DE1194985B - Verfahren zur Nachbehandlung von Silizium-gleichrichterelementen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Nachbehandlung von Siliziumgleichrichterelementen Die Erfindung- bezieht sich auf ein Verfahren zur Nachbehandlung von Siliziumgleichrichterelementen, die an ihrem pn-Übergang mit einer Schutzüberzugsschicht aus einem Lack mit einem nach dem Aufbringen des Lackes auf die benachbarte Oberflächenzone des Halbleiterkörpers elektropositiv wirkenden Zusatzstoff versehen worden sind, um auf diese Weise eine nachteilige Beeinflussung des stabilen Verhaltens eines solchen Halbleiterelementes auf Grund der e3 umgebenden Atmosphäre, auch wenn es in eine Kapselung eingeschlossen ist, oder auf Grund von an der Oberfläche des Halbleiterkörpers adsorbierten bzw. chemisorbierten Schichten auszuschließen.
• Bei der Herstellung solcher Halbleiterbauelemente hatte sich ergeben, daß diese nach ihrer normalen abschließenden Fertigung doch hin und wieder in ihrem Verhalten gegenüber dem erwünschten und in Rechnung gestellten Verlauf ihrer Sperrspannungskennlinie unerwünschte Abweichungen aufwiesen, indem diese Kennlinie bei relativ niedrigen und insbesondere unerwünscht niedrigen Sperrspannungswerten bereits nach oben in Richtung höherer Stromwerte abknickte.
• Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß sich an sich fertige Siliziumelemente gegenüber einem solchen mangelhaften Sperrstromverhalten durchaus verbessern lassen, indem diese Halbleiterelemente noch einem Behandlungsprozeß unterworfen werden, durch den es dann tatsächlich gelingt, die Kennlinie aus ihrem vorherigen unerwünschten Verlauf in einen solchen entsprechenden erwünschten Verlaufs überzuführen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zur Nachbehandlung von Siliziumgleichrichterelementen erfindungsgemäß die Lackschicht an den Gleichrichterelementen abgelöst, dann werden die Gleichrichterelemente nachgeätzt, und nunmehr wird eine neue gleichartige Lackschutzschicht auf sie aufgebracht.
• Die Entfernung der ersten elektropositiv auf den Halbleiterkörper wirkenden Lackschicht kann durch ein geeignetes Lösungsmittel, insbesondere durch ein organisches Lösungsmittel, wie z. B. Toluol oder Tetrahydrofuran, erfolgen, der zweckmäßig eine mechanische Nachbehandlung der Oberflächenteile des Halbleiterkörpers folgen kann. Die Gleichrichterelemente können hierfür z. B. für eine Zeitdauer von einigen Stunden in ein Bad aus Toluol gebracht werden und alsdann von etwaigen noch an der Oberfläche anhaftenden Lackteilen, z. B. durch einen Bürstvorgang befreit werden. Das Nachätzen der von der auf den Halbleiterkörper elektropositiv wirkenden Lackschicht befreiten Halbleiterelemente kann mittels einer der in der Halbleitertechnik bekannten Ätzmittellösungen, z. B. einer Mischung aus Salpetersäure und Flußsäure, während einer Zeitdauer von etwa 5 bis 10 Sekunden durchgeführt werden.
• Die nach der Ätzbehandlung aufgebrachte neue, gleichartige Lackschicht von elektropositivem Verhalten in bezug auf die Halbleiteroberfläche -wird zweckmäßig durch Temperaturbehandlungsprozeß -in einen bestimmten erwünschten Endzustand übergeführt. Ein Temperaturbehandlungsprozeß kann auch für die erste auf den pn-Übergang aufgebrachte Lackschicht zweckmäßig sein, damit in rationeller Weise der erwünschte vorbestimmte Zustand der Lackschicht erreicht wird. Ein solcher Temperaturbehandlungsprozeß kann z. B. während einer Zeitdauer von 12 Stunden oder länger bei einer Temperatur zwischen 150 und 320° C durchgeführt werden, vorzugsweise bei etwa 200° C, während etwa 16 Stunden.
