper schneiden. Der Halbleiterkörper ist in mechanischer Hinsicht längs den Ebenen geschwächt, die sich am tiefsten Punkt der Rillen in axialer Richtung der Rillen erstrecken. Diese Ebenen werden im folgenden als »Spaltebenen« bezeichnet, da der Halbleiterkörper in einem späteren Verfahrensschritt längs dieser Spaltebene in diskrete einzelne Halbleiterscheiben unterteilt wird. Der Halbleiterkörper könnte auch zunächst durch Ätzen oder andere Verfahren vor der Abscheidung der Passivierungsschicht in einzelne Halbleiterscheiben unterteilt werden, doch ginge hierdurch der Vorteil verloren, daß eine Vielzahl von Halbleiterscheiben als einheitlicher Gegenstand behandelt werden kann.

Beim Ätzen eines Halbleiterkörpers greift das Ätzmittel zunächst nur dasjenige Halbleitermaterial an, das in tlen Korridoren liegt, da die Oberflächcnschut/schicht aus Oxid nahezu immun gegen Ätzmittelangriff ist, d. h., das Halbleitermaterial wird im Vergleich zum Oxid mit einer sehr viel größeren Geschwindigkeit entfernt. Aus diesem Grunde werden im Halbleitermaterial Rillen gebildet, während die Oxidschicht an Ort und Stelle bleibt. Nach Ausbildung der Rillen werden jedoch die Seitenwände iler Rillen, die sich von der Oxidschicht an nach inneu neigen, auch etwas angeätzt, wodurch die Rille \erbreitert und die Oxidschicht ausgedehnt wird, d.h.. die Oxidschicht svird auf Grund der Wirkung lies Atzmittels unterhöhlt. Hierdurch entsteht ein Vorsprung aus Oxid, der über das obere Ende der Rille ragt. Dieser über der Rille hängende Oxidvorsprung kann im Einzelfall Vorteile oder auch Nachteile aufweisen. Wenn die über die Rillen ragenden Oxidvorsprünge entfernt werden, ist die Dicke der abgeschiedenen Passivierungsschicht am Boden der Rillen am größten, während sie in Richtung der Schnittlinie der Rillen mit der Oberfläche des Halbleiterkörper stetig abnimmt. Dies ist jedoch für die Passivierung nur günstig, wenn der Übergang eines Halbleiterkörper die Rille an einer Stelle schneidet, die näher dem Boden der Rille als der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt. Es trägt dann nämlich die Dickenänderung der Passivierungsschicht zur Verbesserung der Passivierung des Übergangs bei, da der dickere Abschnitt der Passivierungsschicht in die-

31/ scm Fall den Übergang bedeckt. Wenn der Übergang die Rille dagegen an einer Stelle schneidet, die näher der Oberfläche des Halbleiterkörper als dem Boden der Rille liegt, dann liegt über dem Übergang eine relativ dünne Passivierungsschicht.

;i5 überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Dikkenänderung der Passivierungsschicht im Vergleich zu der beim soeben beschriebenen Verfahren erhaltenen Dickenänderung dadurch umgekehrt werden kann, daß man den überhängenden Oxidvorsprung

während der Abscheidung des Passivierungsmittels in den Rillen stehen läßt. In diesem Fall ist die Passivierungsschicht unmittelbar unterhalb des Oxidvorsprungs am dicksten und wird dann in Richtung der Spaltebene bzw. in Richtung des Rillenbodens stetig

dünner. Dieser Verlauf der Dickenänderung ist besonders bei solchen Halbleiterkörpern von Vorteil, bei denen die Schnittlinie des Übergangs mit der abgeschrägten Rillenwand näher der Breitseite des Halbleiterkörper als einer Spaltebene liegt. Unab-

hängig von der Lage des Übergangs bezüglich der Breitseite bzw. des Rillenbodens besteht aber noch ein weiterer Vorteil darin, daß die Spaltebene die Glasschicht dort schneidet, wo diese am dünnsten ist, und nicht wie im zuerst beschriebenen Fall an der Stelle, wo die Glasschicht am dicksten ist. Bei Verwendung von spröden, leicht brüchigen Passivierungsmitteln, wie beispielsweise Glas, besteht daher kaum noch die Gefahr, daß beim Unterteilen des Halbleiterkörpers in diskrete Scheiben Bruchstellen oder Risse in der Passivierungsschicht ausgebildet werden. Dies ist ein ganz erheblicher Vorteil, weil sich die Wahrscheinlichkeit, daß Verunreinigungen in die Passivierungsschicht eindringen, mit der Zahl der Bruchstellen und Risse, insbesondere im Bereich der Übergänge, erhöht.

