DE977619C - Verfahren zum Erzeugen einer Schutzschicht auf einer Halbleiteranordnung mit mindestens einem p-n-UEbergang - Google Patents

Verfahren zum Erzeugen einer Schutzschicht auf einer Halbleiteranordnung mit mindestens einem p-n-UEbergang

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DE977619C DES34794A DES0034794A DE977619C DE 977619 C DE977619 C DE 977619C DE S34794 A DES34794 A DE S34794A DE S0034794 A DES0034794 A DE S0034794A DE 977619 C DE977619 C DE 977619C
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Description

AUSGEGEBEN AM Sl. AUGUST 1967
S 34794VIIcI21g
Es ist bekannt, daß bei Halbleiteranordnungen, insbesondere Richtleitern, Transistoren, Fototransistoren, Detektoren usw. die Oberfläche im allgemeinen einer besonderen Formierung unterzogen wird. Es ist ferner bekannt, die derart behandelte Oberfläche noch nachträglich mit einer Schutzschicht, beispielsweise einem Lack oder einem Wachs, zu überziehen. Dies ist sowohl bei solchen Halbleiteranordnungen durchgeführt worden, bei
ίο denen die Elektrode bzw. die Elektroden mit punkt- oder schneidenförmigen Kontakten auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls, vorzugsweise Einkristalls, aufgesetzt werden, als auch bei solchen Anordnungen, bei denen flächenhaft ausgebildete p-n- bzw. p-n-p-Übergänge vorhanden sind.
Es ist ferner bei der Herstellung von Spitzenkontaktgleichrichtern bekannt, die Kontaktflächen des Halbleiterkristalls durch eine Oberflächenoxydation zu verbessern, wobei die Oxydschicht gegebenenfalls nicht wieder abgeätzt wird. Die Oxydschicht muß dann von der Spitzenkontaktelektrode durchstoßen werden.
Es hat sich nun herausgestellt, daß der Oberflächenschutz, wie er bisher benutzt worden ist, nicht ausreicht, weil er keinen genügenden Feuchtigkeitsschutz bietet. Besonders auch bei Flächenrichtleitern und Flächentransistoren mit n-p-n bzw. p-n-p-Übergängen oder auch einfachen p-n-Übergängen von geringen geometrischen Abmessungen besteht die Gefahr, daß sich auf der Oberfläche des
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Halbleiterkristalls Kriechströme ausbilden, welche die Übergänge zwischen den verschiedenen Leitfähigkeitszonen überbrücken. Außerdem wird vielfach durch die die Schutzschicht durchdringende Feuchtigkeit auch die Formierung der Oberfläche im Laufe der Zeit wieder beeinträchtigt.
Gegenstand des Patents 969 465 ist eine Flächenhalbleiteranordnung, beispielsweise Flächenrichtleiter, Flächentransistor od. dgl. mit p-n- oder p-n-p- bzw. n-p-n-Übergängen, bei der die Oberfläche des Halbleiterkörpers mindestens längs des Überganges bzw. der Übergänge mit einer derartig festen Schutzschicht bedeckt ist, die elektrisch isoliert, feuchtigkeitsundurchlässig ist, auf der HaIblederoberfläche durch Adhäsion haftet und aus organischem Stoff, vorzugsweise einem Oxyd, beispielsweise Quarz, besteht.
In der Beschreibung zu diesem Patent wurde bereits darauf hingewiesen, daß bei der Wahl anderer Schutzschichten als Quarz solche Stoffe zu bevorzugen sind, deren Moleküle mindestens teilweise Dipolcharakter haben und die die Oberflächenatome des Halbleiterkristalls, vorzugsweise Einkristalls ■—■ z. B. durch Oxydation —, mindestens teilweise auch chemisch binden.
Es sind auch schon Halbleiteranordnungen mit p-n-Übergängen bekannt, deren Elektroden feuchtigkeitsdicht in einem festen Block aus in der Hitze ausgehärtetem Kunststoff, wie Polyester oder Epoxydharz, eingebettet sind. Diese bekannten Halbleiteranordnungen sind jedoch nicht ausreichend vor Feuchte geschützt. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer elektrisch isolierenden Schutzschicht aus einem organischen Kunststoff mit Kettenmolekülen und polaren Endgruppen auf einer Halbleiteranordnung mit mindestens einem p-n-Übergang. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß auf die Halbleiter- !metalloberfläche zunächst eine Schicht von wasserfreiem, den Kunststoff polymerisierendem Peroxyd, dann der Kunststoff auf das Peroxyd aufgebracht und ausgehärtet wird.
