NO131008B

NO131008B -

Info

Publication number: NO131008B
Application number: NO401770A
Authority: NO
Inventors: G Haefke
Original assignee: Haller Meurer Werke Ag
Priority date: 1969-10-25
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1974-12-09
Also published as: DE1953889C3; CH524103A; NO131008C; FR2066449A5; BE757931A; GB1298850A; DE1953889B2; DE1953889A1

Description

Halvlederanordning. Semiconductor device.

Foreliggende oppfinnelse angår halvlederanordninger og fremgangsmåte til fremstilling av halvlederanordninger. Ut- The present invention relates to semiconductor devices and a method for manufacturing semiconductor devices. Out-

trykket halvlederanordning omfatter en- the printed semiconductor device comprises a

hver anordning med et halvledende legeme forsynt med minst en elektrode, f. eks. en punktkontaktanordning, en sjiktanordning eller en fotoelektrisk anordning. Halvlederlegemet kan være monokrystallinsk eller polykrystallinsk. each device with a semi-conducting body provided with at least one electrode, e.g. a point contact device, a layer device or a photoelectric device. The semiconductor body can be monocrystalline or polycrystalline.

Det problem som søkes løst ved foreliggende oppfinnelse er en forbedring av slike halvlederanordningers elektriske sta- The problem sought to be solved by the present invention is an improvement of the electrical stability of such semiconductor devices

bilitet. Man har f. eks. funnet at hvis en transistor er innkapslet i en beholder som er fylt med silikonolje eller silikonpasta, bility. One has e.g. found that if a transistor is encapsulated in a container filled with silicone oil or silicone paste,

kan strømforsterkningsfaktoren a(.b etterat fremstillingen er avsluttet, holdes tilnær- can the current amplification factor a(.b after the manufacture is finished be kept approxi-

met konstant med tiden for et visst tids- met constant with time for a certain time-

rom, men etter en viss lagring eller normal bruk, vil verdien acl) avta etterhvert. Denne progressive minskning gjør seg for det meste merkbar etter en periode med sterk belastning eller ved anvendelse ved en øket omgivende temperatur, f. eks. ved ca. 80° room, but after a certain amount of storage or normal use, the value acl) will eventually decrease. This progressive reduction is mostly noticeable after a period of heavy load or when used at an increased ambient temperature, e.g. at approx. 80°

C, i hvilket tilfelle verdien av a,.,, kan re- C, in which case the value of a,.,, can be re-

duseres ca. 50 % og endog mer. Faktoren ach er definert ved følgende ligning doused approx. 50% and even more. The factor ach is defined by the following equation

hvor A I,, og a I,, er små endringer i kol-lektorstrømmen I(. og basisstrømmen Ib, where A I,, and a I,, are small changes in the collector current I(. and the base current Ib,

målt ved konstant spenning V,.c mellom emitter og kollektor. På samme måte er lekkasjestrøm i en transistor eller en kry- measured at constant voltage V,.c between emitter and collector. In the same way, leakage current in a transistor or a cryo-

stalldiode ikke stabil med hensyn til tiden og vil i alminnelighet øke. stall diode not stable with respect to time and will generally increase.

Ved en halvlederanordning f. eks. en transistor eller krystalldiode, hvor overfla- In the case of a semiconductor device, e.g. a transistor or crystal diode, where the surface

ten av halvlederlegemet som f. eks. består av germanium eller silisium, er i det min- ten of the semiconductor body such as e.g. consists of germanium or silicon, is at least

ste delvis helt lufttett innelukket fra om-givelsene ved hjelp av en beholder, fortrinnsvis en glassbeholder, befinner det seg ifølge oppfinnelsen i rommet mellom beholderen og halvlederlegemet boroksyd med et innhold av vann som stabiliserende sub- partly completely airtight from the surroundings by means of a container, preferably a glass container, according to the invention, in the space between the container and the semiconductor body, boron oxide with a content of water as a stabilizing sub-

stans. stop.

I alminnelighet er det en fordel å av- In general, it is an advantage to de-

stenge hele overflaten av halvlederlegemet fra den omgivende atmosfære. Imidlertid er det i de fleste tilfelle tilstrekkelig for å closing the entire surface of the semiconductor body from the surrounding atmosphere. However, in most cases it is sufficient to

oppnå bedret elektrisk stabilitet, å avsten- achieve improved electrical stability, to

ge den aktive del av overflaten eller de aktive deler av overflaten. En aktiv del av overflaten er den del som påvirkes av dens omgivelser ved at ladningsbærere kan nå overflaten av halvlederlegemet i denne del. give the active part of the surface or the active parts of the surface. An active part of the surface is the part that is affected by its surroundings in that charge carriers can reach the surface of the semiconductor body in this part.

I en transistor f. eks. er arealet i nærheten In a transistor, e.g. is the area nearby

av kollektor eller emitter hvor ladnings- of collector or emitter where charge-

bærere kan nå overflaten, aktive deler. I carriers can reach the surface, active parts. IN

en anordning med Hall-effekt, hvor ladningsbærere flyter over stort sett hele halvlederlegemet, er praktisk talt hele overflaten aktiv, og hele overflaten bør der- a device with a Hall effect, where charge carriers flow over almost the entire semiconductor body, practically the entire surface is active, and the entire surface should there-

for fortrinnsvis avstenges. for preferably shut down.

Den elektriske stabilitet er jevnheten The electrical stability is the uniformity

av de elektriske verdier med hensyn til ti- of the electrical values with regard to ti-

den og særlig jevnheten i et tidsrom med sterk elektrisk belastning eller et tidsrom med høy driftstemperatur. To viktige elek- it and especially the uniformity during a period of high electrical load or a period of high operating temperature. Two important elec-

triske verdier for transistorer er strømfor-sterkningsfaktoren a,.,, og lekkasjestrøm- tric values for transistors are the current gain factor a,.,, and leakage current

men. Med uttrykket forbedret elektrisk stabilitet menes forbedret i sammenligning med ellers identiske anordninger hvor boroksyd ikke er tilstede. but. The term improved electrical stability means improved in comparison with otherwise identical devices where boron oxide is not present.

I tillegg til forbedring av stabiliteten vil i alminnelighet tilstedeværelsen av boroksyd gi bedre elektriske verdier. En transistor ifølge foreliggende oppfinnelse vil således være stabil ved en høyere verdi av strømforsterkningsfaktoren ac], og en lavere lekkasjestrøm. In addition to improving stability, the presence of boron oxide will generally give better electrical values. A transistor according to the present invention will thus be stable at a higher value of the current amplification factor ac], and a lower leakage current.

Den fysikk som ligger til grunn for den virkning som oppnåes med en anordning ifølge oppfinnelsen kan ikke forklares fullt ut. Det antas imidlertid selvom foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset på noen måte til riktigheten av denne antagelse, at det hygroskopiske boroksyd med sitt bund-ne vanninnhold gir fordelaktige fuktig-hetstilstander på overflaten. Selvom det altså kan antas at virkningen av boroksyd, som er kjent for å være hygroskopisk og kan betraktes som i det minste delvis å være metaborsyre eller borsyre, bare anvendes som et egnet vanninnholdende me-dium, må det antas at i tillegg hertil har selve boroksydet i fuktig tilstand en fordelaktig virkning. The physics underlying the effect achieved with a device according to the invention cannot be fully explained. However, it is assumed, although the present invention is not limited in any way to the correctness of this assumption, that the hygroscopic boron oxide with its bound water content provides advantageous moisture conditions on the surface. Although it can therefore be assumed that the action of boron oxide, which is known to be hygroscopic and can be considered to be at least partially metaboric or boric acid, is only used as a suitable water-containing medium, it must be assumed that in addition to this, the the boron oxide in a moist state has a beneficial effect.

På bakgrunn av de hygroskopiske verdier av boroksyd skal uttrykket boroksyd i denne forbindelse forstås i videste for-stand, og der skal anvendes kjemisk boroksyd med bundet vanninnhold, slik at det i det minste inneholder endel metaborsyre eller endog borsyre. On the basis of the hygroscopic values of boron oxide, the term boron oxide in this connection is to be understood in the broadest sense, and chemical boron oxide with a bound water content must be used, so that it contains at least some metaboric acid or even boric acid.

En forbedring av stabiliteten oppnås i alminnelighet ved svært normal grad av bundet vanninnhold. Det kan imidlertid være fordelaktig å justere graden av vanninnhold i boroksydet før tetningen, og dette kan særlig være tilfelle ved klimatiske tilstander med lav eller høy fuktighet fordi man har funnet at et maksimalt vanninnhold bør anvendes i særskilte anordninger. Dette maksimale vanninnhold kan være avhengig ikke bare av anordningen, men også dens tidligere behandling og efterføl-gende tetning. Vanninnholdet kan f. eks. økes ved at anordningen utsettes en viss tid for en fuktig atmosfære og kan min-skes f. eks. ved opphetning i en viss tid i en kontrollert atmosfære. An improvement in stability is generally achieved at very normal levels of bound water content. However, it may be advantageous to adjust the degree of water content in the boron oxide before sealing, and this may particularly be the case in climatic conditions with low or high humidity because it has been found that a maximum water content should be used in special devices. This maximum water content may depend not only on the device, but also on its previous treatment and subsequent sealing. The water content can e.g. is increased by exposing the device to a humid atmosphere for a certain time and can be reduced, e.g. by heating for a certain time in a controlled atmosphere.