Wenn Glas als Passivierungsmittel für Siliciumkörper verwendet wird, dann kann die Qualität, mit welcher der Glasüberzug auf die frei liegenden SiIi-

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ciumoberflächen in dsn Rillen aufgebracht wird, dadurch verbessert werden, daß man die Rillenoberflächen zur Erhöhung ihrer Benetzbarkeit durch Glas einer Vorbehandlung unterzieht. Dies ist in F i g 1 durch den Verfahrensschritt D angedeutet. Der Kontaktwinkel zwischen den Rillen und der Glasschicht kann erniedrigt bzw. die Benetzbarkeit der Rillen kann erhöht werden, indem man vor der Glasablcheidung wc Rillenoberflächeii mit einer dünnen Oxidschicht überzieht. Da bei dem hier beschriebenen Verfahren das Glas durch Elektrophorese in den Rillen abgeschieden wird, muß die Oxidschicht innerhalb der Rillen ausreichend dünn bleiben, damit sie keinen wirksamen elektrischen Isolator darstellt, wie dies für die Oxidschicht auf den ungeätzten Oberflächen des Halbleiterkörpers gilt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bis zu 500 A dicke, auf den Rillenoberflächen gewachsene Oxidschichten ausgebildet werden können, ohne daß die nachfolgende elektrophoretische Abscheidung des Glases schädlich beeinflußt wird. Da diese der Vorbehandlung dienende Oxidierung der Rillenoberflächen wahlweise angewendet werden kann, ist die minimale Dicke der Oxidschicht innerhalb der Rillen nicht kritisch. Die Benetzbarkeit der Rillenwände wird durch Oxydierung auf jeden Fall in gewisser Weise verbessert. Merkliche Verbesserungen der Benetzbarkeit gegenüber Glas erhält man schon bei Oxidschichten, die etwa 25 A und mehr dick sind. Oxidschichten bis zu einer Dicke von etwa lOOA können leicht dadurch erhalten werden, daß man die SiIiciumoberflächen der Rillen mit einem starken Oxydationsmittel, wie beispielsweise konzentrierte Salpetersäure oder Wasserstoffsuperoxid, in Berührung bringt. Eine ausgezeichnete Verbesserung der Benetzbarkeit erhält man dann, wenn man die mit Rillen versehenen Siliciumkörper eine bis zwanzig Minuten lang in kochende konzentrierte Salpetersäure eintaucht.

Die maximale Berührungszeit mit dem Oxydationsmittel ist jedoch nicht kritisch, da die Oxydationsgeschwindigkeit mit zunehmender Dicke der Oxidschicht immer mehr abnimmt. Anstatt die Oxidschicht in den Rillen wachsen zu lassen, kann man das Oxid auch aufdampfen. Beispielsweise kann Siliciumdioxid aufgedampft werden.

Nachdem die Rillen bis zu einer Tiefe unterhalb der Übergänge des Halbleiterkörpers geätzt sind und nachdem wahlweise die Benetzbarkeit verbessert worden ist, wird in allen Rillen gleichzeitig selektiv Glas als Passivierungsmittel durch Elektrophorese »bgeschieden. Dies ist durch den Verfahrensschritt E in F i g. 1 angedeutet. Ein bevorzugtes, Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung wird im folgenden an Hand der F i g. 2 und 3 beschrieben, in denen eine Vorrichtung 100 zur elektrophoretischen Abscheidung dargestellt ist. In einem Behälter 104 befindet sich ein Trägermedium 102, welches das Passivierungsmittel in suspendierter Form enthält. Parallel angeordnete Elektroden 106 und 108 sind durch Befestigungsstäbe 110 mit dem Behälter verankert und elektrisch verbunden. Die Elektroden sind als durchgehende Platten dargestellt, doch können auch Netzelektroden oder andere, Löcher aufweiserh.it Elektrodenformen verwendet werden, wenn die Wanderune des Trägermediums erleichtert werden soll. Am Boden des Behälters ist ein Rührer 128 vorgesehen, mittels dem das Trägermedium gerührt werden kann. Weiterhin ist an den Behälter eine Leitung 130 angeschlossen, mittels der vor und/oder während der Abscheidung ein Aktivator, wie beispielsweise Ammoniak, eingeleitet werden kann. An einander gegenüberliegenden Wänden des Behälters sind Lagerstützen 112 befestigt, die eine drehbare Welle 114 tragen, die gegen die Lagerstützen und den Behälter durch Hülsen 116 aus Isoliermaterial isoliert ist. An der Welle 114 ist — elektrisch leitend — eine Scheibe

ίο 1IR befestigt, an deren Rand — ebenfalls elektrisch leitend -- eine Vielzahl von Befestigungselementen 120 angebracht ist. Damit sich das Passivierungsmitlel auf der Scheibe und den Befestigungselementen nicht abscheidet, sind die äußeren Oberflächen dieser Teile mit einer isolierenden Schicht 122 überzogen. Von den Befestigungselementen ist eine Vielzahl von mit Rillen versehenen Halbleiterkörpern 124 getragen. Der eine Pol einer Gleichspannungsquelie 126 ist über eine Leitung 132 elektrisch mit dem Behälter

»ο verbunden und geerdet, während ihr anderer Pol über eine Leitung 134 mit der Welle 114 elektrisch verbunden ist, die ihrerseits durch die Scheibe und die Befestigungselemente mit den Halbleiterkörpern elektrisch verbunden ist.

