DE2655803C2 - Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes - Google Patents

Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes

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DE2655803C2
DE2655803C2 DE19762655803 DE2655803A DE2655803C2 DE 2655803 C2 DE2655803 C2 DE 2655803C2 DE 19762655803 DE19762655803 DE 19762655803 DE 2655803 A DE2655803 A DE 2655803A DE 2655803 C2 DE2655803 C2 DE 2655803C2
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Description

gewählten Gases findet durch den Film an die Umgebung statt. Element und Film werden dann auf einen tieferen Temperaturbereich abgekühlt, um die undurchlässigen Eigenschaften des Films aus polymerem Material wieder herzustellen. Das polymere Material ist ausgewählt aus einem Reaktionsprodukt eines siliziumfreien organischen Oiamins, eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids und eines Polysiloxans, und es hat wiederkehrende Einheiten der folgenden Strukturformel:
—-Q —N
R"
mit von 5 bis 50 Mol-% interkondensierter struktureller Einheiten der Formel
Γ O O 1
•N
R"
N-R-
R'
Si-O
R'
R'
-Si-R
R'
J-
worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R' ein einwertiger KohlenwasserstofTrest, R" ein vierwertiger organischer Rest, Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert größer als 0 und mund ι ganzen Zahlen größer als I sind, die einander gleich sein können.
Ein bevorzugtes Material ist das Reaktionsprodukt von Methylendianilin, Benzophenontetracarbonsäure und Bis(^aminopropyl)tetramethyldisiloxan. Ausgezeichnete Ergebnisse werden erhalten, wenn das molare Verhältnis von Methylendianilin zu Bis^-aminopropyOtetramethyldisiloxan 70 : 30 beträgt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren Fig. I und 2 Seitenansichten teilweise im Schnitt eines mit dem beansnruchten Verfahren behandelten Hslblcitcrclc-mcntes dargestellt sind.
In F i g. I ist ein Halbleiterelement IO mit einem Körper 12 aus Halbleitermaterial gezeigt. Der Körper 12 ist auf geeignete Weise zubereitet worden, z. B. durch Polieren und Läppen der beiden gegenüberliegenden Oberflächen 14 und 16 bis zur Parallelität. Der Körper 12 weist zwei oder mehr Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und einen pn-übergang auf, der durch die aneinanderstoßenden Oberflächen jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet wird. Der Endteil mindestens eines pn-Überganges liegt in einer Oberfläche des Korpers 12 frei. Der Körper 12 besteht aus einem geeigneten Halbleitermaterial, wie Silizium, Siliziumcarbid, Germanium, Verbindungen von Elementen der Gruppe II und der Gruppe Vl und Verbindungen der Gruppe III und der Gruppe V des Periodensystems der Elemente.
Im folgenden wird lediglich zur Beschreibung der Erfindung davon ausgegangen, daß der Körper 12 aus Silizium besteht und fünf Regionen abwechselnd entgegengesetzter Leitfähigkeit aufweist sowie vier pn-Übergänge. Ein derart aufgebautes Element 10 kann als Thyristor wirken. Der Körper 12 weist daher Regionen 18 und 20 mit p-Leitfähigkeit, eine Region 19 mit p-Leitfähigkeit sowie Regionen 22.24 und 26 mit n-Leitfähigkeit auf. Die pn-Übcrgänge 28, 30, 32 und 34 sind durch die gegeneinanderstoßenden Oberflächen der jeweiligen Paare von Regionen 18 und 22,22 und 20,20 und 24 und 20 und 26 entgegengesetzten Leitfähigkeitstypsgebildet.
Ein Mittel zur Unterstützung der Kontrolle des Oberflächenfeldes auf einem solchen gesteuerten Gleichrichter besteht in der Konturierung der Seitenoberfläche 36, nachdem man den teilweise beabeiteten Körper 12 auf einem großflächigen Kontakt oder einer Halteelektrode 38 mittels einer Schicht 40 aus einem geeigneten Ohmschen Lot befestigt hat. Die elektrischen Kontakte 42 und 44 werden dann an den entsprechenden Regionen 24 und 26 befestigt. Wie dargestellt, führt das Konturieren der Oberfläche 36 zu der bekannten »Doppelkegel-Oberfläche.