Vorzugsweise enthalten die polaren Endgruppen der Kettenmoleküle Sauerstoff oder Stickstoff, dessen Bindung an das Molekül verhältnismäßig gering ist, so daß es unter Umständen — im Falle von Sauerstoff — bis zu einem gewissen Grade oxydierend auf die Halbleiterkristalloberfläche wirkt. Derartige Moleküle ergeben eine dichte, in bestimmter Weise ausgerichtete Deckschicht, welche sich wachs- oder lackartig auf der Kristalloberfläche ausbreitet. Die Moleküle der Schutzschicht polarisieren die freien Valenzen der in der Kristalloberfläche liegenden Halbleiteratome, z. B. Ge- oder Si-Atome oder Moleküle von Verbindungen der III. und V. Gruppe usw. Freie Valenzen der Endgruppen, besonders von Sauerstoff, sind in der Lage, die Formierung der Kristalloberfläche aufrechtzuerhalten bzw. zu unterstützen. Gegebenenfalls kann bei der Verwendung einer Deckschicht nach der Erfindung auf eine vorhergehende Formierung der Halbleiteroberfläche ganz oder teilweise verzichtet werden. Die gemäß der Erfindung angestrebte Wirkung läßt sich noch durch Einwirkung elektrischer Felder während des Aufbringens der Schicht erhöhen.
An Hand der Skizze wird das durch die Erfindung hergestellte Produkt näher erläutert.
ι bedeutet einen Germaniumeinkristall, welcher aus drei verschiedenen Leitfähigkeitszonen p, η und p besteht. Längs der Zone ζ ist der Kristall ringsum von einer Schutzschicht s umgeben, welche etwaige Kriechströme längs der Oberfläche des Kristalls von der einen p-Zone über die Ji-Zone und zur anderen /»-Zone vermeiden soll.
Die Schutzschicht besteht aus einer organischen Substanz mit polarer Endgruppe. Die Moleküle sind als Kettenmoleküle senkrecht zur Oberfläche in der durch die Wellenlinien 2 angedeuteten Weise angeordnet und ergeben eine zusammenhängende flüssigkeitsundurchlässige Schicht. Durch die Punkte 3 sind die Sauerstoffatome angedeutet, deren Valenzen teilweise durch die Oberflächenatome des Germaniumkristalls gebunden sind. Hierdurch ist der Oberfläche des Halbleiterkristalls eine die Halbleitereigenschaften konstant haltende Eigenschaft verliehen, wie sie durch an sich übliche Formierungsprozesse erzielt wird. Die Dicke der Molekülschicht s ist selbstverständlich in der Zeichnung stark vergrößert dargestellt.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß man gegebenenfalls ganz auf eine besondere Vorbehandlung der Halbleiterkristalloberfläche, vorzugsweise Einkristalloberfläche, wie z. B. durch Ätzen, Strahlen, Elektrolyse, mechanisches Schleifen, Temperung in oxydierender Atmosphäre u.dgl., verzichten oder die durch derartige Behandlungen erzielte Wirkung mindestens verbessern oder konservieren kann. Als Kunststoff wird vorzugsweise Polyester verwendet.
Ausführungsbeispiel
Die Oberfläche eines Germaniumrichtleiter- bzw. eines -transistorkristalls wird mit einem wasserfreien Peroxyd geätzt und anschließend mit einem durch das Peroxyd härtbaren Kunststoff überzogen. Dieser kann schon auf die geätzte Oberfläche aufgetragen werden, bevor der Ätzvorgang abgeschlossen ist. Das Peroxyd wirkt polymerisierend auf den Kunststoff und gleichzeitig ätzend auf die Kristalloberfläche. Man erhält auf diese Weise eine mechanisch gut schützende feuchtigkeitsundurchlässige Schutzschicht auf der Halbleiterkristalloberfläche, welche unter dem Einfluß der Ätzwirkung bezüglich ihrer elektrischen Halbleitereigenschaften veredelt ist.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zum Erzeugen einer elektrisch isolierenden Schutzschicht aus einem organischen Kunststoff mit Kettenmolekülen und polaren Endgruppen auf einer Halbleiteranordnung mit mindestens einem p-n-Übergang, dadurch ge-
    kennzeichnet, daß auf die Halbleiterkristalloberfläche zunächst eine Schicht von wasserfreiem, den Kunststoff polymerisierendem Peroxyd, dann der Kunststoff auf das Peroxyd aufgebracht und ausgehärtet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausrichtung der Moleküle bei und/oder nach Aufbringung der Schutzschicht ein elektrisches Feld verwendet wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 626 305;
    deutsche Patentanmeldung I 4253 VIIIc/2ig (bekanntgemacht am 26. 2. 1953);
    schweizerische Patentschrift Nr. 626 305;
    belgische Patentschrift Nr. 507 187;
    USA.-Patentschrift Nr. 2 542 727;
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    Deutsches Jahrbuch für die Industrie der plastischen Massen«, 1951/52, S. 248 bis 250; Phys. Rev., 1948, S. 230/231;
    NDRC-Report vom 18. 10. 1945, Nr. 561,
    S. ι bis 7;
    »Fortschritte der Mineralogie«, Bd. 29/30, 1952, S. 175/176.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    ® 609 580/383 8.56 (709 661/4 8.67)
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