»5 Beim Betrieb der Vorrichtung 100 wird zunächst das Trägermedium 112, in dem das Passivierungsmittel suspendiert ist, in den Behälter 104 gegeben und durch den Rührer 128 in Bewegung versetzt. Durch die Leitung 130 kann ein Aktivator eingelassen werden. An den Befestigungselementen 120 werden ein oder mehrere mit Rillen versehene Halbleiterkörper 124 derart befestigt, daß jedes Befestigungselement mit mindestens einer elektrisch nicht isolierten Rille in elektrischem Kontakt steht. Andererseits kann ein kleiner Teil der Oberflächenisolierungsschicht entfernt werden, um den elektrischen Konitakt zwischen dem Halbleiterkörper und dem Befestigungselement sicherzustellen. Anschließend wird die Gleichspannungsquelie 126 eingeschaltet, um zwischen den mit dem Behälter elektrisch verbundenen Elektroden 106 und 108 und den Halbleiterkörperr eine Potentialdifferenz herzustellen. Nach Anlegen der Potentialdifferenz werden die Welle und die Scheibe mit den daran befestigten Halbleiterkörpern rotiert, um die Halbleiterkörper in das Trägermedium einzutauchen. Das Trägermedium, das sich unmittelbar zwischen je einer der mit Rillen versehenen Breitseiten und den am Behälter befestigten Elektroden befindet, befindet sich in einem elektrischen Feld, so daß die geladenen Teilchen des Passivierungsmittels zur selektiven Abscheidung in die Rillen des Halbleiterkörpers wandern. Durch die auf den Breitseiten des Halbleiterkörpers befindlichen Oxidschichten wird verhindert, daß sich auch auf diesen unter Einwirkung des elektrischen Feldes Glas abscheidet. Tn ähnlicher Weise wird durch die äußeren Isolierschichten 122 auf den Befestigungselementen und der Scheibe eine Abscheidung des Passivierungsmittels auf diesen Teilen der Vorrichtung vermieden. Infolgedessen wird das Passivierungsmittel nur dort abgeschieden, wo es notwendig und erwünscht ist. Außerdem kann bei Verwendung einer solchen Vorrichtung das Glas in den auf beiden Breitseiten des Halbleiterkörpers ausgebildeten Rillen abgeschieden werden. Dies ist ein besonderer Vorteil, weil auf diese Weise in den auf beiden Breitseiten des Halbleiterkörners ausgebildeten Rillen gleichzeitig identische Passivierungsschichten aufgebracht werden können. Außerdem können

dii; Pi^sivierungsschichten im Bedarfsfall einzeln dadurch optimalisiert werden, indem man die Abstünde zwischen jeder der Elektroden 106 und 108 uri'.l der gegenüberstehenden Halbleiteroberfläche entsprechend einstellt. Schließlich können die Passivierungsschiehten innerhalb der Rillen dadurch verändert werden, daß nur von der einen Breitseite des Halbleiterkörpers die überhängenden Oxidvorsprünge entfernt werden.

In den meisten Fällen wird die Drehzahl der Scheibe derart eingestellt, daß ein Halbleiterkörper auf seinem Weg durch das Trägermedium in einer Richtung mit der erwünschten Menge an Passiv ierungsmittel überzogen wird. Durch die Bedienungsperson oder eine automatische mechanische Einrichtung können dann, ohne daß die Drehbewegung der Scheibe unterbrochen wird, Halbleiterkörper abgenommen oder neu eingesetzt werden. Wenn nur eine Breitseite der Halbleiterkörper mit Rillen versehen ist, c'ann kann die andere mit dem Behälter verbundene Elektrode, die gegenüber der anderen Breitseite angeordnet ist, weggelassen werden.

