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Verfahren zur Stabilisierung der Oberfläche von Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-Übergang
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stabilisierung der Oberfläche von Halbleiterkörpern, die einen oder mehrere pn-Übergänge enthalten, zur Erzielung hoher Sperrspannungen und eines stabilen
Verhaltens in Sperrichtung.
Bei Halbleiterkörpern mit pn-Übergängen, wie sie z. B. in Flächenrichtleitern, Flächentransistoren,
Phototransistoren 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 Verände- rungen zurückzuführen ist, welche sich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, insbesondere in der Um- gebung des pn-Überganges, abspielen. Zur Vermeidung dieser nachteiligen Oberflächenveränderungen hat man Schichten verschiedener Substanzen auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, ins- besondere Schichten aus solchen Substanzen, welche gut isolierende Eigenschaften haben und feuchtig- keitsundurchlässig sind.
So hat man auf die Oberfläche von Halbleiterkörpern mit pn-Übergang Über- züge aus Lack oder Wacly aufgebracht oder diese mit Schichten aus härtbaren Kunststoffen überzogen. Wei- ter wurden Schichten aus anorganischen Stoffen, u. zw. aus Oxyden, wiezB. 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.
Alle diese Versuche zur Stabilisierung der Oberfläche von Halbleiterkörpern hatten bisher keinen vollen Erfolg.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Oberfläche von Halbleiterkörpern mit pn-Übergängen mittels einer geeigneten Schicht in weit besserem Masse als bisher zu stabilisieren und damit die Sperrspannung wesentlich zu erhöhen.
Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers, insbesondere inder Umgebung des pn-Überganges, eine Schicht aus amorphem Germanium aufgebracht wird.
Es hat sich gezeigt, dass solche amorphe Germaniumschichten nicht nur sehr gute isolierende Eigenschaftenhaben, sondern dass die Eigenschaften des amorphen Germaniums mindestens bis 4000C vollkom- men 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 Siliziumgleichrichtem bis auf das 5-fache des ursprünglichen Wertes gesteigert werden konnte. Da die Germaniumschicht 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 beschich-
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tende 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, dass die Oberfläche des Halbleiterkörpers kontinuierlich bedeckt ist. In der Praxis haben sich Schicht- dicken von etwa 50 bis 500 Angström als ausreichend erwiesen.
Eshatsichals zweckmässig erwiesen, den Halbleiterkörper 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 bei Halbleiterkörpern aus Silizium erwiesen. Man kann aber auch Halbleiterkörper aus Germanium vorteilhaft mit einem solchen Überzug versehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. VerfahrenzurStabilisierungder-Oberfläche von. Halbleiterkörpern mit mindestens einem pn-Übergang durch Aufbringen einer dünnen isolierenden Schicht auf die Oberfläche des Halbleiters, mindestens in der Umgebung des pn-Überganges, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Schicht von amorphem Germanium aufgebracht wird.
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Method for stabilizing the surface of semiconductor bodies with at least one pn junction
The invention relates to a method for stabilizing the surface of semiconductor bodies which contain one or more pn junctions in order to achieve high reverse voltages and a stable one
Behavior in blocking direction.
In semiconductor bodies with pn junctions, as they are, for. B. in surface directional conductors, surface transistors,
Phototransistors u. Like. Are used, it has been observed that the reverse voltage does not reach the level possible by the properties of the semiconductor. It has been found that this is due to changes which take place on the surface of the semiconductor body, in particular in the vicinity of the pn junction. In order to avoid these disadvantageous surface changes, layers of different substances have been applied to the surface of the semiconductor body, in particular layers of substances which have good insulating properties and are impermeable to moisture.
For example, coatings made of lacquer or wax have been applied to the surface of semiconductor bodies with a pn junction, or these have been covered with layers of hardenable plastics. Layers made of inorganic substances and the like were also used. between oxides, such as Quartz, applied to the surface of such semiconductor bodies. Finally, attempts have been made to stabilize the surface of
To achieve semiconductor bodies in that the semiconductor body is superficially oxidized in a suitable manner, that is to say is coated with an oxide layer made of an oxide of the semiconductor material.
None of these attempts to stabilize the surface of semiconductor bodies have so far been completely successful.
The object of the invention is to stabilize the surface of semiconductor bodies with pn junctions by means of a suitable layer to a far better degree than before and thus to increase the reverse voltage significantly.
According to the invention, this is achieved in that a layer of amorphous germanium is applied to the surface of the semiconductor body, in particular in the vicinity of the pn junction.
It has been shown that such amorphous germanium layers not only have very good insulating properties, but that the properties of amorphous germanium are completely stable at least up to 4000C. Since germanium belongs to the same group of the periodic system of elements as the semiconductor silicon, which is 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.
The permissible reverse voltage of semiconductor devices can be increased significantly by the germanium layer according to the invention. It has been shown, for example, that the reverse voltage of silicon rectifiers produced by diffusion could be increased up to five times the original value. Since the germanium layer according to the invention is completely stable at the usual operating temperatures, the advantageous properties of the semiconductor elements coated with such a layer do not change either; which results in a high stability of the blocking characteristic of such semiconductor components.
The amorphous germanium layer can be produced in a simple manner on a semiconductor body in that germanium is vapor-deposited onto the semiconductor body in a vacuum. If the to be coated
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If the semiconductor body is at room temperature or not at a significantly higher temperature, the germanium condenses as a thin amorphous layer. The thickness of the amorphous germanium layer is not very critical. For example, layers that are so thin can be produced by vapor deposition that they are optically imperceptible. Of course, the germanium layer must have at least such a thickness that the surface of the semiconductor body is continuously covered. In practice, layer thicknesses of around 50 to 500 Angstroms have proven to be sufficient.
It has proven to be expedient to clean the semiconductor body by etching and / or by the action of a glow discharge before the amorphous layer is applied.
It can also be advantageous if the germanium layer is also covered with a mechanical protective layer, for example made of a hardenable synthetic resin.
So that all points of the semiconductor body are completely covered with the germanium layer, in particular so that the pn junction is continuously covered with germanium, it is useful to change the position of the semiconductor body relative to the evaporation source during the evaporation of the germanium, for example to rotate the semiconductor body.
Such coatings made of amorphous germanium have proven to be particularly advantageous in the case of semiconductor bodies made of silicon. However, it is also advantageous to provide semiconductor bodies made of germanium with such a coating.
PATENT CLAIMS:
1. Method for stabilizing the surface of. Semiconductor bodies with at least one pn junction by applying a thin insulating layer to the surface of the semiconductor, at least in the vicinity of the pn junction, characterized in that a layer of amorphous germanium is applied to the surface of the semiconductor body.