Tetningen kan være en glassvegg, hvilket er fordelaktig av den praktiske grunn at glass ikke reagerer med boroksyd. Som et alternativ kan imidlertid anvendes en metallvegg sålenge denne ikke reagerer med boroksyd, eller hvis reaksjonen ikke har noen følger. Hvis tetningen skjer ved hjelp av en glassvegg, er det nødvendig å bringe glasset på en høy temperatur, og man har funnet at umiddelbart etter lukningen er de elektriske verdier av innret-ningen i alminnelighet påvirket i motsatt retning. Ved en sammenlignbar anordning, ;som ikke er i samsvar med foreliggende oppfinnelse, vil de elektriske verdier f. eks. strømforsterkningsfaktoren aul, for en transistor bli påvirket i motsatt retning meget alvorlig selvom den vanligvis etterhvert bedres igjen. Ved en lignende anordning ifølge oppfinnelsen har man funnet at selv om denne motvirkning i alminnelighet opptrer, vil bedringen i alminnelighet væ-re større f. eks. ved en anordning med n-p-n-struktur vil de endelige verdier vanligvis være bedre enn de verdier som oppnås før opphetningen. The seal can be a glass wall, which is advantageous for the practical reason that glass does not react with boron oxide. As an alternative, however, a metal wall can be used as long as this does not react with boron oxide, or if the reaction has no consequences. If the sealing takes place by means of a glass wall, it is necessary to bring the glass to a high temperature, and it has been found that immediately after the closing, the electrical values of the device are generally affected in the opposite direction. In the case of a comparable device, which is not in accordance with the present invention, the electrical values will e.g. the current amplification factor aul, for a transistor to be affected in the opposite direction very seriously, although it usually eventually improves again. With a similar device according to the invention, it has been found that even if this counter-effect generally occurs, the improvement will generally be greater, e.g. in the case of a device with an n-p-n structure, the final values will usually be better than the values obtained before heating.

Et fyllmateriale kan anvendes 1 tillegg i tetningen f. eks. silikon, sand eller litopon eller en organisk forbindelse. Den organiske forbindelse kan være et organisk polymer eller en silikon-organisk forbindelse, f. eks. et silikon-organisk polymer, slik det er tilgjengelig i handelen som elastisk kitt. Et fyllmateriale kan defineres som et stoff eller en blanding som kan anvendes som bærer, tynner eller oppløs-ningsmiddel for boroksyd eller som er anvendt i en annen bestemt hensikt, som f. eks. å forbedre varmeavledningen fra halvlederlegemet til halvlederanordningens omgivelser. A filler material can be used 1 additional time in the seal, e.g. silicone, sand or lithopone or an organic compound. The organic compound can be an organic polymer or a silicone-organic compound, e.g. a silicone-organic polymer, such as is commercially available as elastic putty. A filler material can be defined as a substance or a mixture which can be used as a carrier, thinner or solvent for boron oxide or which is used for another specific purpose, such as e.g. to improve heat dissipation from the semiconductor body to the surroundings of the semiconductor device.

Hvis boroksyd og fyllmateriale er ad-skilte i tetningen, kan boroksydet eller fyllmaterialet grense direkte til det halvledende legeme. Fortrinnsvis er boroksydet og fyllmaterialet blandet intimt, og resultatene er i alminnelighet bedre i dette tilfelle enn når de anvendes adskilt. Andelen av boroksyd er ikke kritisk og kan være fra 1 til 10 vektprosent, f. eks. 4 til 6 vektprosent i lorhold til andelen av fyllmaterialet. If boron oxide and filler material are separated in the seal, the boron oxide or filler material can border directly on the semi-conducting body. Preferably, the boron oxide and the filler material are mixed intimately, and the results are generally better in this case than when they are used separately. The proportion of boron oxide is not critical and can be from 1 to 10 percent by weight, e.g. 4 to 6 percent by weight relative to the proportion of the filler material.

Boroksydet kan helt eller delvis anvendes i kjemisk bundet form, og en organisk forbindelse som inneholder bor og oksygen, hvilken organiske forbindelse kan være et organisk polymer eller en silikon-organisk forbindelse, f. eks. et silikon-organisk polymer. Eksempler på silikon-organiske polymerer er et borsyrederivat av silikonolje og et elastisk kitt som inneholder bor og oksygen. The boron oxide can be used in whole or in part in chemically bound form, and an organic compound containing boron and oxygen, which organic compound can be an organic polymer or a silicone-organic compound, e.g. a silicone-organic polymer. Examples of silicone-organic polymers are a boric acid derivative of silicone oil and an elastic putty containing boron and oxygen.

Anordningen kan være en halvleder-diode eller en transistor med p-n-p-struktur, n-p-n-struktur eller av f. eks. p-n-p-n-struktur. The device can be a semiconductor diode or a transistor with p-n-p structure, n-p-n structure or of e.g. p-n-p-n structure.

Halvledermaterialet i legemet kan væ-re silikon eller germanium. The semiconductor material in the body can be silicon or germanium.

Foreliggende oppfinnelse angår også en fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederanordning hvor den aktive del av et halvledende legeme avstenges fra den omgivende atmosfære ved hjelp av en hermetisk tetning, og hvor der i tetningen anvendes boroksyd, slik at den elektriske stabilitet av anordningen forbedres. Frem-gangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender en enkel og reproduserbar fremgangsmåte for fremstilling av halvlederlegemer. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device where the active part of a semiconductor body is sealed off from the surrounding atmosphere by means of a hermetic seal, and where boron oxide is used in the seal, so that the electrical stability of the device is improved. The method according to the invention uses a simple and reproducible method for the production of semiconductor bodies.

Vanninnholdet i tetningen kan regu-leres før tetningen, f. eks. kan den reduseres ved opphetning eller den kan økes ved at anordningen utsettes for en fuktig atmosfære. The water content in the seal can be regulated before the seal, e.g. it can be reduced by heating or it can be increased by exposing the device to a moist atmosphere.

Hele overflaten av legemet kan avstenges fra den omgivende atmosfære. The entire surface of the body can be sealed off from the surrounding atmosphere.

Tetningen kan skje ved hjelp av en glassvegg. The sealing can be done using a glass wall.

I tetningen kan anvendes et fyllmateriale, f. eks. silikon, sand eller litopon eller en organisk forbindelse. Den organiske forbindelse kan være et organisk polymer eller en silikon-organisk forbindelse, f. eks. et silikon-organisk polymer, slik som f. eks. i handelen tilgiengelig elastisk kitt. Et annet eksempel på silikonorganisk forbindelse er en lineær dimetylsilikonolje. f. eks. i en form som er tilgiengelig fra Midland Silicones Limited som MS200 med en visko-sitet på 100 000 centistokes, idet silikon-oljen kan anvendes alene eller i forbindelse f. eks. med litopon eller silikonsand. A filling material can be used in the seal, e.g. silicone, sand or lithopone or an organic compound. The organic compound can be an organic polymer or a silicone-organic compound, e.g. a silicone-organic polymer, such as e.g. commercially available elastic putty. Another example of an organosilicon compound is a linear dimethyl silicone oil. e.g. in a form available from Midland Silicones Limited as MS200 with a viscosity of 100,000 centistokes, the silicone oil being used alone or in conjunction with e.g. with litopon or silicone sand.

Hvis der anvendes et fyllmateriale kan justeringen av vanninnholdet i tetningen fortrinnsvis gjøres ved å justere vanninnholdet i fyllmaterialet og boroksydet til-sammen umiddelbart før tetningen. På denne måte hindres en ytterligere vann-adsorbsjon. If a filler material is used, the adjustment of the water content in the seal can preferably be done by adjusting the water content of the filler material and the boron oxide together immediately before the seal. In this way, further water adsorption is prevented.

Som et alternativ kan andelen av vann i tetningen justeres ved å justere vanninnholdet i boroksyd, eller som et ytterligere alternativ ved justering av vanninnholdet i tilleggsmaterialet. Hvis det er ønskelig kan vanninnholdet i boroksyd gjøres lavt. og den ønskede andel vann i tetningen kan hovedsakelig være tilstede i tilleggsmaterialet. As an alternative, the proportion of water in the seal can be adjusted by adjusting the water content in boron oxide, or as a further alternative by adjusting the water content in the additional material. If desired, the water content of boron oxide can be made low. and the desired proportion of water in the seal can mainly be present in the additional material.

Boroksyd og tilleggsmaterialet kan væ-re intimt blandet eller kan anvendes adskilt i den hermetiske tetning. Hvis boroksyd og tilleggsmaterialet anvendes adskilt, kan boroksydet eller tilleggsmaterialet grense til halvlederlegemet. Boron oxide and the additional material can be intimately mixed or can be used separately in the hermetic seal. If boron oxide and the additional material are used separately, the boron oxide or the additional material may adjoin the semiconductor body.

Andelen av boroksyd kan ligge mellom 1 og 10 vektprosent f. eks. 4 til 6 vektprosent i forhold til tilleggsmaterialet. The proportion of boron oxide can be between 1 and 10 percent by weight, e.g. 4 to 6 percent by weight in relation to the additional material.