Als Passivierungsmittel wird Glas verwendet. Bei dem beschriebenen elektrophoretischen Verfahren können alle üblichen Glaspassivierungsmittel verwendet werden. Vorzugsweise wird ein Glas verwendet, das bezüglich dem Halbleiterkristall ein thermisches Ausdehnungsdifferential von weniger als 5 · 10-* besitzt. Das bedeutet, daß die beobachtete Längenänderung der GIasschioht im Vergleich zu der des Halbleiterkörpers, bezogen auf eine ursprünglich gemessene Einheitslänge, bei irgendeiner Temperatur zwischen den beiden möglichen Grenztemperaturen kleiner als 5 10 ⁴ ist, wenn die ursprüngliche Einheitslänge längs der Oberfläche des Halbleiterkörpers gemessen wird, wenn dieser am oder nahe am Erstarrungspunkt des Glases mit der Glasschicht überzogen wird und anschließend Halbleiterkörper und Glasschicht auf diejenige minimale Grenztemperatur abgekühlt werden, die bei Anwendung des Halbleiterbauelementes, in welches der Halbleiterkörper eingebaut wird, erwartet wird. Das auf diese Weise definierte thermische Ausdehnungsdifferential ist somit das dimensionslose Verhältnis einer Längendifferenz pro Eüiheitslänge. Wenn man das thermische Ausdehnungsdifferential unterhalb 5 10~⁴ und vorzugsweise unterhalb von 1-10' hält, dann bleiben die vom Halbleiterkörper auf die Glasschicht übertragenen thermischen Spannungen minimal, wodurch die Möglichkeit von Rissen, Brüchen oder Splitterungen im Glas auf Grund sofort induzierter Spannungen oder auf Grund von Ermüdungserscheinungen bei thermischen Wechselbeanspruchungen verkleinert wird.

Da die Passivierungsschicht mindestens einen Übergang des Halbleiterkörpers überbrückt, weist das Glas vorzugsweise einen spezifischen Isolierwiderstand von mindestens 10^1(l Ohm/cm auf, damit vermieden wird, daß irgendwelche Leckströme parallel zu dem zu passivierenden Übergang fließen können. Damit die Glasschicht außerdem den hohen Feldstärken widerstehen kann, die bei einer Polung des Übergangs in Sperrichtung, insbesondere bei Gleichrichtern, entwickelt werden, weist sie vorzugsweise eine Durchschlagsfestigkeit von 4000 V/mm und vorzugsweise von mindestens 20 000 V/mm auf, wenn es sich um Halbleiterkörper für Hochspannungsgleichrichter handelt. Wenn der Halbleiterkörper am Rand geeignet abgeschrägt und mit einer Glaspassivierungsschicht versehen ist, dann kön ,en an ihn außerordentlich hohe Sperrspannungen in Rück wärtsrichtung angelegt werden, ohne &M er zerstört wird.

In der folgenden Tabelle sind zwei Beispiele für (llassorten angegeben, welche i'ic bevorzugten Werte des thermischen AusJehnungsdifferentials, der Durchschlagsfestigkeit und des Isolierwiderstandes in aufweisen, die besonders in Verbindung mit Siliciumkörpcrn geeignet sind. Die angegebenen Prozentzahlen bedeuten Gewichtsprozent.

Zusammensetzung	Glassorte 1 (VO	Glassorte 2 (V.)
SiO₂	12,35	9,4
ZnO	65,03	60,0
Al₂O₃	0,06	—
B₂O₃	22,72	25,0
CeO₂	—	3,0
Bi₂O₃	—	0,1
PbO	—	2,0
Sb₂O₃	■—	0,5

Gemäß einer Ausführungsform wird das Glas in feine Teilchen zermahlen und durch ein 400-mcsh-Sieb geleitet. 100 Kubikzentimeter einer Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Isopropanol, Äthylacetat, Methanol, entionisiertem Wasser u. dgl., werden je etwa 5 g des gesiebten Glases zugegeben. Die Suspension wird zunächst mechanisch gerührt und dann etwa 30 Minuten lang einer Ultraschallrührung unterworfen. Anschließend wird die Suspension 30 Minuten lang stehengelassen, erneut 5 Minuten lang gerührt und schließlich 20 Minuten lang stehengelassen. Danach wird die Trägerflüssigkeit mit den suspendierten Glasteilchen von den Teilchen, die sich abgesetzt haben, abgegossen. Zur Herstellung der Suspension von Glas im Trägermedium können auch andere geeignete Verfahren angewendet werden.

Wenn das Trägermedium mit den suspendierten Glaspartikeln in den Behälter gegeben wird, läßt man zur Aktivierung der Lösung Ammoniak durch das Trägermedium perlen. Es wird angenommen, daß das Ammoniak dazu beiträgt, auf die Glaspartikeln eine Oberflächenladung aufzubringen und dadu ^h deren Wanderung im Feld zwischen dem Halbleiterkörper und einer davon beabstandcten Elektrode zu induzieren. Außerdem scheint das Ammoniak die Haftfähigkeit der Glaspartikeln an der Halbleiteroberfläche zu verbessern. Bei Verwendung der bevorzugten Glaspassivierungsmittel, der bevorzugten Träger medien und des Ammoniaks als Aktivator werder die Glaspartikeln positiv aufgeladen, so daü sie zi den Rillen im Halbleiterkörper wandern, die bezug Hch dem Behälter und den über den Behältern ge erdeten Elektroden auf einem negativen Potentia gehalten werden. Wenn man zwischen dem Halb Ieiterkörper und den geerdeten Elektroden eine Pc tentialdifferenz von 100 bis 200 V etwa eine halb

6;; bis fünf Minuten aufrechterhält und den Elektroden abstand auf 2 cm einstellt, dann können Glasübei züge gebildet werden, die an ihrer dicksten Stell 0,0025 bis 0,2 mm dick sind.