In F i g. 2 ist ein Halbleiterelement 50 mit einer doppelt positiven Kegelkonfiguration zum Kontrollieren des Oberflächenfeldes dargestellt. Alle mit gleichen Bezugszahlen versehenen Teile entsprechen denen des Elementes 10 der F ig. 1, und sie funktionieren auch in gleicher Weise. Das Element 50 wirkt in der dargestellten Konfiguration als Thyristor.
Unabhängig von dem zur Kontrolle des Oberflächenfeldes benutzten Verfahren sind ausgewählte Endteile mindestens einiger der pn-Übergänge an der Oberfläche des Körpers 12 freigelegt. Es ist daher notwendig, ein geeignetes Materia! aufzubringen, urn die freigelegten Endteile der pn-Übergänge zu schützen.
Eine Schicht 46 aus einem schützenden Überzugsmaterial ist auf mindestens die Oberfläche 36 und den freigelegten Endteil mindestens der pn-Übergänge 28 und 30 aufgebracht. Es ist erwünscht, daß das Materia! der
Schicht 46 an der Oberfläche 36 ebenso wie am Material der Schicht 44 und dem Kontakt oder der Stützelektrode 38 haftet. Das Material der Schicht 46 muß als ein Material mit variabler Gaspermeabilität bzw. Gasdurchlässigkeit wirken, damit es den erhöhten Temperaturen für längere Zeit widersteht, die notwendig ist, um die ausgewählten Obflrflächenbereiche des Elementes 10 mit einem besonderen Gas zu behandeln. Außerdem muß das Material der Schicht bei der erhöhten Temperatur in der Gasbehandlung durchlässig sein, das heißt es muß als Membran wirken und den Durchgang ausgewählter Gase durch die Schicht 46 zu den Oberflächen des Elementes 10 und von der Oberfläche durch die Schicht 46 gestatten. Außerdem muß das Material der Schicht 46 bei 'jer ausgewählten Temperatur ausreichend porös sein, damit andere gasförmige Produkte durch die Schicht 46 zur Umgebung gelangen können.
Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur muß das Material der Schicht 46 gegenüber der Umgebung im wesentlichen undurchlässig sein und dadurch eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für die überzogene Oberfläche bilden, auf die es aufgebracht ist. Das heißt, die Betriebsumgebung wird keine nachteilige Wirkung auf die Oberflächenladung der überzogenen Oberfläche ausüben.
Ein schützendes Überzugsmaterial, wie ein Polyimid/Silikon-Copolymer, hat sich als ein solches Material erwiesen, wenn es auf mindestens die Oberfläche 36 und den freien Endteil mindestens der pn-Übergänge 28 und 30 aufgebracht wird.
Das schützende Überzugsmaterial kann auf die Oberfläche 36 als ein Polymer-Vorläufer aufgebracht werden, der in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst ist. Beim Erhitzen oder durch Verdampfen bei Zimmertemperatur wird das schützende Überzugsmaterial der Schicht 46 an Ort und Stelle auf der Oberfläche 36 und dem Endteil mindestens eines pn-Überganges polymerisiert. Vorzugsweise wird das Material der Schicht 46 auf den ausgewählten Oberflächenbereich der Oberfläche 36 des Körpers 12 als Lösung eines polymeren Zwischenproduktes aufgebracht. Das Aufbringen des Materials auf mindestens die Oberfläche 36 des Körpers erfolgt auf so geeignete Weise wie durch Sprühen, Spinnen, Bürsten usw. Der Körper 12 mit dem aufgebrachten schützenden Überzugsmaterial wird dann erhitzt, um das harzartige lösliche Polymer-Zwischenprodukt in ein gehärtetes festes und selektiv unlösliches Material umzuwandeln.
