DE1184178B

DE1184178B - Process for stabilizing the surface of semiconductor bodies with pn junctions by vacuum evaporation

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 DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: C 23 cBoarding school Class: C 23 c

Nummer:Number:

48 b-13/02 48 b -13/02

Deutsche Kl.: 1184 178German class: 1184 178

Aktenzeichen: St 16141VI b/48 bFile number: St 16141VI b / 48 b

Anmeldetag: 20. Februar 1960Filing date: February 20, 1960

Auslegetag: 23. Dezember 1964Opening day: December 23, 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.The invention relates to a method for stabilizing the surface of semiconductor bodies, which contain one or more pn junctions to achieve high blocking voltages and a stable one Behavior in blocking direction.

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.In semiconductor bodies with pn junctions, as they are, for. B. in surface directional conductors, surface transistors, Phototransistors and the like are used, it has been observed that the reverse voltage does not pass through the properties of the semiconductor reached possible height. It has been found that this is due to changes is due, which is on the surface of the semiconductor body, in particular in the Play around the pn junction.

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.To avoid these disadvantageous surface changes, different layers are used Substances applied to the surface of the semiconductor body, in particular layers of such Substances that have good insulating properties and are impermeable to moisture. So had coatings of lacquer or wax are applied to the surface of semiconductor bodies with a pn junction or these are coated with layers of hardenable plastics. Next were layers from inorganic substances, namely from oxides, such as. B. quartz, on the surface of such semiconductor body Finally, attempts have been made to stabilize the surface of semiconductor bodies to achieve that the semiconductor body is oxidized superficially in a suitable manner, that is, coated with an oxide layer made of an oxide of the semiconductor material.

Man hat auch bereits Halbleiterkörper, die einen pn-übergang enthalten, mit einem kristallinen Überzug aus eigenleitendem Material des gleichen Stoffes überzogen.One also already has semiconductor bodies which contain a pn junction with a crystalline coating Covered from intrinsic material of the same material.

Es wurde auch schon auf die kristalline Germaniumschicht von Kontaktdetektoren ein Überzug aus amorphem Germanium zur Regelung des Durchlaßwiderstandes aufgebracht.A coating has already been applied to the crystalline germanium layer of contact detectors made of amorphous germanium to regulate the forward resistance.

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. It is also known to have semiconductor layers with a protective coating for Hall generators to be provided from germanium or silicon. However, the type of application causes the emergence an at least partially crystalline coating, which is essential with regard to surface stabilization is worse than an amorphous semiconductor protective layer.

Alle diese Versuche zur Stabilisierung der Oberfläche vom Halbleiterkörper hatten bisher keinen vollen Erfolg.None of these attempts to stabilize the surface of the semiconductor body have hitherto been made complete success.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Oberfläche vonThe object of the invention is the surface of

Verfahren zum Stabilisieren der Oberfläche
von Halbleiterkörpern mit pn-Übergängen
durch VakuumbedampfenMethod of stabilizing the surface
of semiconductor bodies with pn junctions
by vacuum evaporation

Anmelder:Applicant:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, HeUmuth-Hirth-Str. 42Stuttgart-Zuffenhausen, HeUmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

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

Fürth (Bay.)Fuerth (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.Semiconductor bodies, ζ. B. in surface directional conductors, surface transistors, Phototransistors u ,. Like. With at least one pn junction, by vacuum evaporation the surface of the semiconductor body, with a thin insulating layer, at least in the vicinity of the pn junction to stabilize to a far better degree than before and thus the reverse voltage to increase significantly.

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.This is achieved according to the invention in that a layer of amorphous germanium is vapor deposited, the position of the semiconductor body being changed during vapor deposition relative to the evaporation source, in particular the semiconductor body being rotated, and optionally a protective layer, in particular made of a curable synthetic resin, on the germanium layer, is applied.
It has been found that such amorphous germanium layers have not only good insulating properties, but that the properties of the amorphous germanium to at least 400 ⁰ C are completely stable. Since germanium belongs to the same group of the periodic system of elements as silicon, the semiconductor most frequently used alongside germanium, the structural properties of the coating are very similar to those of the semiconductor body, so that disturbances in the surface layer of the semiconductor body are avoided.

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-The germanium layer according to the invention can reduce the permissible reverse voltage of semiconductor devices can be increased significantly. It has been shown, for example, that the reverse voltage of diffusion-made silicon rectifiers up to 5 times the original Value could be increased. Since the device

409 759/321409 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.manium layer according to the invention is completely stable at normal operating temperatures, the advantageous properties of the semiconductor elements coated with such a layer also change not; resulting in a great stability of the blocking characteristic of such semiconductor components affects.

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.The amorphous germanium layer can thereby be applied to a semiconductor body in a simple manner be generated that germanium is evaporated onto the semiconductor body in a vacuum. If the Semiconductor bodies to be coated are at room temperature or not significantly higher Temperature, the germanium condenses as a thin amorphous layer. The thickness of the amorphous Germanium layer is not very critical. It can, for example, so thin layers through Vapor deposition can be generated so that these are optically imperceptible. Of course the germanium layer must have at least such a thickness that the surface of the semiconductor body is continuous is covered. In practice, layer thicknesses of around 50 to 500 Angstroms have proven to be proven sufficient.

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.It has proven to be expedient to use the half- »5 conductor body prior to the application of the amorphous layer by etching and / or by action to clean a glow discharge.

Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Germaniumschicht noch mit einer mechanischen Schutzschicht, beispielsweise aus einem härtbaren Kunstharz bedeckt wird.It can also be advantageous if the germanium layer is also provided with a mechanical Protective layer, for example, is covered from a curable synthetic resin.

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.So that all points of the semiconductor body are complete are covered with the germanium layer, in particular so that the pn junction is continuous is covered with germanium, it is expedient during the evaporation of the germanium To change the position of the semiconductor body relative to the evaporation source, for example the To rotate semiconductor body.

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.Such coatings have proven to be particularly advantageous made of amorphous germanium, especially in semiconductor bodies made of silicon. One can but also semiconductor bodies made of germanium are advantageously provided with such a coating.

Claims

Claim:

Method of stabilizing the surface of Semiconductor bodies, e.g. B. in Ftächenrichrleitern, Surface transistors, phototransistors and the like * with at least one pn junction, by vacuum vapor deposition of the surface of the semiconductor body with a thin insulating layer, at least in the vicinity of the pn junction, thereby characterized in that a layer of amorphous germanium is evaporated, wherein the position of the half-body is changed during the vapor deposition with respect to the vaporization source, in particular the semiconductor body is rotated and possibly on the Germanaimschicht nor a protective layer, in particular made of a curable synthetic resin, is applied.

Considered publications:
German Patent No. 895199;
German Auslegeschrift No. 1057 207;
U.S. Patent No. 2,789,258.