DE1097039B

DE1097039B - Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1097039B
Application number: DEL30699A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Enno Arends; Dipl-Phys Adalbert Knopp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-07-02
Filing date: 1958-07-02
Publication date: 1961-01-12

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen, insbesondere mit einem oder mehreren pn-Übergängen. Derartige Halbleiteranordnungen sind beispielsweise ungesteuerte Halbleitergleichrichter, elektrisch, magnetisch oder/und durch Licht- oder Korpuskulareinstrahlung gesteuerte Halbleitergleichrichter, z. B. Transistoren oder Sperrschichtphotoelemente, temperaturempfindliche Halbleiterwiderstände und von einem Magnetfeld durchsetzte, stromdurchflossene Halbleiterwiderstände. Als Halbleitermaterial finden hierfür Verwendung insbesondere halbleitende Elemente, z. B Germanium, Silizium, Selen, halbleitende Verbindungen, z. B. Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, und halbleitende Legierungen, z. B Legierungen aus Silizium und Germanium oder Legierungen aus drei bzw. vier Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente.
Bei den bekannten Herstellungsverfahren für Halbleitergleichrichter mit Germanium oder Silizium als Halbleitermaterial wird der Halbleiterkörper in einer reduzierenden oder oxydierenden Lösung geätzt. Weiterhin ist die elektrolytische Ätzung von Halbleiterkörpern bekannt. Diese bekannten Verfahren weisen besonders den Nachteil auf, daß bei der Herstellung von Halbleitergleichrichtern mit manchen Halbleiterstoffen oder mit manchen Halbleiterstoffen bestimmten elektrischen Leitungstyps durch die Ätzung keine Stabilisierung oder Verbesserung der Sperrfähigkeit der Halbleitergleichrichter erreicht wird.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung können dagegen auch Halbleitergleichrichter mit solchen Halbleiterstoffen oder mit Halbleiterstoffen solchen elektrischen Leitungstyps mit wesentlich verbesserter Gleichmäßigkeit ihres Sperrverhaltens, insbesondere hinsichtlich der Größe der Sperrströme bei bestimmten Sperrspannungen, erhalten werden. Außerdem kann die Zeit der Ätzbehandlung, die benötigt wird, um Halbleitergleichrichter mit Sperreigenschaften ausreichender Gleichmäßigkeit herzustellen, erheblich herabgesetzt werden. So kann die Ätzzeit, die bei Anwendung der bekannten Verfahren zu den bisher besten Ergebnissen hinsichtlich einheitlicher Sperrströme führte, nach dem Verfahren gemäß der Erfindung auf die Hälfte oder weniger verkürzt werden, ohne daß die Zeiteinsparung eine Vergrößerung der Streuung der Sperreigenschaften der Halbleitergleichrichter zur Folge hätte. Die Sperreigenschaften werden sogar noch wesentlich verbessert. Nach dem Verfahren kann auch das nachteilige Niederschlagen von Stoffen, die beim Ätzen des Halbleiterkörpers beispielsweise wegen der gleichzeitigen Anwesenheit von Metallelektroden entstehen, auf dem Halbleiterkörper vermieden werden. Ferner ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung solche Halbleitergleichrichter bei bzw. nach der Ätzbehandlung zu erkennen und auszuscheiden, welche keine mechanisch einwandfreien Verbindungen des Halbleiterkörpers mit den Metallelektroden aufweisen. Derartige mangelhafte Verbindungen können etwa durch mechanische Spannungen bei der Abkühlung nach dem Anlegieren der Metallelektroden entstehen. Sie können nun daran festgestellt werden, daß sich bei der Ätzbehandlung nach der Erfindung diese unsicheren Verbindungen lösen.
Die Erfindung bezieht sich somit auf Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch entstehenden Halbleiteranordnungen, insbesondere mit einem oder mehreren pn-Übergängen. Gemäß der Erfindung wird hierbei so vorgegangen, daß der Halbleiterkörper während der Ätzbehandlung einer Ultraschallbestrahlung ausgesetzt wird.
Vorzugsweise wird die Ultraschallbestrahlung über die Ätzflüssigkeit auf den Halbleiterkörper zur Einwirkung gebracht. Die Ultraschallbestrahlung während der ganzen Zeit der Ätzbehandlung vorzunehmen, erweist sich als zweckmäßig. Die mit Ultraschallbestrahlung verbundene Ätzbehandlung wird vorteilhaft nach dem Anbringen der Elektroden an dem Halbleiterkörper, insbesondere mittels Legieren, vorgenommen.
