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.Process for the production of electrically asymmetrically conductive semiconductor arrangements
The invention relates to a method for producing electrically asymmetrical
conductive semiconductor arrangements, in particular with one or more pn junctions.
Such semiconductor arrangements are, for example, uncontrolled semiconductor rectifiers,
electrically, magnetically and / or controlled by light or corpuscular radiation
Semiconductor rectifiers, e.g. B. transistors or junction photo elements, temperature sensitive
Semiconductor resistors and current-carrying semiconductor resistors interspersed with a magnetic field.
Semiconducting elements in particular are used as semiconductor material for this purpose,
z. B germanium, silicon, selenium, semiconducting compounds, e.g. B. Connections
Elements of the III. and V. Group of the Periodic Table of the Elements, and semiconducting
Alloys, e.g. B alloys of silicon and germanium or alloys of three
or four elements of III. and V. Group of the Periodic Table of the Elements.
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.In the known manufacturing processes for semiconductor rectifiers
with germanium or silicon as semiconductor material, the semiconductor body is in
a reducing or oxidizing solution. Furthermore, the electrolytic
Etching of semiconductor bodies known. These known methods have particularly
the disadvantage that in the manufacture of semiconductor rectifiers with some
Semiconductor materials or, with some semiconductor materials, certain electrical conductivity types
the etching does not stabilize or improve the blocking capability of the semiconductor rectifiers
is achieved.
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.In contrast, semiconductor rectifiers can also be used according to the method according to the invention
with such semiconductor materials or with semiconductor materials of such electrical conductivity type
with significantly improved uniformity of their locking behavior, in particular
with regard to the magnitude of the reverse currents at certain reverse voltages
will. It can also reduce the time of the etching treatment that is needed to make semiconductor rectifiers
produce with barrier properties of sufficient uniformity, significantly reduced
will. So the etching time, which when using the known methods to the previously
led to the best results with regard to uniform reverse currents, according to the procedure
according to the invention can be shortened to half or less without the time saving
an increase in the spread of the blocking properties of the semiconductor rectifiers
would result. The barrier properties are even significantly improved.
The process can also result in the detrimental precipitation of substances that occur during
Etching of the semiconductor body, for example because of the simultaneous presence
from metal electrodes are avoided on the semiconductor body. Further
the method according to the invention enables such semiconductor rectifiers with or
after the etching treatment can be recognized and eliminated which are not mechanically flawless
Have connections of the semiconductor body with the metal electrodes. Such
Defective connections can be caused by mechanical stresses during cooling
arise after alloying the metal electrodes. You can now notice it
be that in the etching treatment according to the invention, these unsafe connections
to solve.
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.The invention thus relates to methods for producing
electrically asymmetrically emerging semiconductor arrangements, in particular with a
or several pn junctions. According to the invention, the procedure here is that
the semiconductor body is exposed to ultrasonic radiation during the etching treatment
will.
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.The ultrasonic irradiation is preferably carried out via the etching liquid
brought to action on the semiconductor body. The ultrasonic irradiation during
Carry out the entire time of the etching treatment, proves to be expedient. the
Etching treatment associated with ultrasonic irradiation becomes advantageous after attachment
of the electrodes on the semiconductor body, in particular by means of alloying.
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.Ultrasound irradiation with proves to be particularly suitable
Ultrasonic frequencies of 700
to 900 kHz, in particular from about
800 kHz: 'Preferred is irradiation that mixes ultrasound of an intensity at the
Surface of the semiconductor body from 0.5 to 3 watt / em2, in particular from about 1
Watts / cm2. An aqueous solution of
Nitric acid (H N 03) and hydrofluoric acid (H F) can be used in a ratio of 1: 1.
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.The etching treatment can advantageously be 2 to 10 seconds, in particular
about 4 seconds to be made aang. Preferably, the temperature of the etching solution
Maintained at 15 to 25 ° C, in particular at about 20 ° C, during the etching treatment.
The temperature of the etching solution is expediently determined with the aid during the etching treatment
kept at a constant value in a water bath. After having ultrasound irradiation
associated etching treatment, the semiconductor body can favorably under ultrasonic irradiation
one or more rinses, for example a rinse with distilled water
or and subjected to alcohol and then dried in air at -about 100 ° C
will.
Mit besonderem Vorteil wird die mit Ultraschallbestrahlung verbundene
Ätzbehandlung bei Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Silizium
angewendet.The ultrasonic irradiation is particularly advantageous
Etching treatment for semiconductor arrangements with a semiconductor body made of silicon
applied.
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.The invention is further illustrated by the following preferred embodiment
explained. First, a piece of p-type silicon is attached using a
Solder generated in silicon n-wire on a metal disk and attach
Another metal contact free of a barrier layer for the p-conductive silicon chip
at. This silicon rectifier is in a standing under irradiation with ultrasound
Brought etching bath. An aqueous solution of nitric acid with hydrofluoric acid is used for etching
in a ratio of 1: 1. The irradiation is carried out with ultrasound at a frequency of, for example
800 kHz and an intensity at the surface of the silicon body of, for example
1 watt / cm2. The silicon body is used throughout the etching treatment
irradiated with ultrasound. The etching solution is during the etching treatment on a
Maintained temperature of, for example, 20 ° C. In particular, the temperature of the
Etching solution with the help of a water bath during the etching treatment on a constant
Value held. After 4 seconds, for example, the silicon leveler will turn off
taken to the etching bath, immediately with a first rinse under ultrasonic irradiation
distilled water and a second rinse with alcohol and then subjected
dried in air at, for example, 100 ° C. The silicon rectifier can now
be enclosed in an air- or vacuum-tight housing.