Boroksydet kan anvendes i kjemisk bundet form i en organisk forbindelse som inneholder bor og oksygen. Den borinne-holdende forbindelse kan være et organisk polymer eller en silikonorganisk forbindelse som f. eks. et silikonorganisk polymer. Et eksempel på et silikonorganisk polymer er et borsyrederivat av silikonolje som kan være et elastisk kitt som inneholder bor og oksygen. En slik organisk forbindelse som inneholder bor og oksygen kan f. eks. oppnås ved opphetning i tilstrekkelig lang tid av en blanding av en silikon-organisk forbindelse, særlig et slikon-organisk polymer, slik som f. eks. silikonolje eller silikonpasta, med et kvantum boroksyd inntil blandingen får den typisk mekaniske kon-sistens av elastisk kitt. Dette oppnås f. eks. ved å blande en lineær dimetylsilikonolje i en form som er tilgjengelig fra Midland Silicones Limited som MS 200 med en vis-kositet på 100 000 centistokes, med 5 vektprosent av pulverisert boroksyd og opphetning av blandingen i fire timer ved 200° C i luft, slik at der dannes borholdig silikonolje. Den borholdige silikonolje kan anvendes alene eller sammen med f. eks. litopon. Et slikt materiale er tilgjengelig fra Midland Silicones under betegnelsen elastisk kitt. The boron oxide can be used in chemically bound form in an organic compound containing boron and oxygen. The boron-containing compound can be an organic polymer or an organo-silicone compound such as e.g. an organosilicon polymer. An example of an organic silicone polymer is a boric acid derivative of silicone oil which can be an elastic putty containing boron and oxygen. Such an organic compound containing boron and oxygen can e.g. is achieved by heating for a sufficiently long time a mixture of a silicone-organic compound, in particular a silicone-organic polymer, such as e.g. silicone oil or silicone paste, with a quantity of boron oxide until the mixture has the typical mechanical consistency of elastic putty. This is achieved e.g. by mixing a linear dimethyl silicone oil in a form available from Midland Silicones Limited as MS 200 with a viscosity of 100,000 centistokes, with 5% by weight of powdered boron oxide and heating the mixture for four hours at 200°C in air, as that boron-containing silicone oil is formed. The boron-containing silicone oil can be used alone or together with e.g. lithopone. Such a material is available from Midland Silicones under the name elastic putty.

Man har funnet at elastisk kitt som inneholder bor og oksygen i den form det er tilgjengelig fra Midland Silicones Limited kan anvendes for et stort område av forskjellige og forskjellig behandlede anordninger og for et stort område av vanninnhold, og dette synes å bekrefte den It has been found that elastic putty containing boron and oxygen in the form available from Midland Silicones Limited can be used for a wide range of different and differently treated devices and for a wide range of water contents, and this seems to confirm the

ovennevnte antagelse at virkningen ikke above assumption that the impact does not

alene skyldes fordelaktige fuktige overfla-tetilstander, og det ser ut til at tilstedeværelsen av aktuelle radikaler i elastisk kitt alone is due to favorable moist surface conditions, and it appears that the presence of topical radicals in elastic putty

befordrer forbedringer av stabiliseringsef-fekten på overflaten av legemet. promotes improvements in the stabilization effect on the surface of the body.

Hvis viskositeten av tilleggsmaterialet eller den organiske forbindelse avtar ved økende temperatur, kan tilleggsmaterialet eller den organiske forbindelse anvendes ved økende temperatur. Dette er fordelaktig i tilfeller hvor materialet eller forbindelsen anvendes i en kolbe og det halvledende materiale trykkes inn 1 materialet eller forbindelsen, idet den lavere viskosi-tet ved øket temperatur letter innføringen av legemet uten ødeleggelse av legemet eller de til legemet festede ledere. If the viscosity of the additional material or organic compound decreases with increasing temperature, the additional material or organic compound can be used at increasing temperature. This is advantageous in cases where the material or compound is used in a flask and the semiconducting material is pressed into the material or compound, as the lower viscosity at increased temperature facilitates the introduction of the body without destroying the body or the conductors attached to the body.

Halvlederlegemet kan dyppes i borsyre og tillates å tørke i luft en eller flere gan-ger og etterpå avstenges fra den omgivende atmosfære ved hjelp av en hermetisk tetning som inneholder et silikonorganisk polymer. The semiconductor body can be dipped in boric acid and allowed to dry in air one or more times and then sealed off from the surrounding atmosphere by means of a hermetic seal containing a silicone organic polymer.

Halvlederlegemet kan være montert på en basis, og tetningen kan anbringes mellom basisen og en kappedel. The semiconductor body may be mounted on a base, and the seal may be placed between the base and a cover part.

Hvis boroksydet eller den boroksydinneholdende forbindelse har et relativt høyt vanninnhold, f. eks. hvis det har vært lagret i en omgivende atmosfære med høy fuktighet, f. eks. en omgivende atmosfære med 50 til 60 % relativ fuktighet bør vanninnholdet fortrinnsvis reduseres i boroksydet eller den boroksydinneholdende forbindelse, før det avstenges fra den omgivende atmosfære, f. eks. ved opphetning, idet man har funnet at på denne måte kan stabiliteten bedres, og anordningen kan utstå høyere driftstemperaturer. Temperaturen og tiden for opphetningen for re-dusering av vanninnholdet er ikke kritisk. Det er imidlertid å foretrekke å foreta opphetningen ved en temperatur mellom 70 og 150° C. Jo høyere temperatur jo kortere kan opphetningstiden være. For enkelte typer transistorer er det fordelaktig å an-vende en temperatur på ca. 100° C og en opphetningstid på ca. 24 timer. If the boron oxide or the boron oxide-containing compound has a relatively high water content, e.g. if it has been stored in an ambient atmosphere with high humidity, e.g. an ambient atmosphere with 50 to 60% relative humidity, the water content should preferably be reduced in the boron oxide or the boron oxide-containing compound, before it is shut off from the ambient atmosphere, e.g. by heating, as it has been found that in this way stability can be improved, and the device can withstand higher operating temperatures. The temperature and time of the heating to reduce the water content are not critical. However, it is preferable to carry out the heating at a temperature between 70 and 150° C. The higher the temperature, the shorter the heating time can be. For certain types of transistors, it is advantageous to use a temperature of approx. 100° C and a heating time of approx. 24 hours.

Etter lukningen utsettes halvlederanordningen fortrinnsvis for en stabiliserende varmebehandling. Denne stabiliserende varmebehandling er særlig fordelaktig hvis boroksydet eller den boroksydinneholdende forbindelse har vært opphetet for å redu-sere vanninnholdet. Jo lavere vanninnholdet av boroksydet eller den boroksydinnet-holdende forbindelse er, jo høyere kan temperaturen være ved den stabiliserende varmebehandling. Temperaturen ved den stabiliserende varmebehandling velges fortrinnsvis mellom 70 og 150° C, da en for lav temperatur vil nødvendiggjøre en relativt lang opphetningstid, og en for høy temperatur kan skade den halvledende anordning. Varigheten av den stabiliserende varmebehandling må ikke være for kort, og temperaturen må ikke være for lav, da man har funnet at i alminnelighet er en bestemt minste temperatur og/eller en minste behandlingstid, som imidlertid er avhengig av fuktigheten i boroksydet eller den boroksydinneholdende forbindelse, og som kan være forskjellig for forskjellige typer anordninger, nødvendig for å oppnå en høy verdi for de elektriske egenskaper. Opphetningstemperaturen velges fortrinnsvis mellom 100 og 150° C. For noen typer transistorer velges en temperatur på ca. 140° C i et tidsrom på 2 til 24 timer eller lenger for å gi et stabilt produkt, hvor a,.() kan stabiliseres innenfor 5 % eller endog innenfor 1 % for en lang driftstid ved normalt bruk eller lagring, idet transistoren er i stand til å motstå høye temperaturer som f. eks. 100 til 140° C. After the closure, the semiconductor device is preferably subjected to a stabilizing heat treatment. This stabilizing heat treatment is particularly advantageous if the boron oxide or the boron oxide-containing compound has been heated to reduce the water content. The lower the water content of the boron oxide or the boron oxide-containing compound, the higher the temperature can be during the stabilizing heat treatment. The temperature for the stabilizing heat treatment is preferably chosen between 70 and 150° C, as a temperature that is too low will necessitate a relatively long heating time, and a temperature that is too high can damage the semiconductor device. The duration of the stabilizing heat treatment must not be too short, and the temperature must not be too low, as it has been found that in general there is a certain minimum temperature and/or a minimum treatment time, which however depends on the moisture in the boron oxide or the boron oxide-containing compound , and which may be different for different types of devices, necessary to achieve a high value for the electrical properties. The heating temperature is preferably chosen between 100 and 150° C. For some types of transistors, a temperature of approx. 140° C for a period of 2 to 24 hours or longer to give a stable product, where a,.() can be stabilized within 5% or even within 1% for a long operating time in normal use or storage, the transistor being in capable of withstanding high temperatures such as 100 to 140°C.

Noen utførelseseksempler på oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningen og noen nummererte eksempler. Some embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and some numbered examples.

Fig. 1 og 2 viser lengdesnitt gjennom Figs 1 and 2 show longitudinal sections through

to utførelseseksempler på oppfinnelsen. two embodiments of the invention.

