Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Halbleiteranordnung Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Halbleiteranordnung,
die einen im wesentlichen einkristallinen Grundkörper mit p-n-Übergang, insbes.
eine Silizium-Gleichrichterscheibe, enthält, auf welchen metallische Kontakte aufgebracht
worden sind und welcher einem Ätzvorgang unterworfen wird, und besteht darin, daß
die Halbleiteranordnung im Anschluß an die Ätzung eine Zeitlang in einem wäßrigen,
schwachen, aber noch sauer reagierenden Elektrolyten anodisch behandelt wird, so
daß sich an ihrer Oberfläche durch Oxydation eine isolierende Schutzschicht bildet.
Die Ätzung hat bekanntlich den Zweck, die Gleichrichterkennlinie zu verbessern,
insbes. durch Säuberung der äußeren p-n-Grenze von elektrisch leitenden Überbrückungen,
welche sich gewöhnlich bei der mit einer Wärmebehandlung verbundenen Kontaktierung
leicht bilden. Durch die erfindungsgemäße oxydierende Nachbehandlung wird das Halbleiterelement
nach der Ätzung gegen atmosphärische Einflüsse, welche die Gleichrichterkennlinie
wieder verschlechtern, weitgehend unempfindlich. Das läßt sich so erklären, daß
durch die Nachbehandlung die natürliche und anscheinend zunächst poröse Oxydhaut
des Halbleiters verstärkt wird. Dabei wird die Gefahr, daß die Oberflächenrekombination
zunimmt, vermieden, weil die verstärkte Oxydschicht nach dem neuen Verfahren gittergerecht
aufgebaut wird.Method of manufacturing an electrical semiconductor device
The invention relates to a method for producing an electrical semiconductor arrangement,
which have an essentially monocrystalline base body with a p-n junction, esp.
a silicon rectifier disk, on which metallic contacts are applied
have been and which is subjected to an etching process, and consists in that
the semiconductor device after the etching for a while in an aqueous,
weak, but still acidic electrolytes are treated anodically, so
that an insulating protective layer is formed on its surface by oxidation.
As is well known, the purpose of etching is to improve the rectifier characteristic,
in particular by cleaning the outer p-n boundary of electrically conductive bridges,
which is usually the result of contacting associated with a heat treatment
easily make up. As a result of the oxidizing aftertreatment according to the invention, the semiconductor element becomes
after the etching against atmospheric influences, which the rectifier characteristic
worsen again, largely insensitive. This can be explained by the fact that
the natural and apparently porous oxide skin due to the post-treatment
of the semiconductor is amplified. There is a risk that the surface recombination
increases, avoided because the reinforced oxide layer in accordance with the new process
is being built.
Die Schutzschicht braucht nur an denjenigen Stellen der Oberfläche
vorhanden zu sein, welche vorher geätzt worden sind. Infolgedessen kann zur Nachbehandlung
dieselbe Halterungsvorrichtung benutzt werden wie bei der vorangegangenen elektrolytischen
Ätzung.The protective layer is only needed at those points on the surface
to be present which have been previously etched. As a result, it can be used for post-treatment
the same holding device can be used as in the previous electrolytic one
Etching.
Eine geeignete Behandlungsvorrichtung mit bipolarer Anordnung des
Halbleiterelementes ist beispielsweise in der Figur schematisch dargestellt. Die
Figur zeigt die Anordnung im Schnitt. In ein säurefestes Gefäß G,
z. B. aus Polystyrol, in welcher sich der Elektrolyt befindet, tauchen zwei Platinelektroden
_PI, die mit der angegebenen Polung an eine Spannungsquelle Q angeschlossen
werden. Dazwischen steckt eine isolierende Trennwand W, ebenfalls ausPolystyrol.
