DE1012378B

DE1012378B - Semiconductor arrangement with p-n transition

Info

Publication number: DE1012378B
Application number: DES38554A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Heywang
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-07-28
Filing date: 1954-04-05
Publication date: 1957-07-18
Also published as: NL269213A; FR1112727A; NL189573B; NL109229C; DE1115838B; NL101504C; DE977619C; DE969465C; NL269212A; NL107276C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die bekannten Anordnungen mit p-n-Übergang oder mehreren p-n-Übergängen, z. B. Flächenrichtleiter, Flächentransistoren, z. B. mit p-n-p- oder n-p-n-Übergängen, oder auch Spitzentransistoren mit mindestens zwei auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls aufgesetzten Emitter- und Kollektorelektroden haben den Nachteil, daß die Oberflächenisolation dieser Einrichtungen an den p-n-Übergängen mit der Zeit absinkt. Dies scheint daher zu rühren, daß sich allmählich die Oberfläche mit einer Feuchtigkeitsschicht überzieht. Diese Wirkung tritt auch dann ein, wenn der Halbleiterkörper in ein Schutzgehäuse eingebaut ist oder mit einer Isolationsschicht überzogen ist. Die Feuchtigkeit dringt auch durch kleinste Risse einer sonst gut elektrisch isolierenden und an sich feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzschicht hindurch. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Ausbreiten einer Feuchtigkeitsschicht an den p-n-Übergängen besonders dadurch begünstigt wird, daß an diesen Stellen bei elektrischer Belastung der Anordnung hohe elektrische Felder auftreten, welche die Feuchtigkeit anziehen.The known arrangements with p-n junction or several p-n junctions, e.g. B. surface guide, Junction transistors, e.g. B. with p-n-p or n-p-n junctions, or even tip transistors with at least two emitter and collector electrodes placed on the surface of the semiconductor crystal have the Disadvantage is that the surface insulation of these devices at the p-n junctions decreases over time. This seems to be due to the fact that the surface gradually becomes coated with a layer of moisture. This effect also occurs when the semiconductor body is built into a protective housing or is covered with an insulating layer. The moisture penetrates even through the smallest cracks Well electrically insulating and inherently moisture-impermeable protective layer through. The invention is based on the knowledge that the spreading of a layer of moisture at the p-n junctions is particularly favored by the fact that the arrangement is under electrical load at these points high electric fields occur, which attract moisture.

Die Erfindung bezieht sich auf solche Halbleiteranordnungen mit p-n-Übergang, vorzugsweise Richtleiter oder Transistor.The invention relates to such semiconductor arrangements with p-n junction, preferably directional conductors or transistor.

Erfindungsgemäß wird der obige Nachteil bei solcher Halbleiteranordnung dadurch vermieden, daß seine Oberfläche mindestens an der Stelle bzw. an den Stellen, an der bzw. an denen sich ein p-n-Übergang befindet, vollständig mit einem Stoff einer hohen Dielektrizitätskonstante und/oder eines hohen Dipolmoments abgedeckt ist und außerdem von einem isolierenden und feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzstoff umgeben und/oder in ein vakuumdicht geschlossenes Gefäß eingebaut ist. Durch solche Abdeckstoffe wird die Ausbreitung eines elektrischen Feldes vermindert. Statt dessen oder außerdem kann auch eine hochpermeable Substanz, z. B. Bariumtitanat od. dgl., an einer derartigen Stelle der Oberfläche einer Halbleiteranordnung angeordnet werden. Durch diese wird der elektrische Kraftfluß zwischen den beiden Seiten des p-n-Überganges gebündelt und die Feldstärke erniedrigt. Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens wird eine solche Schicht während elektrischer Belastung der Halbleiteranordnung auf deren Oberfläche aufgetragen, damit sich die Teilchen der Schutzschicht in der Weise ausrichten können, daß die für das Auftreten der Feuchtigkeit schädliche Feldstärke möglichst stark reduziert wird. Unter Umständen kann die Halbleiteranordnung sogar während des Auftragens der Schicht überbelastet werden. Die Schicht besteht beispielsweise aus Wachs oder Lack oder einer polymerisierenden Substanz, in die permanente Dipole oder im elektrischen Feld sich Halbleiteranordnung mit p-n-ÜbergangAccording to the invention, the above disadvantage is avoided in such a semiconductor arrangement in that its surface at least at the point or points at which there is a p-n junction located completely with a substance of a high dielectric constant and / or a high dipole moment is covered and also by an insulating and moisture-proof protective material surrounded and / or installed in a vacuum-tight closed vessel. By such covering materials the spread of an electric field is reduced. Instead of this or in addition, a highly permeable substance, e.g. B. od barium titanate. Like. At such a point on the surface of a semiconductor device to be ordered. Through this the electrical power flow between the two sides of the p-n junction is bundled and the field strength is reduced. According to a special training of the Such a layer becomes an inventive concept during electrical loading of the semiconductor arrangement applied to their surface so that the particles of the protective layer align themselves in this way can that the harmful field strength for the occurrence of moisture is reduced as much as possible. Under certain circumstances, the semiconductor arrangement can even be overloaded during the application of the layer will. The layer consists for example of wax or lacquer or a polymerizing substance in the permanent dipoles or, in the electric field, a semiconductor arrangement with a p-n junction