Zwischen den einzelnen oben angegebenen Verfahrensscbritten kann der Halbleiterkörper jeweils mit einem inerten Medium, wie beispielsweise entionisiertem Wasser, gewaschen werden. Das Waschen des Halbleiterkörpers während des Pacsivierungsprozesses stellt eine Maßnahme dar, die sicherstellt, daß während des Prozesses keine unerwünschten Verunreinigungen aufgenommen werden. Nachdem der Halbleiterkörper elektrophoretisch mit dem Passivierungsmittel überzogen ist, wird er an der Luft getrocknet. An dieser Stelle ist ein erneutes Waschen unerwünscht, da hierdurch die neugebildete Passivierungsschicht beschädigt werden könnte.

Wenn für die Passivierungsschicht Glas verwendet wird, dann wird der Halbleiterkörper nach dem Trockren vorzugsweise erhitzt, wie es durch den Verfahrenssrhritt F in F i g. 1 angegeben ist. Das Erhitzen dient dazu, die Glasteilchen auf eine Temperatur zu bringen, bei welcher ihre Viskosität so stark abnimmt, daß sie zusammenfließen und eine zusammenhangende, nicht mehr aus einzelnen Teilchen bestehende Masse bilden. Da Glaser im Gegensatz zu kristallinen Materialien keinen ausgeprägten Schmelzpunkt besitzen, sondern eine stetig kleinere Viskosi- :ät erhalten, wenn sie erhöhten Temperaturen unterworfen werden, können für den Erhitzungsvorgang viele verschiedene Temperaturen angewendet werden, selbst wenn es sich um ein und dieselbe Glassortc handelt. Aus diesem Grund ist die Erhitzungstemperatur nicht kritisch, iondern es eignet sich jede Temperatur oberhalb von etwa 630^c C. Die maximale Erhitzungstemperatur ist jedoch mit Sicherheit unterhalb der Schmelztemperatur des halbleitenden Kristalls zu halten, aus dem der Halbleiterkörper besteht, d. h. bei Silicium unterhalb von etwa lOOCP C. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, Halbleiterkörper, die mit Zinksilicoboratglas überzogen sind, 5 Minuten oder langer auf eine Temperatur von 500 bis 615 C vorzuerhitzen, anschließend 5 bis 60 Minuten bei einer Temperatur zwischen 650 und 750° C zu halten und anschließend abkühlen bzw. entspannen zu lassen, indem der Halbleiterkörper mindestens 30 Minuten lang und vorzugsweise mehr als eine Stunde lang auf der Vorerhitzungstemperatur gehalten wird. Die Erhitzungszeiten können erniedrigt werden, wenn etwas höhere Temperaturbereiche angewendet werden, und umgekehrt.

Nachdem der Passivierungsschritt abgeschlossen ist, werden die Halbleiterkörper entlang den Rillen in diskrete Scheiben unterteilt, was durch den Verfahrensschritt G in F i g. 1 angedeutet ist. Die Unterteilung kann durch Sägen, Reißen, Sandblasen oder andere geeignete Verfahren erreicht werden. In den F i g. 4 und 5 sind spezielle Ausführungsbcispiele fi'^:r Halbleiterscheiben dargestellt, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurden. Die in diesen Figuren gezeigten Halbleiterscheiben sind in der Form dargestellt, die sie unmittelbar nach der Unterteilung besitzen.

In F i g. 4 sind Teile zweier identischer Scheiben 500« und 500 6 dargestellt, die aus einem einzigen Halbleiterkörper durch Unterteilung längs einer Rille erhalten sind. Jede Scheibe enthält drei Zonen 502, 504 und 506. Die Zonen 502 und 504 bilden einen Übergang 507 und die Zonen 504 und 506 einen Übergang 508. Die Übergänge stellen Ubergangszoncn zwischen Schichten von unterschiedlichem .spezifischen Widerstand dar, wie es beispielsweise in den Ubergangszonen zwischen Schichten von ungleichem Leitungstyp oder in der Gren^rfläche zwischen Schichten vom gleichen Lei*ungstyp, aber unterschiedlicher Dotierungsstärke der Fall sein kann. Die Zonen 502, 504 und 506 können beispielsweise aus Zoien mit folgenden Leitungstypen bestehen: P⁺-P-N, P-I-N, N-N-P, N-P-N oder P-N-P. Die beiden Breitseiten der Scheiben sind mit isolierenden Schutzschichten 510 und 512 überzogen. Die beiden Scheiber bilden,