Das schützende Überzugsmaterial der Schicht 46 ist vorzugsweise eines, das im gehärteten Zustand eine gute Haftung zur Oberfläche 36 aufweist. Außerdem sollte das Material gute Abriebsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber chemischen Reagenzien haben, die bei der weiteren Herstellung des Elementes 10 eingesetzt werden. Schließlich sollte das Material auch eine gute Hitzebeständigkeit haben, da es erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, um den Oberflächenstatus und die Oberflächenladung des Elementes 10 einzustellen und zu kontrollieren. Weiter sollte das Material der Schicht 46 vorzugsweise die inhärente Eigenschaft aufweisen, während der Wärmebehandlung nicht zu entgasen.
Ein geeignetes Material für die Schicht 46, das die vorgenannten Anforderungen erfüllt, ist das Reaktionsprodukt eines siliziumfreien organischen Diamins mit einem organischen Tetracarbonsäuredianhydrid und einem Polysiloxandiamin, welches ein Polymervorläufer ist, löslich in einem geeigneten organischen Lösungsmittel. Beim Härten ergibt dieses Reaktionsprodukt ein Copolymer mit folgenden wiederkehrenden Struktureinheiten:
ι— ~i
O O
C C
Q-N R" N-f— (D
C C
O O
mit 5 bis 50 Mol-% interkondensierten Struktureinheiten der folgenden Formel:
O O
C C R' R'
/ \ / \ I I
N R" N—R— -Si—Ο — Si—R
\ / \ / Ι I
C C R' , R'
worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R' ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R" ein vierwertiger organischer Rest, Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 1000 oder mehr und mund η gleiche oder verschiedene ganze Zahlen größer als 1 und vorzugsweise von 10 bis 10 000 oder mehr sind.
Die vorgenannten Biockcopoiymere können hergestellt werden, indem man in den richtigen molaren Anteilen eine Mischung von Bestandteilen miteinander umsetzt, die ein Diaminosiloxan der allgemeinen
40 45 50 55 60 65
NH2-R-
Si-O
R'
I Si-R-NH2
eine siliziumfreie Diaminoverbindung der Formel NH2-Q-NH2
und ein Tetracarbonsäuredianhydrid der Formel O
(III) (IV)
R"
(V)
worin R, R', R", Q und χ die obengenannten Bedeutungen haben, enthält.
Die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzte Polyimid/Siloxan-Zusammensetzung besteht im wesentlichen aus der in den Formeln I und II gefundenen Imidostruktur. Die tatsächlichen Vorläufermaterialien, die sich aus der Umsetzung des Diaminosiloxans, des siliziumfreien organischen Diamins und des Tetracarbonsäuredianhydrids ergeben, liegen jedoch in der Form einer Polyamidsäurestruktur vor, die aus Struktureinheiten der folgenden Formeln zusammengesetzt ist:
H H
Q —N —C C — N--
R"
/ \ HOOC COOH
(VI)
R-
R'
R'
R'
Si — O-— Si— R — N — C — R"— C — N
R'
HOOC
COOH
(VII)
worin R, R', R", Q, x, m und η die obengenannten Bedeutungen haben.