Diese Trennwand hat eine kreisrunde Öffnung, welche durch das eingesetzte Halbleiterelement
H abgedeckt wird. Letzteres besteht aus einer kreisrunden p-leitenden Sillziumscheibe
Si mit beispielsweise durch ein Legierungsverfahren aufgebrachten Metallkontakten,
und zwar mit einem Aluminiumkontakt Al, der durch ein Molybdänblech
Ho mechanisch verstärkt ist, und mit einem Gold-Antimon-Kontakt AulSb, dem ein n-leitender
Bereich des Siliziumkristalls vorgelagert ist. Der p-n-Übergang ist durch eine gestrichelte
Linie angedeutet. Seine Schnittlinie mit der Halbleiteroberfläche, die als »äußere
p-n-Grenze« bezeichnet wird, zieht sich als annähernd kreisrunde Linie um den ebenfalls
kreisrunden Goldkontakt AulSb in geringem Ab-
stand herum. Die Öffnung der
Trennwand W ist größer als die Goldronde AulSb und kleiner als die Siliziumscheibe
Si. Eine an der Wand W befestigte federnde Zunge Z, die aus Polyäthylen bestehen
kann, hält das Halbleiterelement in einer solchen Stellung fest, daß die Goldseite
der Kathode zugekehrt ist. Da das Halbleiterelement nur in der Richtung des eingetragenen
Pfeiles stromdurchlässig ist, kann Q auch eine Wechselspannungsquelle sein.
Zum Auswechseln des Gleichrichters kann die Trennwand W herausgezogen werden.A suitable treatment device with a bipolar arrangement of the semiconductor element is shown schematically in the figure, for example. The figure shows the arrangement in section. In an acid-proof vessel G, e.g. B. made of polystyrene, in which the electrolyte is located, dip two platinum electrodes _PI, which are connected to a voltage source Q with the specified polarity. In between there is an insulating partition W, also made of polystyrene. This partition wall has a circular opening which is covered by the semiconductor element H used. The latter consists of a circular p-conductive silicon wafer Si with metal contacts applied, for example, by an alloying process, namely with an aluminum contact Al, which is mechanically reinforced by a molybdenum sheet Ho, and with a gold-antimony contact AulSb, which has an n-conductive area of the silicon crystal is upstream. The pn junction is indicated by a dashed line. Its intersection with the semiconductor surface, known as "external pn-border" is called, runs like a nearly circular line around the also circular gold contact AulSb a small waste standing around. The opening of the partition W is larger than the round gold AulSb and smaller than the silicon wafer Si. A resilient tongue Z, which is fastened to the wall W and which can consist of polyethylene, holds the semiconductor element in such a position that the gold side faces the cathode. Since the semiconductor element is only permeable to current in the direction of the arrow, Q can also be an alternating voltage source. The partition W can be pulled out to replace the rectifier.
Als Elektrolyt wird vorteilhaft eine Borsäurelösung H"BO,/H,0 verwendet.
Es genügt eine bei Zimmertemperatur gesättigte wäßrige Lösung. Es können aber auch
andere schwache Säuren verwendet werden, inbes. auch bei anderen Halbleiterstoffen.A boric acid solution H "BO, / H, 0 is advantageously used as the electrolyte.
An aqueous solution saturated at room temperature is sufficient. But it can also
other weak acids are used, especially also with other semiconductor materials.
Bei vorher geätzten Silizium-Gleichrichterelementen, bei welchen der
Durchmesser der Goldronde A ulSb 8 mm betrug und die Öffnung der Trennwand
einen Durchmesser von 10 mm hatte, wurde in der beschriebenen Anordnung eine
Gleichspannung von 200 V während 5 Minuten an die Elektroden des Elektrolysebades
angelegt. Die Stromstärke betrug dabei 5 bis 10 mA. Durch diese Behandlung
wurden die Gleichrichterelemente sogar gegen Anhauchen unempfindlich. Es zeigte
sich ferner, daß die Halbleiter an den auf diese Weise behandelten Stellen gegen
metallischen Kontakt isoliert sind. Infolgedessen kann das nachfolgende Verfahren
zur Kapselung der Halbleiterelemente erheblich vereinfacht werden; denn es steht
dafür eine längere Zeit zur Verfügung, und
die sonst notwendigen
Vorsichtsmaßnahmen gegen nachträgliche Verunreinigungen können weitgehend entfallen.In the case of previously etched silicon rectifier elements, in which the diameter of the round gold A ulSb was 8 mm and the opening in the partition had a diameter of 10 mm, a direct voltage of 200 V was applied to the electrodes of the electrolysis bath for 5 minutes in the arrangement described. The current intensity was 5 to 10 mA. As a result of this treatment, the rectifier elements were even made insensitive to breathing. It was also found that the semiconductors are insulated from metallic contact at the areas treated in this way. As a result, the subsequent method for encapsulating the semiconductor elements can be greatly simplified; because a longer time is available for this, and the otherwise necessary precautionary measures against subsequent contamination can largely be dispensed with.