DE1184178B

DE1184178B - Verfahren zum Stabilisieren der Oberflaeche von Halbleiterkoerpern mit pn-UEbergaengen durch Vakuumbedampfen

Info

Publication number: DE1184178B
Application number: DEST16141A
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Walter He Dipl-Phys
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1960-02-20
Filing date: 1960-02-20
Publication date: 1964-12-23
Also published as: DE1185896B; GB954915A; FR1280466A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C 23 c

Nummer:

48 b-13/02

Deutsche Kl.: 1184 178

Aktenzeichen: St 16141VI b/48 b

Anmeldetag: 20. Februar 1960

Auslegetag: 23. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stabilisieren der Oberfläche von Halbleiterkörpern, die einen oder mehrere pn-Ubergänge enthalten, zur Erzielung hoher Sperrspannungen und eines stabilen Verhaltens in Sperrichtung.

Bei Halbleiterkörpern mit pn-Übergängen, wie sie z. B. in Flächenrichtleitern, Flächentransistoren, Fototransistoren u. dgl. verwendet werden, hat man beobachtet, daß die Sperrspannung nicht die durch die Eigenschaften des Halbleiters mögliche Höhe erreicht. Man hat festgestellt, daß dies auf Veränderungen zurückzuführen ist, welche sich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, insbesondere in der Umgebung des pn-Überganges, abspielen.

Zur Vermeidung dieser nachteiligen Oberflächenveränderungen hat man Schichten verschiedener Substanzen auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, insbesondere Schichten aus solchen Substanzen, welche gute isolierende Eigenschaften haben und feuchtigkeitsundurchlässig sind. So hat man auf die Oberfläche von Halbleiterkörpern mit pn-übergang Überzüge aus Lack oder Wachs aufgebracht oder diese mit Schichten aus härtbaren Kunststoffen überzogen. Weiter wurden Schichten aus anorganischen Stoffen, und zwar aus Oxyden, wie z. B. Quarz, auf die Oberfläche solcher Halbleiterkörper aufgebracht Man hat schließlich versucht, eine Stabilisierung der Oberfläche von Halbleiterkörpern dadurch zu erreichen, daß der Halbleiterkörper in geeigneter Weise oberflächlich oxydiert, also mit einer Oxydschicht aus einem Oxyd des Halbleitermaterials überzogen wird.

Man hat auch bereits Halbleiterkörper, die einen pn-übergang enthalten, mit einem kristallinen Überzug aus eigenleitendem Material des gleichen Stoffes überzogen.

Es wurde auch schon auf die kristalline Germaniumschicht von Kontaktdetektoren ein Überzug aus amorphem Germanium zur Regelung des Durchlaßwiderstandes aufgebracht.

Es ist ferner bekannt, für Hallgeneratoren bestimmte Halbleiterschichten mit einem Schutzüberzug aus Germanium oder Silizium zu versehen. Die Art der Aufbringung bewirkt jedoch das Entstehen eines zumindest teilweise kristallinen Überzuges, der bezüglich der Oberflächenstabilisierung wesentlich schlechter ist, als eine amorphe Halbleiterschutzschicht.

Alle diese Versuche zur Stabilisierung der Oberfläche vom Halbleiterkörper hatten bisher keinen vollen Erfolg.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Oberfläche von

Verfahren zum Stabilisieren der Oberfläche
von Halbleiterkörpern mit pn-Übergängen
durch Vakuumbedampfen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, HeUmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. Gerhard Walter Heinz Helwig,

Fürth (Bay.)

Halbleiterkörpern, ζ. B. in Flächenrichtleitern, Flächentransistoren, Fototransistoren u,. dgl. mit mindestens einem pn-übergang, durch Vakuumbedampfen der Oberfläche des Halbleiterkörpers, mit einer dünnen isolierenden Schicht, mindestens in der Umgebung des pn-Überganges, in weit besserem Maße als bisher zu stabilisieren und damit die Sperrspannung wesentlich zu erhöhen.

as Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Schicht von amorphem Germanium aufgedampft wird, wobei die Lage des Halbleiterkörpers während des Aufdampfens gegenüber der Verdampfungsquelle verändert, insbesondere der Halbleiterkörper gedreht wird, und gegebenenfalls auf die Germaniumschicht noch eine Schutzschicht, insbesondere aus einem härtbaren Kunstharz, aufgebracht wird.
Es hat sich gezeigt, daß solche amorphen Germaniumschichten nicht nur sehr gute isolierende Eigenschaften haben, sondern daß die Eigenschaften des amorphen Germaniums mindestens bis 400 ⁰C vollkommen stabil sind. Da das Germanium zur gleichen Gruppe des Periodischen Systems der Elemente gehört wie der am häufigsten neben Germanium verwendete Halbleiter Silizium, sind die strukturellen Eigenschaften des Überzuges denen des Halbleiterkörpers sehr ähnlich, so daß Störungen in der Oberflächenschicht des Halbleiterkörpers vermieden werden.

Durch die Germaniumschicht gemäß der Erfindung kann die zulässige Sperrspannung von Halbleitervorrichtungen wesentlich erhöht werden. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß die Sperrspannung von durch Diffusion hergestellten Siliziumgleichrichtern bis auf das 5fache des ursprünglichen Wertes gesteigert werden konnte. Da die Ger-

409 759/321

maniumschicht gemäß der Erfindung bei den üblichen Betriebstemperaturen vollkommen stabil ist, ändern sich auch die vorteilhaften Eigenschaften der mit einer solchen Schicht überzogenen Halbleiterelemente nicht; was sich in einer großen Stabilität der Sperrkennlinie solcher Halbleiterbauelemente auswirkt.

Die amorphe Germaniumschicht kann in einfacher Weise dadurch auf einem Halbleiterkörper erzeugt werden, daß Germanium im Vakuum auf den Halbleiterkörper aufgedampft wird. Wenn der zu beschichtende Halbleiterkörper sich auf Zimmertemperatur oder auf nicht wesentlich höherer Temperatur befindet, kondensiert das Germanium als dünne amorphe Schicht. Die Dicke der amorphen Germaniumschicht ist nicht sehr kritisch. Es können beispielsweise so dünne Schichten durch Aufdampfen erzeugt werden, daß diese optisch nicht wahrnehmbar sind. Natürlich muß die Germaniumschicht mindestens eine solche Dicke haben, so daß die Oberfläche des Halbleiterkörpers kontinuierlich bedeckt ist. In der Praxis haben sich Schichtdicken von etwa 50 bis 500 Angström als ausreichend erwiesen.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Halb- »5 leiterkörper vor dem Aufbringen der amorphen Schicht durch Ätzen und/oder durch Einwirkung einer Glimmentladung zu reinigen.

Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Germaniumschicht noch mit einer mechanischen Schutzschicht, beispielsweise aus einem härtbaren Kunstharz bedeckt wird.

Damit alle Stellen des Halbleiterkörpers vollständig mit der Germaniumschicht bedeckt werden, insbesondere damit der pn-übergang kontinuierlich mit Germanium abgedeckt wird, ist es zweckmäßig, während des Aufdampfens des Germaniums die Lage des Halbleiterkörpers gegenüber der Verdampfungsquelle zu verändern, beispielsweise den Halbleiterkörper zu drehen.

Als besonders vorteilhaft haben sich solche Überzüge aus amorphem Germanium besonders bei Halbleiterkörpern aus Silizium erwiesen. Man kann aber auch Halbleiterkörper aus Germanium vorteilhaft mit einem solchen Überzug versehen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Stabilisieren der Oberfläche von Halbleiterkörpern, z. B. in Ftächenrichrleitern, Flächentransistoren, Fototransistoren u. dgl.* mit mindestens einem pn-übergang, durch Vakuumbedampfen der Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer dünnen isolierenden Schicht, mindestens in der Umgebung des pn-Überganges, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht von amorphem Germanium aufgedampft wird, wobei die Lage des Halblekerkörpers während des Aufdampfens gegenüber der Verdampfungsquelle verändert, insbesondere der Halbleiterkörper gedreht wird, und gegebenenfalls auf die Germanaimschicht noch eine Schutzschicht, insbesondere aus einem härtbaren Kunstharz, aufgebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 895199;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1057 207;
USA.-Patentschrift Nr. 2 789 258.