Die Diaminosiloxane der Formel III, die bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, schließen Verbindungen der folgenden Formeln ein:
CH3 CH3
I I
H2N-(CHj)3-Si-O-Si-(CH2)J-NH2
I I
CH3 CH3
CH3
CH3
H2N-(CHj)4-Si-O-Si-(CHj)4-NH2 CH3 CH3
H2N-(CH2J3- Si— O—Si—(CH2)s~NH2
I I
CH3 CH3
I I
iu
H2N-(CH2),-Si — Ο — Si—(CHz)4-NH2
! I
C6H5 C6H5
Die Diamine der Formel IV sind ins Stand der Technik beschrieben und zu einem großen Ausmaß im Handel erhältlich. Beispiele solcher Diamine, aus denen das Vorpolymer zubereitet werden kann, sind die folgenden:
m-Phenylendiamin, 20
p-Phenylendiamin, 4,4'-üiaminodiphenylpropan, 4,4'-Diaminodipheny !methan, Benzidin,
4,4'-Diaminodiphenylsu!fid, 25
4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'-Diaminodipheny lather, 1,5-Diaminonaphthalin, 3,3'-Dimethylbenzidin,
3,3'-Dimethoxybenzidiri, 30
2,4-BisCS-Amino-t-butyl)to'.uol, Bis(p-jß-amino-t-butylphenyl)äther, Bis(p-j3-methyl-o-aminopentyl)benzol, l,3-Diamino-4-isopropylbenzol,
l,2-Bis(3-aminopropoxy)äthan, 35
m-Xylylendiamin, p-Xylylendiamin, Bis(4-äiTiinuCyc'iohcXyi)nictnän, Decamethylendiamin,
3-Methylheptamethylendiamin, 40
4.4-Dimethylheptamethylendiamin, 2.11-Dodecandiamin, 2,2-Dimethy !propylendiamin, Octamethylendiamin,
3-Methoxyhexamethylendiamin, 45
2,5-Dimethylhexamethylendiamin, 2,5-Dimethylheptamethylendiamin, 3-Methylheptamethylendiamin, 5-MethylnonamethyIendiamin,
1,4-Cyclohexandiamin, 50
1,12-Octadecandiamin, Bis(3-aminopropyl)sulfid, N-Methyl-bis(3-aminopropyl)amin, Hexamethylendiamin,
Methylendianilin, 55
Heptamethylendiamin, Nonamethylendiamin und Mischungen derselben.
Es ist daraufhinzuweisen, daß die vorgenannten Diamine nur beispielhaft angegeben sind und daß sie daher 60 nicht ale möglichen Diamine einschließen. Weitere Diamine kann der Fachmann leicht herausfinden.
Die Tetracarbonsäuredianhydride der Formel V können weiter dahingehend definiert werden, daß R" ein vierwertiger Rest ist, das heißt ein Rest, der von einer aromatischen Gruppe mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist, die durch eine benzoide Ungesättigtheit charakterisiert ist, wobei jede der vier Carbonylgruppen des Dianhydrids an ein separates Kohlenstoffatom in dem vierwertigen Rest gebunden ist und die Carbonyl- 65 gmppen in Paaren angeordnet sind, wobei die Gruppen in jedem Paar an benachbarte Kohlenstoffatome des Restes R oder an Kohlenstoffatome in dem Rest R gebunden sind, die höchstens um ein Kohlenstoffatom voneinander entfernt sind, um einen fünf- oder sechsgliedrigen Ring der folgenden Art zu bilden:
OO OO OO
!I I! I! Il I! I!
c—o—c c—o—c c—o—c
Ii Il Il
==C C= oder —C C— oder —C = C — C =
oder R" enthält eine wie vorstehend definierte aromatische Gruppe. Beispiele für im Rahmen der vorliegenden Erfindung brauchbare Dianhydride schließen die folgenden ein:
Pyromelütsäuredianhydrid (PMDA),
2,3,0,7-Naphthaiintetracarbonsäuredianhydrid,
S^'^^'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid,
1,2,5,6-Naphthalintetracarbonsäurediannydrid,
2,2',3,3'-Diphenyltetracarbonsäuredianhydrid,
2,2-Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propandianhydrid,
ßis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfondianhydrid,
2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propandianhydrid (BPA-Dianhydrid),
2,2-Bis[4-(2,3-dicarboxyphenoxy)phenyijpropandianhydrid,
Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid (BPDA),
Perylen-l^J.S-tetracarbonsäuredianhydrid,
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)ätherdianhydrid,
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)methandianhydrd
und aliphatische Anhydride, wie Cyclopentantetracarbonsäuredianhydrid, Cyclohexantetracarbonsäure dianhydrid, Butantetracarbonsäuredianhydrid usw. Die Einbeziehung anderer Anhydride, wie Trimellit säureanhydrid, um Amid/Imid/Süoxan-Copolymere herzustellen, ist nicht ausgeschlossen.