I fig. 1 består anordningen av en transistor som omfatter en enkelt krystallskive 1 av halvledermateriale med en emitter-kontakt 2, en kollektorkontakt 3 og en basiskontakt 4, som er forbundet med ledere 5, 6, resp. 7. Lederen 7 er forholdsvis tykk og tjener som mekanisk bæreorgan. In fig. 1, the device consists of a transistor comprising a single crystal disk 1 of semiconductor material with an emitter contact 2, a collector contact 3 and a base contact 4, which are connected by conductors 5, 6, resp. 7. The conductor 7 is relatively thick and serves as a mechanical support.

Systemet 1, 2, 3 og 4 er innelukket i en vakuumtett beholder som omfatter en ba-sisdel 8 av glass, som er smeltet om lederne 5, 6 og 7, og en kolbe 9 som basisdelen 8 er smeltet sammen med. The system 1, 2, 3 and 4 is enclosed in a vacuum-tight container which comprises a base part 8 of glass, which is fused around the conductors 5, 6 and 7, and a flask 9 with which the base part 8 is fused.

Lederne 5, 6 og 7 er i nærheten av basisdelen 8 smeltet inn i en glassperle 10. The conductors 5, 6 and 7 are in the vicinity of the base part 8 fused into a glass bead 10.

Boroksyd eller en boroksydinneholdende forbindelse 11 er anordnet inne i kolben. Boric oxide or a compound 11 containing boron oxide is arranged inside the flask.

Boroksydet 11 kan være blandet med et fyllmateriale, f. eks. silikon-vakuum-pasta eller i det minste boroksyd delvis i kjemisk bundet form, f. eks. som et elastisk kitt som inneholder bor og oksygen. Massen 11 kan være homogen eller ikke. F. eks. kan boroksyd eller en boroksydinneholdende forbindelse være adskilt fra systemet 1, 2, 3 og 4 i forbindelse med et fyllmateriale som omgir systemet 1, 2, 3 og 4 og kommuniserer ved en porøs vegg, f. eks. av kvartsull eller asbest. The boron oxide 11 can be mixed with a filler material, e.g. silicone vacuum paste or at least boron oxide partially in chemically bound form, e.g. as an elastic putty containing boron and oxygen. The mass 11 may or may not be homogeneous. For example boron oxide or a boron oxide-containing compound can be separated from the system 1, 2, 3 and 4 in connection with a filling material which surrounds the system 1, 2, 3 and 4 and communicates by a porous wall, e.g. of quartz wool or asbestos.

I transistoren i fig. 2 har tilsvarende deler samme henvisningstall som i fig. 1. In the transistor in fig. 2 have corresponding parts the same reference number as in fig. 1.

I dette tilfelle er boroksydet eller den boroksydinneholdende forbindelse 11 an-bragt i kontakt med systemet 1, 2, 3 og 4, og det hele er omgitt av et fyllmateriale 12. In this case, the boron oxide or the boron oxide-containing compound 11 is placed in contact with the system 1, 2, 3 and 4, and the whole is surrounded by a filler material 12.

Materialet som er merket 11 kan anbringes ved å dyppe systemet 1, 2, 3 og 4 montert på basisdelen 8 i butylborat, hvoretter det-dyppede system utsettes for den omgivende atmosfære i ca. en halv time i løpet av hvilken tid boratet endres kjemisk til vått boroksyd eller borsyre. Dyp-pingen og omdanningen kan gjentas for å oppnå en ønsket tykkelse av materialet 11. The material marked 11 can be applied by dipping the system 1, 2, 3 and 4 mounted on the base part 8 in butyl borate, after which the dipped system is exposed to the surrounding atmosphere for approx. half an hour during which time the borate is chemically changed to wet boric oxide or boric acid. The dipping and the transformation can be repeated to achieve a desired thickness of the material 11.

Kolben 9 er omtrent halvveis fylt med fyllmateriale 12, f. eks. silikon-vakuum-pasta, og kappen 9 er bragt i stilling på basisplaten 8. Lukningen kan utføres ved å tilføre varme ved stråling fra en opphetet kullring til området mellom kolben 9 og basisdelen 8 og anvender et lite trykk for å presse de to deler sammen. The flask 9 is approximately half filled with filling material 12, e.g. silicone-vacuum paste, and the cap 9 is brought into position on the base plate 8. The closure can be carried out by applying heat by radiation from a heated carbon ring to the area between the flask 9 and the base part 8 and applying a small pressure to press the two parts together .

I hver av de følgende nummererte eksempler som gjelder p-n-p-germaniumtransistorer, er halvlederanordningen en legeringstransistor av samme produksjons-serie, og som er fremstillet ved å legere en emitterelektrode og en kollektorelektrode begge av rent indium, og en basiskontakt bestående av tinn-antimon-legering (95 vektprosent Sn og 5 vektprosent Sb) på en n-type germaniumskive, hvis tykkelse er ca. 150 mikron og ved en temperatur på 600° C i en atmosfære av nitrogen og hydrogen i ca. 20 min. Hvis ikke annet er angitt, er p-n-p-transistoren etset elektrolytisk i 30 % KOH-oppløsning med kollektoren forbundet med den positive klemme, og under anvendelse av en platinaelektrode som katode og med etterfølgende skylling i vann. Med hensyn til elektrisk stabilitet holder de nedenfor angitte resultater også for transistorer som er kjemisk etset i syre, hvilket tilsvarende prøver viste, idet p-n-p-transistorer ble etset i et etsebad som besto av en oppløsning av 48 % HF, 67 % HNO, og vann i volum forhold 1:1:2. In each of the following numbered examples relating to p-n-p germanium transistors, the semiconductor device is an alloy transistor of the same production series, and which is made by alloying an emitter electrode and a collector electrode both of pure indium, and a base contact consisting of a tin-antimony alloy (95% by weight Sn and 5% by weight Sb) on an n-type germanium wafer, whose thickness is approx. 150 microns and at a temperature of 600° C in an atmosphere of nitrogen and hydrogen for approx. 20 min. Unless otherwise stated, the p-n-p transistor is etched electrolytically in 30% KOH solution with the collector connected to the positive terminal, and using a platinum electrode as cathode and with subsequent rinsing in water. With regard to electrical stability, the results given below also hold for transistors chemically etched in acid, as shown by corresponding tests, where p-n-p transistors were etched in an etching bath consisting of a solution of 48% HF, 67% HNO, and water in volume ratio 1:1:2.

I følgende eksempler, som gjelder n-p-n-germaniumtransistorer besto halvlederanordningen av en legeringstransistor fremstillet ved å legere på en halvlederplate av p-type germanium med en tykkelse på ca. 100 mikron, en emitterelektrode og en kollektorelektrode som begge besto av bly-antimon-legering (98 vektprosent Pb og 2 vektprosent Sb) i en nøytral atmosfære ved en temperatur på ca. 600° C i 10 minutter og etterfølgende lodding av en ringformet basiskontakt til omkretsen av halvlederplaten ved hjelp av indium ved en temperatur på 500° C. n-p-n-transistoren ble etset elektrolytisk i et etsebad bestående av vandig 30 % KOH-oppløsning med emitter og kollektor forbundet med den positive klemme under anvendelse av en platinaelektrode som katode og med et-terfølgende skylling med vann. In the following examples, which apply to n-p-n-germanium transistors, the semiconductor device consisted of an alloy transistor produced by alloying on a semiconductor plate of p-type germanium with a thickness of approx. 100 microns, an emitter electrode and a collector electrode which both consisted of lead-antimony alloy (98 weight percent Pb and 2 weight percent Sb) in a neutral atmosphere at a temperature of approx. 600° C for 10 minutes and subsequent soldering of an annular base contact to the perimeter of the semiconductor wafer using indium at a temperature of 500° C. The n-p-n transistor was etched electrolytically in an etching bath consisting of aqueous 30% KOH solution with emitter and collector connected to the positive terminal using a platinum electrode as cathode and with subsequent rinsing with water.

Oppnådde resultater er i det følgende oppstillet i form av tabeller. Hver horison-tale rekke angår en bestemt anordning, hvis nummer er angitt i første kolonne og indikerer variasjonen av vedkommende størrelse, dvs. strømforsterkningsfaktoren og/eller lekkasjestrømmen I.n målt på anordningen under de etter hverandre føl-gende behandlingstrinn fra venstre til høy-re. Behandlingens natur er angitt i den. øverste rekke av tabellen på toppen av hver kolonne, idet kolonnene A, B, C, D og E betegner følgende behandlinger: Kolonnen A viser verdien etter endelig etsing og skylling av anordningen. The results obtained are listed below in the form of tables. Each horizontal row relates to a specific device, whose number is indicated in the first column and indicates the variation of the quantity in question, i.e. the current amplification factor and/or the leakage current I.n measured on the device during the successive treatment steps from left to right. The nature of the treatment is indicated in it. top row of the table at the top of each column, with columns A, B, C, D and E denoting the following treatments: Column A shows the value after final etching and rinsing of the device.

Kolonnen B viser verdien for anordningen etter at den er lukket inne i en glassbeholder. Column B shows the value for the device after it is enclosed in a glass container.

Kolonnen C viser verdien etter varmebehandling i alminnelighet en stabiliserende, hvor anordningen utsettes for en angitt temperatur i grader C for en tidsperiode angitt i timer h eller dager d. Column C shows the value after heat treatment, generally a stabilizing one, where the device is exposed to a specified temperature in degrees C for a period of time specified in hours h or days d.