ίο obwohl sie gemäß Fig. 4 längs der Spaltebene 514 getrennt sind, sich zu den beiden Breitseiten hin öffnende Rillen 516 und 518, wenn sie noch Teil eines einzigen Halbleiterkörpers sind. Beide Rillen unterhöhlen die an sie angrenzenden Schutzschichten,

welche infolgedessen überhängende Vorspringe 520 aufweisen. Die in den Rillen 516 und 518 legenden Passivierungsschichten 522 und 524 erstrecken sich bis unter diese Vorsprünge. Die Folge hiervon ist, daß die Dickenänderung dieser Passivierungsschichten im Vergleich zu solchen Passivierungsschichten umgekehrt ist. welche ausgebildet wurden, wenn die Vorsprünge vor dem Ausbilden der Passivierungsschichten beseitigt werden. Die Passivierungsschichten sind bei der Ausführungsform nach Fig 4 in der Nähe der Breitseiten, d. h. unmittelbar unte halb den Vorsprängen 520. am dicksten und in der S ialtebene bzw. am Rillenboden am dünnsten. Da diejenigen Ränder der Übergänge, die mit den abgeschrägten Wänden der TJlIe eine Schnittlinie bilden, näher den Breitseiten des Halbleiterkörpers als dem Rillenboden liegen, ist die Umkehr der Dickenänd :rung der Passivierungsschicht von Vorteil, weil der dickste Abschnitt der Passivierungsschicht in unmittelbarer Nähe des an die schräge Wand tretenden Übergangs liegt. Da außerdem die Passivierungssch chten im Bereich der Spaltebene am dünnsten sind wird bei der Unterteilung des ursprünglichen Halbleiterkörpers in einzelne Scheiben der dünnste Teil der Passivierungsschichten zerbrochen. Dies ist eil wesentlicher Vorteil, da die Gefahr, daß währen i der Unterteilung Bruchstellen oder Risse in dei Passivierungsschicht entstehen, durch welche Verunreinigungen eindringen können, insbesondere wenn es sich um ein leicht zerbrechliches Passivierungs mittel wie Glas handelt, sehr klein ist.

In Fig. 5 sind Teile zweier identische- Scheiben 60Oo und 600 b gezeigt, die aus einen einzigen Halbleiterkörper durch Spaltung längs (iner Rille entstanden sind. Jede Scheibe enthält eine Zone 602 vom einen Leitungstyp und eine Zone 60Ί vom entgegengesetzten Leitungstyp, zwischen denen sich ein Übergang 606 befindet. Die beiden Scheiben sind durch Unterteilung eines einzigen Halbleiterkörper längs einer Spaltebene 608 entstanden. Eine isolicrcnde Schutzschicht 610, die ursprünglich eine gesamte Breitseite des Halbleiterkörper bedeckt hat, bedeckt nunmehr eine gesamte Breit: eitc jeder Scheibe. Die auf der entgegengesetzten Breitseite der Scheiben ausgebildete Schutzschicht (ill ließ ursprünglich einen über den Halbleiterkörper erstreckten Korridor frei, durch welchen die Ri Ie 614 geätzt wurde. Innerhalb der Rille ist auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Passivierungsschicht 616 niedergeschlagen, die sich bis unter einen Vorsprung 618 der Schutzschicht 612 erstreckt. Die Passivierungsschicht 616 ist ähnlich den Passivierungsschichtcn 522 und 524 des Ausführungsbeispiels nach F i g. 4 und weist auch die gleichen Vorteile

auf. Die Scheiben 600 α und 600 b zeichnen sich dadurch aus, daß sie aus einem Halbleiterkörper geschnitten sind, welcher nur von einer Breitseite her geätzt worden ist und auf dem nur von einer Breitseite her selektiv eine Passivierungsschicht abgeschie- S den ist.

Die F i g. 6 zeigt ein Merkmal, welches alle Halbleiterscheiben nach F i g. 4 und 5 aufweisen können. Der in F i g. 6 dargestellte Halbleiterkörper 702 ist mit einer Passivierungsschicht 704 aus Glas überzogen und im Schnitt dargestellt. Zwischen dem Halbleiterkörper und der Passivierungsschicht ist eine dünne Oxidschicht 706 angeordnet. Die Oxidschicht ist im Vergleich zur Dicke der Passivierungsschicht sehr dünn und verbessert die Benetzbarkeit des Halbleiterkörpers durch das Glas. Sie ist jedoch ausreichend dünn, so daß sie die elektrophoretische Abscheidung des Glases nicht behindert. Das Oxid kann beim Erhitzungsprozeß teilweise oder ganz mit dem Glas verschmelzen. Die Glaszusammensetzung kann daher derart geändert werden, daft sie das Eindringen des Oxids an oder nahe der Halbleiteroberfläche verhindert.