Das Aufbringen der Blockcopolymeren oder der Mischungen von Polymeren in einem geeigneten Lösungs Tiittel (die z. B. N-Methylpyrrolidon, N,N-Dimethylac2tamin, N,N-Dimc:hylformamid usw. einschließen^ allein oder kombiniert mit Nichtlösungsmitteln auf das Substratmaterial kann auf übliche Weise erfolgen, wie durch Eintauchen, Aufsprühen, Aufstreichen, Spinnen usw. Die Blockcopolymeren oder Mischungen von Poly meren können in einer Heizstufe bei Temperaturen von etwa 75 bis 1500C für eine ausreichende Zeit und häufif unter Vakuum getrocknet werden, um das Lösungsmittel zv: entfernen. Dann wandelt man die Polyamidsäure ir das entsprechende Polyimid-Siloxan um, imdem man auf Temperaturen von 150 bis 3000C für eine aus reichende Zeit erhitzt, um die erwünschte Umwandlung der Polyimidstruktur und die Härtung zu bewirken Ein geeignetes Material wird als Lösung eines Polymer-Vorläufers in Form einer Polyamidsäure, gelöst in N
Methyi-2-pyrroiidon mit 25% FeststolTgehalt, zubereitet. Diese Lösung wird dann dort auf der Oberfläche de:
Körpersauf irgendeine der vorgenannten Arten aufgebracht, wo Endteile von pn-Übergängen vorhanden sind Eine spezielle Polymervorläuferlösung wird gebildet durch Umsetzen von Benzophenontetracarbonsäure dianhydrid mit Methylendianilin und Bis(y-aminopropyl)tetramethyldisiloxan, wobei die beiden Diaminmaie rialien im molaren Verhältnis von 70 : 30 vorliegen. Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von weniger al; 500C ausgeführt, und es werden üblicherweise gereinigte und getrocknete Materialien eingesetzt, um die Bildung eines hochmolekularen Polymers zu begünstigen.
Ein bevorzugter Härtungszyklus für Materialien der obigen allgemeinen Formeln ist folgender:
(a) 15 bis 30 Minuten auf 135 bis 150°C in trockenem Stickstof!",
(b) 15 bis 60 Minuten auf 1850C ±10°C in trockenem Stickstoff und
(c) 1 bis 3 Stunden aur225°C im Vakuum.
Es wurde andererseits aber auch festgestellt, daß man das Überzugsmaterial in anderen Atmosphären, wie Luft, zum Zwecke der einfacheren kommerziellen Anwendung der vorliegenden Erfindung härten kann.
Es wird ausreichend Material auf die Oberfläche 36 aufgebracht, um eine Schicht 4« mit einer Dicke von 1 bi: 100 am zu erhalten. Die Minimaldicke ist bestimmt durch die Anforderung, daß das gehärtete Material keiner elektrischen Durchbruch erleiden darf bei dem maximalen elektrischen Feld, das unter Vorwirts- ode Rückwärts-Sperrbedingungen vorhanden ist.
Andere geeignete schützende Überzugsmaterialien aus Polyimiden, Polyamiden, Polyimid-Polyamiden unc Verfahren zu deren Herstellung, die alle Polysiloxane einschließen, sind in den ÜS-PS 33 25 450, 35 53 282 35 98 784 und 37 40 305 beschrieben.
Das überzogene Element 10 wird dann einer feuchten reduzierenden oder einer inerten Umgebung aus gesetzt, um die Dichten der Oberflächenstellen auf Oberflächenbereichen des behandelten Körpers 12 zu ver ringern. Dann erhitzt man das überzogene Element 10 auf eine Temperatur von etwa 450 ± 250C Tür etw: 30 Minuten in einer Umgebung wie Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Methan, Wasserstoff und ähnlichem. Die Umgebung kann Wasserdampf enthalten, braucht dies aber nicht. Vorzugsweise wird Stickstoffmit 1 bis 3 VoI.-0/ Wasserdampf angewendet, um die Zahl der aktiven Oberflächenstellen einzustellen.