Kolonnen D, som i de fleste tilfelle er delt i et antall underkolonner, angir verdien etter ytterligere behandling, som vanligvis er en varighetsprøve, som kan bestå av temperaturbehandlinger ved de temperaturer som er spesifisert i grader C eller av tilsvarende høy elektrisk belastning på 50 milliwatt (kollektor-basis-spenning 10 V, emitterstrøm 5 mA) ved en angitt om-givelsestemperatur i grader C. Tidsperioden før målingene av verdien som skyldes behandlingen er angitt i denne kolonne eller i underkolonnene i timer h eller dager d. Column D, which in most cases is divided into a number of sub-columns, indicates the value after further treatment, which is usually a duration test, which may consist of temperature treatments at the temperatures specified in degrees C or of an equivalent high electrical load of 50 milliwatts (collector-base voltage 10 V, emitter current 5 mA) at a specified ambient temperature in degrees C. The time period before the measurements of the value due to the treatment is indicated in this column or in the sub-columns in hours h or days d.

Kolonnen E angir verdien av størrelsen etter en etterfølgende lagringsperiode for anordningen ved angitt temperatur i grader C og i en tidsperiode angitt i dager d eller timer h. Column E indicates the value of the size after a subsequent storage period for the device at a specified temperature in degrees C and for a time period specified in days d or hours h.

Det skal også bemerkes at verdiene som heretter er gitt forstørrelsene a.,.,, I,.., og støy ble målt med anordningen avkjølt til romtemperatur (20° C). Lekkasjestrøm-men I,.„ ble alltid målt med motforspenning på 15 V på kollektoren, og støyen ble målt med en motforspenning på 4 V på kollektoren, mens emitterstrømmen var 0,2 mA. Hvis i de følgende tabeller en kolonne er sløyfet eller der ikke er angitt noen bestemt verdi i tabellen, betyr dette bare at behandlingen som gjelder denne kolonne eller en måling som svarer til denne kolonne ikke ble utført. It should also be noted that the values given hereafter are the magnifications a.,.,, I,.., and noise were measured with the device cooled to room temperature (20° C). The leakage current I,.„ was always measured with a counter bias of 15 V on the collector, and the noise was measured with a counter bias of 4 V on the collector, while the emitter current was 0.2 mA. If in the following tables a column is omitted or no specific value is entered in the table, this only means that the processing relating to this column or a measurement corresponding to this column was not carried out.

Eksempel 1: Example 1:

To p-n-p-germaniumtransistorer og to n-p-n-germaniumtransistorer ble montert på den måte som er vist i fig. 1. Massen 11 var en organisk forbindelse som inne-holdt bor og oksygen, dvs. et elastisk kitt som inneholder bor og oksygen, og som er tilgjengelig fra Midland Silicones Limited, London under varebetegnelsen G 4046.Uten ytterligere behandling ble det elastiske kitt ført inn i kolben 9 uten forutgående opphetning fra en beholder anordnet i den omgivende atmosfære med en relativ fuktighet på ca. 60 %, hvoretter halvledersystemet av transistoren forsiktig ble stukket inn i det elastiske kitt, hvoretter kolben ble lukket. Transistorene ble deretter utsatt for varmebehandling og en elektrisk belastningsprøve som var tilnærmet den samme for n-p-n- og p-n-p-transistoren. Variasjoner i strømforsterkningsfaktoren a,.,, under de forskjellige behandlinger er angitt i nedenstående tabell I, hvor p-n-p-transistorene er betegnet 11 og 12 og n-p-n-transistorene er betegnet 13 og 14. Two p-n-p germanium transistors and two n-p-n germanium transistors were assembled in the manner shown in fig. 1. Mass 11 was an organic compound containing boron and oxygen, i.e. an elastic putty containing boron and oxygen, which is available from Midland Silicones Limited, London under the trade name G 4046. Without further treatment, the elastic putty was passed into the flask 9 without prior heating from a container arranged in the surrounding atmosphere with a relative humidity of approx. 60%, after which the semiconductor system of the transistor was carefully inserted into the elastic putty, after which the flask was closed. The transistors were then subjected to heat treatment and an electrical stress test which was approximately the same for the n-p-n and p-n-p transistor. Variations in the current amplification factor a,.,, during the different treatments are indicated in Table I below, where the p-n-p transistors are designated 11 and 12 and the n-p-n transistors are designated 13 and 14.

Som det fremgår av tabellen har p-n-p-transistorene nådd en forholdsvis stabil verdi av a,.,, etter lukningen, mens n-p-n-transistorene viser en tilfredsstillende stabilitet etter stabiliseringsbehandlingen C. Selv om stabiliseringstemperaturbehand-ling C akselererer stabiliteten er den ikke nødvendig, i det minste ikke ved relativt høy fuktighet for den boroksyd-innehold-ende forbindelse. Lekkasjestrømmen In) og støynivået for disse transistorer har også tilfredsstillende lav og stabil verdi. For p-n-p-transistorene var I(.o fra 2 til 3 uA og for n-p-n-transistorene fra 1 til 2 uA, mens støynivået for begge typer transistorer var omtrent 4 til 5 dB. Ved en gitt forholdsvis høy fuktighet av det ikke for-håndsbehandlede elastiske kitt, ble det funnet uønsket å utsette disse transistorer for en opphetning til en temperatur som overskrider 100° C på grunn av at lek-kasjestrømmen I(.„ økte under en slik behandling. Under 100° C imidlertid var stabiliteten god. As can be seen from the table, the p-n-p transistors have reached a relatively stable value of a,.,, after the closure, while the n-p-n transistors show a satisfactory stability after the stabilization treatment C. Although stabilization temperature treatment C accelerates the stability, it is not necessary, in that at least not at relatively high humidity for the boron oxide-containing compound. The leakage current In) and the noise level for these transistors also have a satisfactorily low and stable value. For the p-n-p transistors I(.o was from 2 to 3 uA and for the n-p-n transistors from 1 to 2 uA, while the noise level for both types of transistors was approximately 4 to 5 dB. At a given relatively high humidity of the non-pretreated elastic putty, it was found undesirable to subject these transistors to a heating to a temperature exceeding 100° C. because the leakage current I(.„ increased during such treatment. Below 100° C., however, stability was good.

Av tabell I vil det fremgå at for n-p-n-transistorene (13 og 14) var verdien at.,, høyere etter stabiliseringen enn verdien av a,.), etter den avsluttende etsing. Den sist-nevnte virkning opptrer i nesten alle tilfelle for n-p-n-transistorene. En tilfredsstillende stabilitet med en høy aH, oppnås med p-n-p-transistorer, og med n-p-n-transistorer oppnås stabilitet ved en a,.,, som overskrider verdien etter avsluttende etsing. From table I it will appear that for the n-p-n transistors (13 and 14) the value at.,, was higher after the stabilization than the value of a,.), after the final etching. The last-mentioned effect appears in almost all cases for the n-p-n transistors. A satisfactory stability with a high aH is achieved with p-n-p transistors, and with n-p-n transistors stability is achieved at an a,.,, which exceeds the value after final etching.

Eksempel 2: Example 2:

To p-n-p-germanium transistorer og to n-p-n-germanium transistorer ble inn-ført og lukket inne i glassbeholdere på en måte tilnærmet lik den som er beskrevet i eksempel 1 med den forskjell at etter at det elastiske kitt var ført inn i kolben, og før kolben ble lukket ble kittet opphetet i luft ved 100° C i 24 timer, slik at fuktigheten ble redusert. I følgende tabell II er angitt variasjonen av a(.b for p-n-p-transistorene betegnet 21 og 22 og n-p-n-transistorene betegnet 23 og 24, som ble målt etter forskjellige behandlinger. Two p-n-p-germanium transistors and two n-p-n-germanium transistors were introduced and closed in glass containers in a manner approximately similar to that described in example 1 with the difference that after the elastic putty had been introduced into the flask, and before the flask was closed, the putty was heated in air at 100° C for 24 hours, so that the moisture was reduced. The following table II shows the variation of a(.b for the p-n-p transistors designated 21 and 22 and the n-p-n transistors designated 23 and 24, which were measured after different treatments.

Som det fremgår av tabell II er stabiliteten av disse transistorer tilfredsstillende etter den stabiliserende temperaturbehandling C. Støy og lekkasjestrømmålinge-ne viser også tilsvarende tilfredsstillende stabile verdier, idet er fra 2 til 3 j.iA for p-n-p-transistorene og fra 1 til 2 ^A for n-p-n-transistorene, mens støyen var fra 4 til 5 dB for begge typer. As can be seen from table II, the stability of these transistors is satisfactory after the stabilizing temperature treatment C. The noise and leakage current measurements also show similarly satisfactory stable values, being from 2 to 3 j.iA for the p-n-p transistors and from 1 to 2 ^A for the n-p-n transistors, while the noise was from 4 to 5 dB for both types.