Um die nach dem erfindunusgemäßen Verfahren hergestellteil Halbleiterscheiben praktisch anwenden zu können, muß auf bekannte Weise noch mindestens ein Teil der Schutzschicht entfernt werden, damit die entgegengesetzten Breitseiten mit elektrischen Kontakten versehen werden können. Die Schutzschichten können hierbei nach dem gleichen Verfahren entfernt werden, welches im Schritt B des erfindungsgemiißen Verfahrens beschrieben worden ist.

Ein vollständiges Halbleiterbauelement kann dadurch hergestellt werden, daß zunächst ein Halbleiterkörper entsprechend dem Verfahren nach F i g. 1 behandelt und dann, wie durch den Verfahrensschritt G angegeben ist, in einzelne Scheiben unterteilt wird, worauf sich die Kontaktierung der Scheiben, die in bekannter Weise erfolgt, anschließt (Schritt // in F i g. 1).

In manchen Fällen kann es auch erwünscht sein, die Schritte C und H umzukehren, d. h. die Kontakte dann anzubringen, wenn die einzelnen Scheiben noch Bestandteil eines einzigen Halbleiterkörpers sind, weil auf diese Weise gleichzeitig eine Vielzahl von Halbleiterscheiben genau kontaktiert werden können. Nachdem die elektrischen Anschlüsse an die Halbleiterscheiben angebracht sind, können die frei liegenden Abschnitte der Halbleiterscheiben, insbesondere im Bereich der Passivierungsschichten, mit einer nachgiebigen Kapsel umgeben werden. Dies ist durch den Verfahrensschritt / in F · g. 1 angedeutet. Je nach der Art des Kapselmaterials kann dieses gehartet oder in anderer Weise behandelt werden, um es an Ort und Stelle erstarren zu lassen. Wenn beispielsweise ein elastomeres Polysiloxanharz oder Gummi verwendet wird, dann kann man dieses schon dadurch erstarren lassen oder vulkanisieren, daß man es hei Zimmertemperatur oder leicht erhöhter Temperatur stehen laut. An Stelle von Siliconkautschuk können auch andere Kapselmaterialien, wie Bentonit, Siliconfett usw.. verwendet werden, doch sind diese nicht s:) vorteilhaft. Wenn das Kapsclmateria! richtig festsitzt, wird ein Gehäuse des Halbleiterbauelements aufgeformt, wie durch den Schritt J in Fig. 1 angedeutet ist. Die Gehäuse werden vorzugsweise durch Spritzguß hergestellt, obwohl auch andere Verfahren ancewendet werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 409 639/289

Claims

1 V 2 den Rillen abgeschieden wird, daß das Glas erPatentansprüche: hitzt wird und daß der Halbleiterkörper anschließend längs der Rillen in einzelne Halbleiter-

1. Verfahren zum Passivieren eines PN-Über- scheiben zerteilt wird.

gänge aufweisenden Halbleiterkörpers, bei dem 5 8. Anwendung des Verfahrens nach den Anzunächst in dem Halbleiterkörper durch selek- Sprüchen 1 bis 7 zur Herstellung eines Halbleitertives Ätzen Vertiefungen gebildet werden, die bauelemente mit an beiden Breitseiten des Halbsich bis unterhalb mindestens eines Überganges leiterkörpers anzubringenden Kontakten,
erstrecken, und bei dem dann in den Vertiefungen
Glas als Passivierungsmittel für die Übergänge io