Es wurde festgestellt, daß das Material der Schicht 46 eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für da: Element 10 in der dafür vorgesehenen Betriebsumgebung bildet. Erhitzt man das Element jedoch auf die erhöhte Temperatur von etwa 4500C, dann ist das Material durchlässig für die Gase, die dazu benutzt werden, die Dichten der aktiven Oberflächenstellen auf dem Obcrfliichcnbcreich des Elementes 10 einzustellen. Da;
Umgebungsgas, das — wenn erforderlich - Wasserdampf enthält, ist in der Lage, sich frei von der äußeren Umgebung durch das Material der Schicht 46 zur Oberfläche des Körpers 12 zu bewegen. Nach dem Einwirken auf die Oberfläche des Körpers 12 sind das Reaktionsprodukt des Gases und die an der Oberfläche des Körpers 12 vorhandenen Materialien in der Lage, von der Oberfläche durch das gehärtete Polyimidsilikonpolymer sich in die umgebende Atmosphäre zu begeben. Einige der bei dieser Behandlung sich von der Oberfläche entfernen- 5 den Produkte sind solche, die während der früheren Behandlung des Körpers 12 gebildet wurden. Das Material der Schicht 46 wirkt so als eine Membran mit variabler Durchlässigkeit, die durch die Temperatur gesteuert wird.
Nach Beendigung der Wärmebehandlung wird das überzogene Element auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Material der Schicht 46 nimmt den ursprünglichen gehärteten Zustand v/ieder an und bildet eine im wesentlichen hermetische Abdichtung für die Oberfläche, auf die es aufgebracht ist. Das Material ist nicht länger io durchlässig und die Oberflächenladungsstellen sind geschützt
Es wird angenommen, daß diese Behandlung deshalb wirksam ist, weil die auf dem Element 10 vorhandene Oberflächenladung einen größeren Anteil aufweist, der wahrscheinlich als Grenzflächenstellen vorhanden ist. Ein verhältnismäßig kleinerer Anteil der Oberflächenstellen ist eine fixierte Ladung. Das Material der Schicht 46 bildet daher einen ausgezeichneten Passivierungsüberzug für Halbleiterelemente sowie ein ausgezeichnetes 15 Mittel zum Steuern der Oberflächenstellen. Material und Verfahren sind besonders geeignet für Leistungshalbleiterelemente für hohe Spannung und geringen Leckstrom im Umkehrrichtung. Material und Vcfihren sind auch geeignet zur Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    1. Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes durch
    (a)
    (b)
    (C)
    (d)
    (e)
    (0
    (g)
    Aufbringen einer Schicht aus einem geeigneten polymeren Membranmaterial variabler Gaspermeabilität auf einen ausgewählten Oberflächenbereich eines Halbleiterelementes, wobei das polymere Membranmaterial variabler Permeabilität ein Reaktionsprodukt eines siliziumfreien organischen Diamins, eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids und eines Polysiloxans ist und wiederkehrende Struktureinheiten der folgenden Formel aufweist:
    —-Q —N
    N-
    mit 5 bis 50 Mol-% interkondensierter Struktureinheiten der hormei
    Il c
    -N R"
    C C
    N-R-
    R'
    Si-O
    R'
    R'
    -Si-R
    χ R'
    worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R' ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R" ein vierwertiger organischer Rest, Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 1000 oder mehr und m und η gleiche oder verschiedene ganze Zahlen größer als 1 und vorzugsweise von 10 bis 10 000 oder mehr sind, Härten des polymeren Materials an Ort und Stelle zur Bildung eines Films aus dem Material auf dem ausgewählten Oberflächenbereich, wobei der Film gegenüber der Betriebsumgebung ciej Elementes in einem ersten Temperaturbereich undurchlässig ist, gekennzeichnet durch folgende Stufen:
    Erhitzen zumindest des Films aus polymerem Material zu einem zweiten, erhöhten Temperaturbereich, um das polymere Material gegenüber ausgewählten Gasen durchlässig zu machen, wobei das ausgewählte Gas ausgewählt ist aus feuchtem Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff,