En sammenligning av målingene i tabell II og tabell I viser at når det elastiske kitt ble forhåndsopphetet, ble verdien ai;b etter lukningen sammenlignet med verdien etter den avsluttende etsing, betydelig lavere enn når kittet ikke ble forhåndsopphetet, men etter en stabiliserende varmebehandling ved høy temperatur, fortrinnsvis over 70° C, ble der igjen oppnådd en høy og stabil verdi av a,.,,. Denne forholdsvis store minskning av a,.,, i lukningspro-sessen er i alminnelighet iakttatt ved transistorer hvor et forhåndsopphetet boroksyd eller en forhåndsopphetet forbindelse som inneholder bor og oksygen anvendes, og i alminnelighet er denne minskning forholdsvis større enn økningen av varigheten og/eller temperaturen av den forutgående varmebehandling. Imidlertid er denne minskning i alminnelighet bare midlerti-dig. En høy stabil verdi kan igjen oppnås vanligvis i en forholdsvis kort tidsperiode ved hjelp av en stabiliserende varmebehandling. Vanligvis er stabiliteten av halvlederanordninger hvor der er anvendt forhåndsopphetet boroksyd eller forhåndsopp-hetede forbindelser som inneholder bor og oksygen, mer tilfredsstillende etter en slik stabiliserende varmebehandling enn for halvlederanordninger hvor der er anvendt et ikke forhåndsopphetet fyllmateriale, men det skal bemerkes at en ekstra lang varmebehandling kan være ødeleggende. I tillegg hertil er halvlederanordninger som er forsynt med forhåndsopphetet boroksyd eller en forhåndsopphetet forbindelse som inneholder bor og oksygen, i alminnelighet bedre egnet til å motstå høye temperaturer, f. eks. 140° C eller høyere. A comparison of the measurements in table II and table I shows that when the elastic putty was preheated, the value ai;b after the closure compared to the value after the final etching was significantly lower than when the putty was not preheated, but after a stabilizing heat treatment at high temperature, preferably above 70° C, a high and stable value of a,.,, was again obtained. This relatively large reduction in a,.,, in the closing process is generally observed in transistors where a preheated boron oxide or a preheated compound containing boron and oxygen is used, and in general this reduction is relatively greater than the increase in duration and/or the temperature of the previous heat treatment. However, this reduction is generally only temporary. A high stable value can again usually be achieved in a relatively short period of time by means of a stabilizing heat treatment. Generally, the stability of semiconductor devices using preheated boron oxide or preheated compounds containing boron and oxygen is more satisfactory after such a stabilizing heat treatment than for semiconductor devices using a non-preheated filler material, but it should be noted that an extra long heat treatment can be devastating. In addition, semiconductor devices provided with preheated boron oxide or a preheated compound containing boron and oxygen are generally better suited to withstand high temperatures, e.g. 140° C or higher.

Eksempel 3: Example 3:

Tre p-n-p-germanium transistorer ble montert i en glasskolbe på samme måte som beskrevet i eksempel 1, hvor 11 betegner boroksydkorn for fylling av kolben 9 ved opphetning av borsyre (H.,B03) ved Three p-n-p-germanium transistors were mounted in a glass flask in the same way as described in example 1, where 11 denotes boron oxide grains for filling the flask 9 by heating boric acid (H.,B03) at

250° C i 2 timer. Gassen i kolben var luft. 250° C for 2 hours. The gas in the flask was air.

Tabellen III nedenfor viser variasjonene av aci, for disse p-n-p-transistorer som er betegnet 31, 32 og 33 under de forskjellige behandlinger og etterfølgende stabilise-ringsvarmebehandling og varighetsprøver. Table III below shows the variations of aci, for these p-n-p transistors designated 31, 32 and 33 during the various treatments and subsequent stabilization heat treatment and duration tests.

Av tabell III ser man at halvlederan-ordningene er stabilisert bare med boroksyd og altså viser høy stabilitet. Støy og lekkasjestrømmen I(.() har også en tilsvarende høy stabilitet ved tilsvarende lave verdier. Lekkasjestrømmen 1^, var fra 2 til 3 |xA og støyen fra 4 til 5 dB. Man fant dess-uten at disse transistorer også var istand til å motstå høye temperaturer f. eks. 140° C. Table III shows that the semiconductor devices are stabilized only with boron oxide and thus show high stability. Noise and the leakage current I(.() also have a correspondingly high stability at correspondingly low values. The leakage current 1^, was from 2 to 3 |xA and the noise from 4 to 5 dB. It was nevertheless found that these transistors were also capable of to withstand high temperatures eg 140° C.

Eksempel 4: Example 4:

Tre p-n-p-germanium transistorer og tre n-p-n-germanium transistorer var lukket inne i glassbeholdere på den måte som er beskrevet i eksempel I, idet størstedelen av kolben 9 på forhånd ble fylt med en intim blanding av et organisk fyllmateriale og boroksyd i vektforholdet 19 : 1. Det or ganiske fyllmateriale besto av et silikon-organisk polymer som finnes i handelen under navnet «Dow Corning High Vacuum Grease», og som i det følgende skal be-tegnes som vanlig silikon-vakuum-pasta. Boroksyd tole oppnådd ved opphetning av borsyre (H.BO,,) til 140° C i ti dager. Varigheten av denne varmebehandling er ikke kritisk. Deretter ble boroksydet blandet med silikon-vakuum-pasta med normal fuktighet og innført i kolben, hvoretter blandingen ble forhåndsopphetet til 100° C i 24 timer. I mellomtiden ble halvledersystemet for transistoren tørket ved 100° C i noen timer og i varm tilstand ført inn i blandingen hvoretter kolben umiddelbart ble lukket. Variasjoner av acl, for disse transistorer under disse behandlinger og etter-følgende temperaturbehandlinger fremgår Three p-n-p-germanium transistors and three n-p-n-germanium transistors were enclosed in glass containers in the manner described in Example I, the greater part of the flask 9 being previously filled with an intimate mixture of an organic filler material and boron oxide in the weight ratio 19:1 That or ganical filling material consisted of a silicone-organic polymer which is available in the trade under the name "Dow Corning High Vacuum Grease", and which in the following shall be referred to as ordinary silicone-vacuum paste. Boric oxide tole obtained by heating boric acid (H.BO,,) to 140° C for ten days. The duration of this heat treatment is not critical. Then the boron oxide was mixed with silicone vacuum paste of normal humidity and introduced into the flask, after which the mixture was preheated to 100°C for 24 hours. In the meantime, the semiconductor system for the transistor was dried at 100° C. for a few hours and introduced while hot into the mixture after which the flask was immediately closed. Variations of acl for these transistors during these treatments and subsequent temperature treatments appear

Som det fremgår av tabell IV er disse transistorer stabile selv ved høye temperaturer, hvilket fremgår av resultatene av varighetsprøven D ved 100° C. Foropphet-ningen er ikke kritisk, da fuktigheten av blandingen også er avhengig av fuktigheten av silikon-vakuum-pastaen, som i dette tilfelle har vært lagret i lang tid i en atmosfære med relativ fuktighet på 60 %, og videre er blandingen opphetet etterpå. Ved slik relativ fuktig lagring er blandingen fortrinnsvis forhåndsopphetet, og dette er særlig tilfelle hvis det er ønskelig at transistoren skal være istand til å motstå høye temperaturer som overskrider 100° C, f. eks. 140° C. Varigheten av forhåndsopphetningen er ikke kritisk, men bør velges i overensstemmelse med fuktigheten av ut-gangsblandingen og følsomheten av den halvledende anordning. Temperaturen ved forhåndsopphetningen velges fortrinnsvis mellom 70 og 150° C. Istedet for å benytte en forhåndsopphetning kan utgangsmaterialet være et fyllmateriale og/ eller boroksyd som er lagret i et rom med innstillbar fuktighet eller er utsatt for en forutgående varmebehandling, slik at blandingen har en nærmere bestemt fuktighet. I tillegg hertil kan utgangsmaterialet være boroksyd eller en forbindelse som inneholder boroksyd, og som har lav fuktighet, idet denne fuktighet etterpå kan økes ved å utsette forbindelsen for en atmosfære med høyere fuktighet eller ved å tilføre ytterligere materiale med høy fuktighet. I dette tilfelle og i analoge tilfeller, hvor blandingen er opphetet på forhånd, er fuktigheten av boroksydet før blandingen ikke kritisk. Således oppnår man lignende tilfredsstillende resultater når man gjorde bruk av ikke forhåndsopphetet borsyre (H.tBO.,) eller borsyre som hadde vært smeltet i luft ved 1000° C i en time og deretter pulverisert. As can be seen from Table IV, these transistors are stable even at high temperatures, which is evident from the results of the duration test D at 100° C. The preheating is not critical, as the humidity of the mixture is also dependent on the humidity of the silicone-vacuum paste, which in this case has been stored for a long time in an atmosphere with a relative humidity of 60%, and further the mixture is heated afterwards. In such relatively moist storage, the mixture is preferably preheated, and this is particularly the case if it is desired that the transistor should be able to withstand high temperatures that exceed 100° C, e.g. 140° C. The duration of the preheating is not critical, but should be chosen according to the moisture of the starting mixture and the sensitivity of the semiconductor device. The temperature during the preheating is preferably chosen between 70 and 150° C. Instead of using a preheating, the starting material can be a filler material and/or boron oxide that is stored in a room with adjustable humidity or is exposed to a prior heat treatment, so that the mixture has a closer specific humidity. In addition to this, the starting material can be boric oxide or a compound containing boric oxide, and which has low moisture, as this moisture can subsequently be increased by exposing the compound to an atmosphere with higher humidity or by adding additional material with high humidity. In this case and in analogous cases, where the mixture is heated beforehand, the moisture of the boron oxide before the mixture is not critical. Thus similar satisfactory results are obtained when using non-preheated boric acid (H.tBO.,) or boric acid which had been melted in air at 1000° C. for one hour and then pulverized.