Als besonders geeignet erweist sich eine Ultraschallbestrahlung mit Ultraschallfrequenzen von 700 bis 900 kHz, inbesondere von etwa 800 kHz:' Bevorzugt wird eine Bestrahlung mixt Ultraschall einer Intensität an der Oberfläche des Halbleiterkörpers von 0.5 bis 3 Watt/em2, insbesondere von etwa 1 Watt/cm2, vorgenommen. Zur Ätzbehandlung kann vorteilhaft eine-wäßrige Lösung von Salpetersäure (H N 03) und Flußsäure (H F) im Verhältnis 1:1 verwendet werden.
Die Ätzbehandlung kann vorteilhaft 2 bis 10 Sekunden, insbesondere etwa 4 Sekunden,Aang vorgenommen werden. Vorzugsweise wird die Temperatur der Ätzlösung während der Ätzbehandlung auf 15 bis 25° C, insbesondere auf etwa 20° C, gehalten. Die Temperatur der Ätzlösung wird während der Ätzbehandlung zweckmäßig mit Hilfe eines Wasserbades auf einen konstanten Wert gehalten. Nach der mit Ultraschallbestrahlung verbundenen Ätzbehandlung kann der Halbleiterkörper günstig unter Ultraschallbestrahlung einer oder mehrerer Spülungen beispielsweise einer Spülung mit destilliertem Wasser oder und mit Alkohol unterworfen und anschließend an Luft bei -etwa 100° C getrocknet werden.
Mit besonderem Vorteil wird die mit Ultraschallbestrahlung verbundene Ätzbehandlung bei Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Silizium angewendet.
Die Erfindung wird weiterhin an Hand des folgenden bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Zunächst befestigt man ein Stückchen p-leitendes Silizium mittels eines Lotes, das in Silizium n-Leitung erzeugt, auf einer Metallscheibe und bringt an dem p-leitenden Siliziumstückchen einen weiteren sperrschichtfreien Metallkontakt an. Dieser Siliziumgleichrichter wird in ein unter Bestrahlung mit Ultraschall stehendes Ätzbad gebracht. Zum Ätzen dient eine wäßrige Lösung von Salpetersäure mit Flußsäure im Verhältnis 1:1. Die Bestrahlung wird mit Ultraschall einer Frequenz von beispielsweise 800 kHz und einer Intensität an der Oberfläche des Siliziumkörpers von beispielsweise 1 Watt/cm2 vorgenommen. Der Siliziumkörper wird während der ganzen Zeit der Ätzbehandlung mit Ultraschall bestrahlt. Die Ätzlösung wird während der Ätzbehandlung auf einer Temperatur von beispielsweise 20° C gehalten. Insbesondere wird die Temperatur der Ätzlösung mit Hilfe eines Wasserbades während der Ätzbehandlung auf einem konstanten Wert gehalten. Nach beispielsweise 4 Sekunden wird der Siliziumgleiehrichter aus dem Ätzbad genommen, sofort unter Ultraschallbestrahlung einer ersten Spülung mit destilliertem Wasser und einer zweiten Spülung mit Alkohol unterworfen und anschließend an Luft bei beispielsweise 100° C getrocknet. Der Siliziumgleichrichter kann nun in ein Luft- oder vakuumdichtes Gehäuse eingeschlossen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleiteranordnungen, insbesondere mit einem oder mehreren pn-Ü'bergängen, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper während der Ätzbehandlung einer Ultraschallbestrahlung ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbestrahlung während der ganzen Zeit der Ätzbehandlung vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbestrahlung über die Ätzflüssigkeit auf den Halbleiterkörper zur Einwirkung gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbestrahlung mit Ultraschallfrequenzen von 700 bis 900 kHz, insbesondere von-et-,va 800 kHz,. vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbestrahlung mit Ultraschallintensitäten an der Oberfläche des Halbleiterkörpers von 0,5 bis 3 Watt/em2, insbesondere von etwa 1 Watt/cm2, vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ätzbehandlung eine wäßrige Lösung von Salpetersäure und Flußsäure im Verhältnis 1 : 1 verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzbehandlung über eine Zeitdauer von 2 bis 10 Sekunden, insbesondere etwa 4 Sekunden, vorgenommen wird. B.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Ätzlösung während der Ätzbehandlung auf 15 bis 25° C, insbesondere auf etwa 20° C, gehalten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Ätzlösung während der Ätzbehandlung mit Hilfe eines Wasserbades auf einem konstanten Wert gehalten wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der mit Ultraschallbestrahlung verbundenen Ätzbehandlung der Halbleiterkörper unter weiterer Ultraschallbestrahlung einer oder mehreren Spülungen, beispielsweise einer Spülung mit Wasser oder/und mit Alkohol, unterworfen und anschließend an Luft bei etwa 100° C getrocknet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ultraschallbestrahlung verbundene Ätzbehandlung nach dem Anbringen der Elektroden an den Halbleiterkörper, insbesondere mittels Legieren, vorgenommen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder einem folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ultraschallbestrahlung verbundene Ätzbehandlung bei Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Silizium angewandt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1029 483.