    Hindurchführen mindestens eines der in (c) genannten ausgewählten Gase durch den Film aus polymerem Material bis zum ausgewählten Oberflächenbereich des Halbleiterelementes und/oder Umsetzung mit diesem Oberflächenbereich,
    Einstellen der Oberflächenfelder und -ladung auf dem ausgewählten Oberflächenbereich des Elementes oder nahe demselben durch Umsetzen des Oberflächenbereiches mit dem eindiffundierten mindestens einen der ausgewählten Gase,
    Entfernen mindestens einiger der Produkte des Einstellungsverfahrens und der überschüssigen Mengen des mindestens einen ausgewählten Gases von dem ausgewählten Oberflächenbereich durch den Film aus polymerem Material,
    Wiederherstellen der undurchlässigen Eigenschaft des Filmes aus polymerem Material durch Abkühlen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial Silizium ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material erhalten ist aus Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, das mit Methylendianilin und Bis(y-aminopropyl)tetramethyldisiloxan umgesetzt wurde.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Methylendianilin zu Bis()^aminopropyl)tetramethyldisiloxan im Bereich von 95 ; 5 bis 50 ; 50 liegt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis im Bereich von 75 : 25 bis 65 : 35 liegt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis 70 : 30 beträgt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Gas 1 bis 3 Vol.-% Wasserdampf enthält.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Temperaturbereich bei 4500C ±100°C liegt.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen der Obernächenladung und das Kontrollieren des Oberflächenfeldes auf dem ausgewählten Oberflächenbereich für etwa 30 Minuten ausgeführt wird.
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines ausgewählten Oberflächenbereiches eines Halbleiterelementes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
    Ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Halbleiteranordnungen mit pn-Übergängen ist in der DE-AS 14 64 602 beschrieben, bei dem auf der Oberfläche ein Lack, wie ein Siliconlack, dem eine organische Säure mit einer oder mehreren Carboxylgruppen oder ein Anhydrid einer solchen Säure zugesetzt ist, als Schutzüberzug aufgebracht wird.
    Bei einem in der DE-AS 17 64 977 beschriebenen Halbleiterelement wird die Oberfläche zumindest in dem Bereich, in dem ein Schaltungselement an die Oberfläche tritt, durch eine Schicht aus gehärtetem Polyimidharz geschützt.
    Auch in der Zeitschrift »Solid State Technology« vom November 1969, Seiten 31 bis 38, ist der Einsatz von Polyimiden zum Schutz elektronischer Schaltkreise beschrieben.
    In der US-PS 35 98 784 ist die Herstellung von Polysiloxanamiden und -amidimiden durch Umsetzung von organischem Diamin, wie Methylendianilin, Tetracarbonsäureanhyctrid, wie Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, mit Polysiloxan, wie TetramethyldisiJoxan. beschrieben.
    In der US-PS 37 40 305 ist der Einsatz der vorgenannten Polysiloxanamide zum Herstellen von V^rbundstoffen durch Aufbringen auf Substrate aus Glas, Keramik, Metalle und thermoplastische Polymere und die nachfolgende Umwandlung in Polysiloxanimide beschrieben, wobei eine Isolation bzw. eine Beständigkeit gegen Wärme und Koronaentladung angestrebt wird.
    Ähnliche Ausführungen finden sich auch in der US-PS 35 53 152.
    Die Passivierung und der Schutz von an Oberflächen freiliegenden pn-Übergängen von Halbleiterelementen ist für die Halbleiterindustrie von fortgesetztem Interesse. Besonders wichtig ist es in Leistungs-Halbleiterelementen für hohe Spannung, wie z. B. Thyristoren, Dioden und ähnlichem.