Lekkasjestrømmen Il0 og støyen hadde også en analog tilfredsstillende stabilitet og tilfredsstillende lave verdier. Lekkasje-strømmen I(:o var fra 1 til 2 uA for p-n-p-transistorene og fra 0,1 til 0,5 \ iA for n-p-n-transistorene. Støyen var ca. 4 til 5 dB for begge typer. The leakage current Il0 and the noise also had an analogous satisfactory stability and satisfactorily low values. The leakage current I(:o was from 1 to 2 uA for the p-n-p transistors and from 0.1 to 0.5 \ iA for the n-p-n transistors. The noise was about 4 to 5 dB for both types.

Eksempel 5: Example 5:

Tre p-n-p-germanium transistorer og tre n-p-n-germanium transistorer som var bragt inn i glasskolber på den måte som er beskrevet i eksempel 4 og etterpå ble utsatt for samme stabiliserende temperaturbehandling, viste en tilsvarende tilfredsstillende oppførsel for de elektriske verdier i en varighetsprøve omfattende elektrisk belastning ved 50 mW i en omgivelsestem-peratur på 55° C, som det vil fremgå av den etterfølgende tabell V, hvor variasjonene er gitt for a,.h for disse transistorer, p-n-p-transistorene er betegnet 51, 52 og 53 og n-p-n-transistorene er betegnet 54, 55 og 56. Three p-n-p-germanium transistors and three n-p-n-germanium transistors which were placed in glass flasks in the manner described in example 4 and were subsequently subjected to the same stabilizing temperature treatment, showed a similarly satisfactory behavior for the electrical values in a duration test including electrical load at 50 mW in an ambient temperature of 55° C., as will be seen from the following Table V, where the variations are given for a,.h for these transistors, the p-n-p transistors being designated 51, 52 and 53 and the n-p-n transistors are designated 54, 55 and 56.

Lekkasjestrømmen I,.0,og støyen hadde tilsvarende tilfredsstillende lave verdier som i eksempel 4. The leakage current I,.0, and the noise had similarly satisfactorily low values as in example 4.

Med hensyn til anvendelse av en blanding av et organisk fyllmateriale og boroksyd skal bemerkes at etter en forlenget temperaturbehandling ved 140° C vil i det minste endel av boroksydet i kolben være kjemisk bundet med det organiske fyllmaterialet. Når kolbene for slike transistorer, som har stabilisert ved 140° C for en lengere tidsperiode, ble åpnet, la man merke, til at blandingen av silikon-vakuum-pasta og boroksyd viste mekaniske egenskaper i likhet med dem som finnes i elastisk kitt, dvs. at de reagerte elastisk ved hurtig påkjenning og plastisk ved lav påkjenning. With regard to the use of a mixture of an organic filler material and boron oxide, it should be noted that after an extended temperature treatment at 140° C, at least part of the boron oxide in the flask will be chemically bound with the organic filler material. When the flasks for such transistors, which have been stabilized at 140°C for a longer period of time, were opened, it was noticed that the mixture of silicone vacuum paste and boron oxide showed mechanical properties similar to those found in elastic putty, i.e. .that they reacted elastically at rapid stress and plastically at low stress.

Eksempel 6: Example 6:

For å bringe på det rene hvilken sta-biliseringstemperatur som er mest effektiv ved bruk av en bestemt forhåndsopphetet blanding av boroksyd og silikon-vakuum-pasta, og for å fastslå variasjonene av a(.h og I(.n under de forskjellige temperaturbehandlinger, ble tre p-n-p- og tre n-p-n- germanium transistorer lukket inne i en glasskolbe på den måte som er beskrevet i eksempel I, idet kolben for størstedelen ble fylt med en intim blanding av silikon-vakuum-pasta og boroksyd med et innhold av 5 vektprosent boroksyd. Blandingen av silikon-vakuum-pasta og boroksyd ble tilbe-redt og; transistoren ble lukket inne i kolben på følgende måte: Stykker av B203 oppnådd ved smelt-ning av borsyre (H.,BO;i) i luft ved 1000° C i en time, ble pulverisert i luft, og det hygroskopiske B203 absorberte en liten andel vann under pulveriseringen. Pulveret ble blandet i luft med silikon-vakuum-pasta In order to establish which stabilization temperature is most effective using a particular preheated mixture of boron oxide and silicone vacuum paste, and to determine the variations of a(.h and I(.n during the different temperature treatments, became three p-n-p- and three n-p-n- germanium transistors enclosed in a glass flask in the manner described in example I, the flask being filled for the most part with an intimate mixture of silicon-vacuum paste and boron oxide with a content of 5 percent by weight of boron oxide. The mixture of silicone vacuum paste and boron oxide was prepared and; the transistor was closed in the flask as follows: Pieces of B2O3 obtained by melting boric acid (H.,BO;i) in air at 1000° C. for one hour were pulverized in air, and the hygroscopic B2O3 absorbed a small proportion of water during the pulverization. The powder was mixed in air with silicone vacuum paste

'med' normal fuktighet. Kolben var delvis fylt med denne blanding og deretter opphetet i luft til 100° C«i 24 timer. I mellomtiden var transistoren tørket i luft ved 1-00° C i noen tid og stukket inn i blandingen''with' normal humidity. The flask was partially filled with this mixture and then heated in air to 100° C. for 24 hours. Meanwhile, the transistor was dried in air at 1-00° C for some time and inserted into the mixture'

'mens den var varm, hvoretter kolben ble lukket i luft. 'while hot, after which the flask was closed in air.

Variasjonene- for a,.,, og Iu0 under de-forskjellige behandlinger er angitt i- tabell' VI nedenfor, hvor p-n-p-transistorene er betegnet 61, 62 og 63' og n-p-n-transistorene er betegnet 64, 65 og 66. I(.„ er- angitt i |.iA. The variations- for a,.,, and Iu0 under the-different treatments are indicated in- table' VI below, where the p-n-p transistors are designated 61, 62 and 63' and the n-p-n transistors are designated 64, 65 and 66. I( .„ is- stated in |.iA.

Man ser at verdiene for a,.,, og Ic0 i tabell VI under E forblir hovedsakelig kon-stante ved ytterligere varighetsprøver. Støynivået for disse transistorer var også lavt og stabilt, nemlig ca. 4 til 5 dB. Man ser også av tabell VI at for p-n-p-transistorene etter temperaturbehandlinger ved 100° C i 3 dager, viste kollektorstrømmen IC1) allerede tilfredsstillende lave, hovedsakelig stabile verdier, mens den maksimale stabile verdi for a,.,, først ble nådd etter temperaturbehandling ved 140° C ved hvilken behandling også I,.,, ble noe forbedret. It can be seen that the values for a,.,, and Ic0 in table VI under E remain essentially constant during further duration tests. The noise level for these transistors was also low and stable, namely approx. 4 to 5 dB. It can also be seen from Table VI that for the p-n-p transistors after temperature treatments at 100° C for 3 days, the collector current IC1) already showed satisfactorily low, mainly stable values, while the maximum stable value for a,.,, was only reached after temperature treatment at 140° C at which treatment also I,.,, was somewhat improved.

I n-p-n-transistorene oppnådde man noen forbedring av både a,.,, og I((1 allerede etter temperaturbehandlingen ved 100° C sammenlignet med verdiene etter lukningen. I n-p-n-transistoren ble også den maksimale verdi av acl, og I(.„ nådd først etter en temperaturbehandling ved 140° C. Fra tilsvarende prøver har den alminnelige regel fremkommet at i den hensikt å oppnå maksimale verdier av de elektriske stør-relser i en transistor forsynt med en forhåndsopphetet fyllmasse, velges stabilise-ringstemperaturbehandlingene fortrinnsvis sterkere, dvs. lengere varighet og/eller ved høyere temperatur fordi fuktigheten i fyll-massen er lavere, dvs. fordi forhåndsopphetningen er sterkere. En meget sterk forhåndsopphetning er imidlertid ikke å foretrekke og en tilsvarende sterk stabiliser-ingsopphetning er uønsket fordi faren for feil ved transistoren i sin alminnelighet øker ved en høy temperatur. I alminnelighet er transistorene forsynt med et fyllmateriale som er mer stabilt og mer egnet til å motstå økede temperaturer enn transistorer som er forsynt med et ikke forhåndsopphetet fyllmateriale. Hvilken sta-biliseringsmetode som anvendes under anvendelse av foreliggende oppfinnelse, av-henger alene av de krav som stilles til stabiliteten og de krav som halvlederanordningen skal tilfredsstille. I de følgende eksempler, som angår p-n-p-silikon transistorer, består halvlederanordningen av en legeringstransistor som er fremstillet ved legering på en halvlederplate n-type silikon med en tykkelse på omtrent 130 mikron, en emitterelektrode og en kollektorelektrode som begge består av aluminium og en basiskontakt som består av gull-antimon-legering (99 vektprosent Au og 1 vektprosent Sb) ved opphetning i en atmosfære av hydrogen ved en temperatur på ca. 800° C i ca. 5 minutter, p-n-p-transistorene er etset elektrolytisk i et etsebad som består av en vandig 40 % HF-oppløs-ning og etylalkohol i et volumforhold på 4:1, med emitter og kollektor forbundet til den positive klemme og under anvendelse av en platinaelektrode som katode, og med etterfølgende skylling med vann. In the n-p-n transistors, some improvement was achieved in both a,.,, and I((1 already after the temperature treatment at 100° C compared to the values after closure. In the n-p-n transistor, the maximum value of acl, and I(.„ was also reached only after a temperature treatment at 140° C. From corresponding tests, the general rule has emerged that in order to achieve maximum values of the electrical quantities in a transistor provided with a preheated filling mass, the stabilization temperature treatments are preferably chosen stronger, i.e. longer duration and/or at a higher temperature because the moisture in the filling mass is lower, i.e. because the preheating is stronger. However, a very strong preheating is not preferable and a correspondingly strong stabilization heating is undesirable because of the risk of failure of the transistor in its generality increases at a high temperature In general the transistors are provided with a filler material which is more stable and more suitable to mo tstand increased temperatures than transistors that are provided with a non-preheated filling material. Which stabilization method is used when applying the present invention depends solely on the requirements placed on the stability and the requirements that the semiconductor device must satisfy. In the following examples, which relate to p-n-p silicon transistors, the semiconductor device consists of an alloy transistor made by alloying an n-type silicon semiconductor wafer with a thickness of about 130 microns, an emitter electrode and a collector electrode both of which are made of aluminum and a base contact which consists of gold-antimony alloy (99 weight percent Au and 1 weight percent Sb) when heated in an atmosphere of hydrogen at a temperature of approx. 800° C for approx. 5 minutes, the p-n-p transistors are etched electrolytically in an etching bath consisting of an aqueous 40% HF solution and ethyl alcohol in a volume ratio of 4:1, with emitter and collector connected to the positive terminal and using a platinum electrode which cathode, and with subsequent rinsing with water.