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich,
Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Dr. Walter Heywang, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Walter Heywang, Karlsruhe,
has been named as the inventor

bildende Dipole eingelagert sind, welche durch das angelegte elektrische Feld polarisiert werden. Gegebenenfalls erfolgt das Aufbringen der Schicht und/ oder das Anlegen des Feldes unter erhöhter Temperatur. Zweckmäßigerweise wird die hochpermeable bzw. Dipolschicht durch eine weitere Schutzschicht bedeckt, welche gegebenenfalls in an sich bekannter Weise die gesamte Halbleiteroberfläche einhüllt. Das Ganze kann zur Sicherheit zusätzlich noch in ein hochevakuiertes, gegebenenfalls gegettertes und vakuumdicht geschlossenes Gehäuse gesetzt werden.forming dipoles are incorporated, which are polarized by the applied electric field. Possibly the application of the layer and / or the creation of the field takes place at elevated temperature. The highly permeable or dipole layer is expediently covered by a further protective layer covered, which optionally envelops the entire semiconductor surface in a manner known per se. That To be on the safe side, the whole thing can also be transferred to a highly evacuated, possibly gettered and vacuum-tight closed housing can be set.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt, η und ρ bedeuten die beiden entgegengesetzt leitenden Zonen eines Germaniumrichtleiterkristalls. Wenn der Richtleiter in Sperrichtung belastet ist, herrscht unmittelbar an der Oberfläche an der Stelle des Überganges von der n- zur p-Zone eine sehr große Feldstärkendichte, welche dazu geeignet ist, Wassermoleküle anzuziehen und eine Wasserschicht an dieser Stelle zu erzeugen. Fig. 1 zeigt eine solche bekannte Anordnung mit gestreuten Kraftlinien 3. Erfindungsgemäß (Fig. 2) wird an dieser Stelle des Kristalls eine Schicht von in einer mindestens bei erhöhter Temperatur plastischen Masse 1 suspendiertem Bariumtitanatpulver 2 angeordnet, das sich in der in der Zeichnung angedeuteten Weise auf der Oberfläche anlagert und dessen permanente Polarisation sich parallel zu den Kraftlinen 3 ausrichtet. Die Bariumtitanatteilchen sind im Überschuß vorhanden, damit sie mindestens an der n-p-Oberfläche einen gut ■zusammenhängenden Film ergeben.In the drawing, an embodiment of the arrangement according to the invention is shown, for example, η and ρ denote the two oppositely conductive zones of a germanium directional conductor crystal. If the Directional conductor is loaded in the reverse direction, prevails directly on the surface at the point of transition from the n- to the p-zone a very high field strength density, which is suitable for water molecules to attract and create a layer of water at this point. Fig. 1 shows such a known one Arrangement with scattered lines of force 3. According to the invention (FIG. 2), at this point of the crystal a layer of suspended in a mass 1 which is plastic at least at an elevated temperature Barium titanate powder 2 arranged, which is in the manner indicated in the drawing on the surface and its permanent polarization is aligned parallel to the force lines 3. the Barium titanate particles are in excess to have good appearance at least on the n-p surface ■ result in a coherent film.

Hierdurch wird das elektrische Feld in die so entstandene Bariumtitanatschicht hineingezogen. Außerdem ist durch die hohe Dielektrizitätskonstante die Feldstärke als Ganzes erheblich verringert. Über der Bariumtitanat enthaltenden Schicht 1 ist außerdemAs a result, the electric field is drawn into the barium titanate layer created in this way. aside from that the field strength as a whole is considerably reduced due to the high dielectric constant. Above the Barium titanate containing layer 1 is also

709 588/202709 588/202

eine übliche elektrisch isolierende, feuchtigkeitsundurchlässige Schutzschicht 4, beispielsweise eine Lackschicht oder eine aufgedampfte Ouarzschicht, angeordnet. Während des Auftragens der Bariumtitanatschicht ist der Richtleiter in Sperrichtung stark ber lastet und das Ganze auf eine erhöhte Temperatur gebracht. a conventional electrically insulating, moisture-impermeable protective layer 4, for example a Lacquer layer or a vapor-deposited Ouarzschicht arranged. During the application of the barium titanate layer the directional guide is heavily overloaded in the reverse direction and the whole thing is brought to an elevated temperature.

Claims

Patent claims:

1. Semiconductor arrangement with p-n junction, preferably Directional conductor or transistor, characterized in that its surface is at least at the point or points at which a p-n junction is located, completely covered with a substance with a high dielectric constant and / or a high dipole moment and is also surrounded by an insulating and moisture-proof protective material and / or is installed in a vacuum-tight closed vessel.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the substance is a titanate, for example Is barium titanate.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the substance in wax, lacquer or a polymerizing substance is embedded.

4. A method for applying the highly permeable layer according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the directional conductor during the application of the cover layer in the blocking direction loaded, possibly at least temporarily overloaded.

5. The method for applying the top layer according to one of claims 1 to 3 or according to an Claim 4, characterized in that the application takes place at an elevated temperature.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is in an evacuated, optionally gettered and vacuum-tight closed vessel is arranged.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,669,692, 2,592,683.

1 sheet of drawings