    In solchen Elementen ist die Kontrolle des Oberflächenfeldes und der Oberflächenladung des Halbleiterelementes außerordentlich wichtig, da diese üblicherweise die Durchbruchsspannung des Elementes bestimmen, da solche Elemente für hohe Spannung durch die Oberfläche begrenzt sind. Das heißt, daß ein Durchbruch an der Oberfläche stattfindet, bevor ein Durchbruch durch die Masse des Elementes möglich ist oder bevor der Oberflächenleckstrom groß genug wird, um die Brauchbarkeit des Elementes zu beschränken.
    Um solche vorbeschriebenen Beschränkungen zu vermeiden, ist es üblich, wenn möglich das Oberflächenfeld in einer günstigen Weise einzustellen und/oder das Oberflächenfeld an der Oberfläche zu verringern, indem man die Oberflächen des Elementes selektiv mit einer bestimmten Kontur versieht. Ein Beispiel des früheren Verfahrens ist die Anwendung eines Glasmaterials zur Passivierung leicht dotierten η-Siliziums in Leistungselementen. Die große negative Ladung in dem Glas führt zur Verarmung der Oberfläche des Elementes an Majoritätsträgerr Dieses Passivierungsverfahren dehnt die Verarmungsschicht nahe der Oberfläche aus, verringert das elektrische Feld an der Oberfläche und unterdrückt einen Oberflächendurchbruch.
    Das größere Verarmungsschichtvolumen nahe der Oberfläche schafft jedoch mehr Erzeugungs/Rekombinations-Zentren zur Erhöhung des Oberflächenleckstromes, und dies ist unerwünscht.
    Wegen der darin vorhandenen großen negativen Ladung wird dieses Glas nicht als brauchbar für leicht dotiertes p-Silizium angesehen. Somit ist diese Art der Ladungskontrolle für Halbleiterelemente, die in Hochs.pannungs-Thyristoreri verwendet werden, nicht brauchbar. Im Falle von Hochspannungs-Thyristoren sind pn-Übergänge zwischen leicht dotiertem n- und p-Silizium gebildet. Ein starkes Oberflächenfeld, welches eine Seite des pn-Überganges begünstigt, könnte den Durchbruch auf der anderen Seite des pn-Überganges erleichtern. In dieser Art Element ist die Verringerung des Oberflächenfeldes auf einen möglichst geringen Wert das beste Verfahren.
    Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem OberfläcLenfelder und Oberflächenladung auf ausgewählten Oberflächenbereichen eines Halbleiterelementes in vorteilhafter Weise eingestellt werden können.
    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.
    Durch die Erfindung wird somit ein Verfahren zum Behandeln ausgewählter Oberflächenbereiche eines Körpers aus Halbleitermaterial mit mindestens zwei Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps geschaffen, zwischen denen sich ein pn-übergang befindet, der durch die gegeneinanderstoßenden Oberflächen jedes Paares von Regionen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet ist. Von r-indestens einem pn-übergang ist ein Endteil an der Oberfläche des Körpers freigelegt.
    Auf den ausgewählten Oberflächenbereich des Elementes wird eine Schicht aus dem geeigneten polymeren Material mit einer variablen Gaspermeabilität in Form einer Membran aufgebracht. Das polymer« Material wird zur Bildung eines Filmes bzw. einer Membran aus dem polymeren Material an Ort und Stelle gehärtet. Dann werden das Element und der Film auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, damit das Filmmaterial für die ausgewählten Gase, wie feuchten Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, du.chlässig wird. Man läßt dann mindestens eines der ausgewählten Gase durch den Film diffundieren, um es zu dem ausgewählten Oberflächenbereich des Eh^nentes gelangen und/oder mit diesem sich umsetzen zu lassen. Die Entfernung der Rcaktionsorodukte der Verfahrensstufe zum Einstellen und des Überschusses des mindestens einen aus-
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