Også i de følgende eksempler ble stør-relsen av a,.,, og 1^, målt på anordninger i romtemperatur (20° C) og under forhold som er beskrevet ovenfor for germaniumtransistorer. Also in the following examples, the magnitude of a,.,, and 1^, was measured on devices at room temperature (20° C) and under conditions described above for germanium transistors.

Eksempel 7: Example 7:

Tre p-n-p-silikontransistorer ble montert på samme måte som vist i fig. 1. Massen 11 er elastisk kitt som er ført inn i kolben 9 uten forutgående behandling fra en beholder etter lagring i en omgivende atmosfære med en relativ fuktighet på ca. 60 %, og deretter ble halvledersystemet for transistoren forsiktig bragt inn i det elastiske kitt, hvoretter kolben ble lukket. Three p-n-p silicon transistors were mounted in the same manner as shown in fig. 1. The mass 11 is elastic putty which has been introduced into the flask 9 without prior treatment from a container after storage in an ambient atmosphere with a relative humidity of approx. 60%, and then the semiconductor system for the transistor was carefully introduced into the elastic putty, after which the flask was closed.

Transistorene ble utsatt for en varmebehandling og en elektrisk belastningsprø-ve. Variasjonene av strømforsterknings-faktoren a,.h er angitt nedenfor i tabellen The transistors were subjected to a heat treatment and an electrical load test. The variations of the current amplification factor a,.h are indicated below in the table

VII. VII.

Som det fremgår av tabell VII når transistorene en hovedsakelig stabil verdi av auh etter den stabiliserende varmebehandling. Lekkasjestrømmen Iu(i ble målt ved slutten av den stabiliserende varmebehandling og etter hvert trinn av belast-ningsprøven. Ved slutten av den stabiliserende varmebehandling for transistoren 71 var verdien av IC() 80 milli-mikroamp. og i hver av de to andre tilfelle under 20 milli-mikroamp. As can be seen from Table VII, the transistors reach an essentially stable value of auh after the stabilizing heat treatment. The leakage current Iu(i) was measured at the end of the stabilizing heat treatment and after each step of the load test. At the end of the stabilizing heat treatment for the transistor 71, the value of IC() was 80 milli-microamps and in each of the other two cases below 20 milli-microamps.

Eksempel 8: Example 8:

Seks p-n-p-silikontransistorer ble lukket inne i en glasskolbe i elastisk kitt på samme måte som beskrevet i eksemplet 7 og tre av dem ble utsatt for en kort lagringsperiode ved en angitt temperatur, hvoretter at. u ble målt. Six p-n-p silicon transistors were enclosed in a glass flask in elastic putty in the same manner as described in Example 7 and three of them were subjected to a short storage period at a specified temperature, after which at. u was measured.

Tabell VIII (1) viser at en stabiliserende varmebehandling ut over 2 timer ved 150° C kan i alminnelighet være ønskelig, og det viste seg etter ca. 4 timer ved 150° C at stabiliteten ved 150° C var meget god og a,.,, var stabil hovedsakelig slik som tallene viser i kolonne E. Hvis stabiliseringen skal skje ved en lavere omgivende temperatur enn 150° C, er i alminnelighet 2 timer tilstrekkelig. Table VIII (1) shows that a stabilizing heat treatment for over 2 hours at 150° C can generally be desirable, and it turned out after approx. 4 hours at 150° C that the stability at 150° C was very good and a,.,, was stable mainly as the numbers show in column E. If the stabilization is to take place at a lower ambient temperature than 150° C, in general 2 hours sufficient.

Verdien av Ico målt etter to timers varmebehandling og etter 15 timers varmebehandling viste seg i begge tilfelle å være under 20 milli-mikroamp. The value of Ico measured after two hours of heat treatment and after 15 hours of heat treatment was found in both cases to be below 20 milli-microamps.

De andre tre transistorer ble etter en stabiliserende varmebehandling utsatt for en temperaturvekslingsprøve på 5 perioder som følger. After a stabilizing heat treatment, the other three transistors were subjected to a temperature change test of 5 periods as follows.

20 minutter ved 150° C, 20 minutes at 150° C,

10 minutter ved 20° C, 10 minutes at 20° C,

20 minutter ved — 55° C, og 20 minutes at — 55° C, and

10 minutter ved 20° C. 10 minutes at 20°C.

Verdien av a,.,, var etter den stabiliserende varmebehandling og etter den etter-følgende temperaturvekslingsperiode slik som følger: The value of a,.,, after the stabilizing heat treatment and after the subsequent temperature exchange period was as follows:

I hvert, tilfelle var verdien av I (o under 20'In each case the value of I (o) was below 20'

milli-mikroamp. milli-microamps

Sluttelig skal bemerkes at oppfinnelsen ikke er begrenset til transistorer, men Finally, it should be noted that the invention is not limited to transistors, but

at den også kan anvendes for andre halvlederanordninger, hvor halvlederlegemet that it can also be used for other semiconductor devices, where the semiconductor body

omfatter aktive deler; f. eks. krystalldioder. includes active parts; e.g. crystal diodes.

Oppfinnelsen er heller ikke begrenset The invention is also not limited

til anvendelsen av halvledere i form av germanium og silisium. Den kan også anvendes for andre halvledere eller halvledende for the use of semiconductors in the form of germanium and silicon. It can also be used for other semiconductors or semiconductors

forbindelser, slik som f. eks. AmBv, f. eks. connections, such as e.g. AmBv, e.g.

GaAs, InP for å oppnå lignende fordel ved GaAs, InP to achieve similar advantage of

stabilisering av atmosfæren som omgir stabilization of the surrounding atmosphere

halvlederen. the semiconductor.

Claims

1. Semiconductor device, e.g. a transistor, or crystal diode,.where the surface of

the semiconductor body such as consists of germanium or silicon', is at least partially, preferably completely airtight from the surroundings by means of a container, preferably a glass container, characterized in that in the space between the container and the semiconductor body there is boron oxide, with a content - of water as a stabilizing substance.

2. Semiconductor device according to claim 1, characterized in that inside the container is a finely divided mixture of boron oxide and a filler material.

3. Semiconductor device according to claim 2, characterized in that the mixture contains 1-10 weight percent boron oxide, preferably 4-6 weight percent.

4. Semiconductor device according to claim 2 or 3, characterized in that the filler material is an organic compound, in particular an organic silicone compound.

5. Semiconductor device according to claim: 4-, characterized in that the filler material is an organic polymer, in particular a silicone organic polymer.

6. Semiconductor device according to claim 5, characterized in that the filling material is silicon vacuum grease. in

7. Semiconductor device according to claim 5, characterized in that the filling material is an elastic putty. in

8. Semiconductor device according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least part of the boron oxide is used in chemically bound form as a boron- and oxygen-containing organic compound, preferably as a boron- and oxygen-containing organic silicone polymer.

9. Semiconductor device according to claim 8, characterized in that the organic silicone polymer is a boric acid derivative of an organic silicone polymer.

10. Semiconductor device according to claim 8, characterized in that the organic silicon polymer is a boron- and oxygen-containing elastic putty.

11. Method for manufacturing a semiconductor device according to one or more of the preceding claims, characterized in that before the airtight closure, boron oxide is placed in the container, preferably in combination with a filler material, or at least partially in chemically bound form in a organic compound, and that the boron oxide and/or filler material resp. the organic compound's water content is adjusted for closure, preferably exposed to a moist atmosphere or is subjected to preheating.

12. Method according to claim 11, characterized in that the water content is reduced by preheating at a temperature of approx. 70—150° C.

13. Method according to claim 11 or 12, characterized in that, after the airtight closure, the semiconductor device is subjected to a stabilizing temperature treatment, preferably at a temperature between approx. 70 and 150° C, especially between 100 and 150° C.