• So wiesen Siliziumgleichrichterelemente normalen Verhaltens bei 1000 Volt Sperrspannung Sperrströme kleiner als 100 Mikroampere auf. Zeigten nun fertige Gleichrichterelemente ein schlechteres Sperrstromverhalten, indem sie z. B. bei 1000 Volt Sperrspannung mehr als 1000 Mikroampere Sperrstrom führten, so gelang es durch eine Nachbehandlung, wie sie nach der Erfindung vorgeschlagen wird, diesen Gleichrichterelementen dann ebenfalls ein im obigen Sinn normales Sperrstromverhalten mit einem Sperrstrom kleiner als 100 Mikroampere, ja sogar herab bis etwa 30 Mikroampere bei 1000 Volt Sperrspannung zu geben. Es war bekannt, auf die Oberflächen von Halbleiterelementen, wie z. B. Gleichrichtern oder Transistoren, nach einer vorgegebenen chemischen oder elektrochemischen Ätz- und/oder Polierbehandlung an der Übergangszone zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung des Halbleiterkörpers, Abspülung der Restprodukte von der Ätzbehandlung sowie einer Trocknung der Oberfläche mittels Heißluft oder Infrarotbestrahlung diese Oberfläche mit einer Schutzschicht durch Aufbringen eines Lackes oder durch Aufdampfen von Quarz zu versehen. Es wurde auch als mögliche bekannte Lösung erkannt, daß es nicht notwendig ist, das chemische oder elektrochemische Behandlungsmaterial vor dem Aufbringen der Schutzschicht zu entfernen, wenn das Schutzüberzugsmaterial in so heißem Zustand aufgetragen wird, daß dabei mindestens eine teilweise Verdampfung des chemischen Behandlungsmittels erfolgt. Es war dabei auch daran gedacht, als Dipole wirkende Substanzen, insbesondere Moleküle mit polaren Endgruppen zu benutzen zur Polarisierung der Oberflächenatome oder Moleküle des Halbleiters und/oder zum vollständigen oder teilweisen Eingehen chemischer Verbindungen mit ihnen. Auch der Einbau eines Zusatzstoffes wurde in Betracht gezogen zur Verbesserung der Halbleitereigenschaften der Halbleiteroberfläche, insbesondere für deren Oxydation und/oder zur Veränderung der mechanischen und/oder isolierenden Eigenschaften und/oder für eine konservierende, insbesondere auch polymerisierende oder mindestens auch teilweise weichmachende Wirkung.
• Hierbei lag aber keine Halbleiteranordnung vor im Sinne der nach der vorliegenden Erfindung zu verbessernden, und es lag auch keine Erkenntnis für eine mögliche Nachbehandlung von fertigen Halbleiterbauelementen vor, um sie in ihrem elektrischen Güteverhalten sinngemäß verbessern zu können.
• Es war ferner bekannt, Siliziumhalbleiterkörperoberflächen im Sinne einer Stabilisierung zu verbessern, indem auf diese eine Oxydschicht aus Siliziumdioxyd durch einen thermischen Aufwachsprozeß aufgebracht wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Nachbehandlung von Siliziumgleichrichterelementen, die an ihrem pn-übergang mit einer Schutzüberzugsschicht aus einem Lack mit einem nach dem Aufbringen des Lackes auf die benachbarte Oberflächenzone des Halbleiterkörpers elektropositiv wirkenden Zusatzstoff versehen worden sind, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Lackschicht an den Gleichrichterelementen abgelöst wird, dann die Gleichrichterelemente nachgeätzt werden und nunmehr eine neue, gleichartige Lackschutzschicht auf sie aufgebracht wird: 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzbehandlung mittels einer Ätzmittellösung aus Salpetersäure und Flußsäure, gegebenenfalls mit einem Zusatz von Eisessig, während einer Zeitdauer von etwa 5 bis 10 Sekunden durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den pn-übergang aufgebrachte Lackschutzschicht mit dem elektropositiv wirkenden Zusatz einer Temperaturbehandlung zwischen 150 und 320° C während einer Zeitdauer von 12 Stunden oder länger, vorzugsweise bei etwa 200°C während etwa 16 Stunden, unterworfen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lackschutzschicht mittels eines organischen Lösungsmittels entfernt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel Toluol oder Tetrahydrofuran benutzt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterelemente nach einer Behandlung in einem Lösungsmittel von den noch anhaftenden Lackresten durch einen mechanischen Prozeß, wie z. B. Abbürsten, befreit werden. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als elektropositiv wirkender Zusatzstoff im Lack Alizarin benutzt wird. B. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte neue, gleichartige Lackschutzschicht durch einen Ternperaturbehandlungsprozeß in einen erwünschten Endzustand übergeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 517; »Bell System Technical Journal«, Bd. 38 (1959), Heft 3, S. 749 bis 783.