in solcher Menge abgeschieden wird, daß es die

Vertiefungen nicht vollends auffüllt, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vertiefungen (516, 518; 614) ausgewählte Ober- Die Erfindiuig befaßt sictt mit einem Verfahren flächenbereiche des HaJbleiterkörpers (500 a, 15 zum Passivieren eines PN-Übergänge aufweisenden 5006; 600a, 600 ύ) mit einer elektrisch isolieren- Halbleiterkörpers, bei dem zunächst in dem HaIbden Schutzschicht (510, 512; 610, 612) über- leiterkörper durch selektives Ätzen Vertiefungen gezogen werden und der Halbleiterkörper durch die bildet werden, die sich bis unterhalb mindestens eines frei bleibenden Oberflächenbereiche hindurch Übergangs erstrecken, und bei dem dann in den Verderart geätzt wird, daß die isolierende Schutz- 20 tiefungen Glas als Passivierungsmifiel für die Überschicht an den Rändern (520; 618) ihrer öSnun- gänge in solcher Menge abgeschieden wird, daß es gen unterhöhlt wird, und daß das Passivierungs- die Vertiefungen nicht vollends auffüllt,
mittel in den Vertiefungen auf elektrophore- Die Erfindung befaßt sich femer mit der Anwenlischem Wege abgeschieden wird, wobei sich die dung eines derartigen Verfahrens zur Herstel-Glasschicht (522, 524; 616) unmittelbar unter 23 lung von Halbleiterbauelementen mit an beiden den Rändern der öffnungen der isolierenden Breitseiten des Halbleiterkörpers anzubringenden Schutzschicht dicker ausbildet als am Boden der Kontakten.
Vertiefungen. Bei PN-Übergänge aufweisenden Halbleiterbau-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- elementen ist ganz besonders eine Passivierung der kennzeichnet, daß vor der elektrophoretischen 30 Oberfläche notwendig, damit, sich die elektrischen Abscheidung des Passivierungsmittels die einge- Eigenschaften der Halbleiterbauelemente nicht ätzten V. rtiefungen (516, 518; 614) zur Verbes- ändern.

serung ihrer Benetzbarkeit chemisch vorbehan- Bei der Fabrikation von elektrischen Schaltungs-

delt werden. anordnungen, die Halbleiterbauelemente mit PN-

3. Verfahren nach Ansiruch 2, dadurch ge- 35 Übergängen wie beispielsweise Dioden, Transistoren, kennzeichnet, daß die chemische Behandlung Thyristoren, Triacs usw. enthalten, können nämlich darin besteht, daß die eingeätzten Vertiefungen die elektrischen Eigenschaften der Halbleiterbauele- {516, 518; 614) mit einer dünnen Oxidschicht mente durch kleinste Mengen von Verunreinigungen überzogen werden. schädlich beeinflußt werden. Halbleiterbauelemente

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch 40 werden daher sogar gegen dh; geringen Mengen an gekennzeichnet, daß die eingeätzten Vertiefungen Verunreinigungen geschützt, die sich in der Luft (516, 518; 614) als Rillen ausgebildet werden. befinden. Besonders empfindlich gegenüber Verun-

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- reinigungen sind Halbleiterbauelemente an denjenikennzeichnet, daß bei Verwendung von Silicium gen Stellen, wo ihre Übergänge an die Oberfläche des als Halbleitermaterial die eingeätzten Rillen mit 45 Halbleiterkörpers treten.

einem Silicium oxydierenden Mittel in Berührung Es ist darüber hinaus heute üblich, Halbleiterbau-

gebracht werden. elemente mit hermetisch abgedichteten Gehäusen zu

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- umgeben, wozu auch bereits Preßkörper entwickelt kennzeichnet, daß man die Oxidschicht in den wurden, die gegenüber Verunreinigungen wie Luft Rillen bis zu einer Dicke von weniger als 500 A 5" und Feuchtigkeit nahezu undurchlässig sind. Diese aufwachsen läßt. hermetisch abgedichteten Gehäuse reichen jedoch

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 nicht aus, die Halbleiterbauelemente vollständig zu bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden schützen. Um insbesondere die Übergänge der HaIb-Breitseiten des Halbleiterkörpers unter Ausspa- ieiterkörper noch besser zu schützen und zu passirung von sich schneidenden streifenförmigen 55 vieren, werden ihre Randzonen zumindest dort, wo Oberflächenbereichen mit der elektrisch isolieren- die Übergänge an die Oberfläche treten, mit Glasden Schutzschicht überzogen werden, wobei die überzügen versehen.

auf den einander gegenüberliegenden Breitseiten Nachteilig wäre es, die Halbleiterkörper einzeln

Vorgesehenen streifenförmigen Oberflächen- mit Glas zu passivieren. Infolgedessen wird zur bereiche gegeneinander ausgerichtet sind, daß der 6<> gleichzeitigen Passivierung einer Vielzahl von HaIb-Halbleiterkörper längs der frei liegenden streifen- leiterkörpern zunächst ein einziger großer Halbleiterförmigen Oberflächenbereiche unter Bildung von körper mit einem Übergang hergestellt, dessen eine gegeneinander ausgerichteten Rillen derart geätzt Breitseite oder Hauptfläche mittels eines elektrisch wird, daß sich zumindest die Rillen, die sich nach leitenden Klebstoffes an ein metallisches Substrat einer der Breitseiten öffnen, bis zu einer Tiefe 65 geklebt wird und der dann in eine Vielzahl von unterhalb mindestens eines PN-Übergangs er- kleinen Scheiben zerschnitten wird. Auf die frei strecken, daß anschließend das Glas an beiden liegenden Randabschnitte der Übergänge kann das Breitseiten des Halbleiterkörpers gleichzeitig in Glas dann durch elektrophoretische Abscheidung