DE2726667A1 - Oberflaechenpassiviertes halbleiterbauelement und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

Oberflaechenpassiviertes halbleiterbauelement und verfahren zum herstellen desselben

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DE2726667A1 DE19772726667 DE2726667A DE2726667A1 DE 2726667 A1 DE2726667 A1 DE 2726667A1 DE 19772726667 DE19772726667 DE 19772726667 DE 2726667 A DE2726667 A DE 2726667A DE 2726667 A1 DE2726667 A1 DE 2726667A1
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Prankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
-3-
3. Juni 1977 FBE 76/22
"Oberflachenpassiviertes Halbleiterbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben"
Die Erfindung bezieht sich auf oberflächenpassivierte Halbleiterbauelemente mit einer Halbleiterscheibe, bei der pn-Übergänge schneidende Oberflächenteile mit einer organischen Passivierungsschicht bedeckt sind, sowie auf Verfahren zum Herstellen eines oberflächenpassivierten Halbleiterbauelementes, insbesondere Herstellung der Oberflächenpassivierung.
Es sind zum größten Teil oberflächenpassivierte Halbleiterbauelemente mit Halbleitern aus Silizium bekannt, bei welchen die Halbleiteroberfläche mit einer anorganischen Passivierungsschicht zum Schutz der an die Oberfläche stoßenden pn-Ubergänge bedeckt ist. Derartige Schutzschichten, z.B. aus Siliziumdioxid (SiO2), sind mittels der bekannten Diffusionsmaskentechnik hergestellt (BE-PS 570 582), indem die Diffusionsmaske nach Ausführung des Diffusionsprozesses auf der Halbleiteroberfläche belassen wird, sofern diese Maske nicht durch die Diffusion verunreinigt ist (US-PS 1 197 548).
Es können Passivierungsschichten, ohne vorübergehend als Diffusionsmaske verwendet zu werden, auch mittels besonderer Verfahren hergestellt sein, z.B. nach DT-AS 1 137 14-0
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- S.. - PBE 76/22
eine Schutzschicht aus verschiedenartigen anorganischen und/ oder organischen Stoffen wie Silikonkautschuk, Gläser und Polyimide. Halbleiterbauelemente aus Silizium, deren Oberfläche, wie vorangehend erläutert, mit einer anorganischen Passivierungsschicht versehen ist, können nicht bei hohen Betriebsspannungen im nicht hermetischen Gehäuse betrieben werden. Ferner sind auch oberflächenpassivierte Halbleiterbauelemente aus Silizium, z.B. durch DT-AS 1 292 756 und DT-OS 2 322 34-7 bekannt, bei denen die Halbleiteroberfläche mit einer rein organischen Passivierungsschicht z.B. aus Silikonlack bzw. Polyimid und Polyhydantoin oder aus einer, organischen Schichtfolge bedeckt ist. Diese Schutzschichten werden mittels spezieller Verfahren hergestellt, die verhältnismäßig aufwendig sind. Es sind derartige Schutzschichten überdies permeabel gegenüber Wasserdampf, so daß die betreffenden Bauelemente bei ihrer Anwendung gekapselt sein müssen.
Die Erfindung sucht für Halbleiterbauelemente der eingangs angegebenen Art eine Oberflächenpassivierung mittels einer Passivierungsschicht, welche einfach herstellbar ist und die Oberfläche des Halbleiters gegenüber Einflüssen der Atmosphäre abschirmt, damit Halbleiterbauelemente ohne Gehäuse oder in nicht hermetisch dichten Gehäusen angewendet werden können.
Eine solche Passivierungsschicht besteht erfindungsgemäß aus einem teilfluorierten Kohlenwasserstoffpolymer und ist als zusammenhängend verschmolzener Überzug ausgebildet, welcher durch Beschichtung mit einem Pulver, das überwiegend Teilchen mit einer Korngröße kleiner als 30 ,um enthält, hergestellt ist.
Weiteren Ausbildungen der Erfindung gemäß ist die Pulverbeschichtung aus einem Copolymer!sat von Tetrafluoräthylen und Äthylen zusammengesetzt. Zur Herstellung einer solchen Passivierungsschicht für ein oberflachenpassiviertes Halbleiterbau-
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element wird erfindungsgemäß in der Weise verfahren, daß bei einem mit einer vorgesehenen Zonenstruktur ausgebildeten sowie mit geschliffener und geätzter Oberfläche vorbereiteten Halbleiterbauelement aus Silizium die Elektroden mit einer Maske aus Teflon bedeckt werden, alsdann das Bauelement auf wenig mehr als 280 0C erhitzt wird und die unmaskierte Oberfläche des Bauelements mit einem Pulver aus einem teilfluorierten Kohlenwasserstoffpolymer beschichtet wird, und daraufhin diese Beschichtung nach dem Abnehmen der Maske 4 bis 10 Minuten lang auf 320 0C gehalten wird und nach dieser Behandlung der hergestellte Überzug auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsweise gemäß der Erfindung wird eine Beschichtung auf die unmaskierte Oberfläche der geerdeten und nicht erhitzten Bauelemente elektrostatisch aufgesprüht und es wird daraufhin diese Beschichtung nach dem Abnehmen der Maske bei 320 0C geschmolzen und der dann hergestellte Überzug auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Diese Ausführungsweise zum Herstellen einer Passivierungsschicht bei einem Halbleiterbauelement aus Silizium ist nachstehend als Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Zur Anwendung und Durchführung des Herstellungsverfahrens wird zunächst das Halbleiterbauelement vorbereitet, d.h. es werden nach dem Ausbilden einer Zonenstruktur in einer Siliziumscheibe und der Elektroden sowie nach dem Anschleifen einer Randfläche der Scheibe diese Randfläche geätzt, in entionisiertem Wasser gespült und in einem Ofen getrocknet. Das daraufhin anzuwendende Verfahren wird folgendermaßen durchgeführt:
Das Halbleiterbauelement 1 wird mit seiner ganzflächigen Hauptelektrode A auf einem Teflonblock 2 montiert, durch welchen ein diese Hauptelektrode kontaktierender Erdungsleiter
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(θ
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E hindurchgeführt ist. Die übrigen Elektroden K, G, die in der der Montagefläche gegenüberliegenden Hauptfläche des Bauelements planar angeordnet sind, werden mit einer zentrierten Maske 3 aus Teflon bedeckt.
Es wird nun die unmaskierte Randfläche 11 mit Hilfe einer auf -70 kV gehaltenen Sprühpistole 4- mit einem Pulver, das aus einem Copolymerisat von Tetrafluoräthylen und Äthylen besteht, elektrostatisch besprüht und beschichtet. Dabei wird die Maske aus Teflon ebenfalls besprüht. Auf der Randfläche haftet das Sprühgut sofort und vorzüglich. Von der Teflonmaske hingegen läßtes sich später leicht (z.B. durch Abblasen) entfernen. Es kann alsdann die Maske aus Teflon von der Hauptfläche und den Elektroden abgenommen werden, und an diese gelangtes Sprühgut kann mit Hilfe eines Gasstrahls (z.B. Stickstoff) entfernt werden. Schließlich wird das Halbleiterbauelement 1 über 280 0G auf ungefähr 320 0C erhitzt. Die Temperatur wird bei 320 0C höchstens 10 Minuten lang etwa konstant gehalten, wobei die bereits zusammenhängende Beschichtung 5 zusammenschmilzt und als hermetischer Überzug ausgebildet wird. Anschließend läßt man das Ganze auf Zimmertemperatur abkühlen. Mehrere Bauelemente, die auf einem entsprechend großen Teflonblock in Kreisausnehmungen montiert sind, können nach diesem Verfahren gleichzeitig passiviert werden. Die Sprühgutmenge in der Sprühpistole kann jeweils derart bemessen werden, daß der hergestellte Überzug eine gewünschte Dicke zwischen 30 /um und 70 /um erhält. Zur Passivierung einzelner Bauelemente ist ein wie folgt modifiziertes Verfahren anwendbar. Es wird demnach ein zu passivierendes Bauelement noch vor der Beschichtung seiner unmaskierten Oberfläche auf 280 0C bis 300 0C in einem Ofen erhitzt und dann die soweit erhitzte Scheibe mit einem Pulver, einem Copolymerisat aus Tetrafluoräthylen und Äthylen beschichtet. Dieses organische Beschichtungspulver schmilzt bei Temperaturen um 280 0C und bildet einen zusammenhängenden glatten
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Überzug. Die Maske aus Teflon wird von dem schmelzenden Beschichtungspulver nicht angegriffen. Nach dem Abnehmen der Maske wird die Beschichtung 5 bis 10 Minuten lang bei 320 0C behandelt und anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt. Es genügt, den schmelzenden Überzug den Teil der Randfläche bedecken zu lassen, an welchem pn-Übergänge an die Randfläche stoßen.
Die thermische Behandlung von 5 bis 10 Minuten Dauer ist hinreichend, damit sich der schmelzflüssige Überzug zusammenhängend ausbilden kann. Beim Abkühlen des Überzugs auf Zimmertemperatur verfestigt sich dieser, ohne zu schrumpfen und ohne die Haftfestigkeit auf der Halbleiteroberfläche zu verlieren.
Überzüge aus den angegebenen teilfluorierten Kohlenwasserstoffen haben die vorteilhafte Eigenschaft, daß sie für Wasser und Feuchtigkeit weder aufnahmefähig noch durchlässig sind und daher als beständiges Passivierungsmittel auf Halbleiteroberflächen in nicht hermetisch gekapselten Gehäusen anwendbar sind. Sie sind außerdem gute Isolatoren und sind auch thermisch hoch belastbar. Das Material des Beschichtungspulvers ist in technisch hoher Reinheit verfügbar.
Die beschriebenen Verfahren sind auch zur Oberflächenpassivierung von planaren Halbleiterbauelementen anwendbar.
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Leerseite

Claims (5)

  1. - 6. - PBE 76/22
    Patentansprüche
    ! 1)Joberflächenpassiviertes Halbleiterbauelement mit einer —Halbleiterscheibe, bei der pn-Übergänge schneidende Oberflächenteile mit einer organischen Passivierungsschicht bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Passivierungsschicht aus einem teilfluorierten Kohlenwasserstoffpolymer besteht und als zusammenhängend verschmolzener Überzug ausgebildet ist, welcher durch Beschichtung mit einem Pulver, das überwiegend Teilchen mit einer Korngröße kleiner als 30 /um enthält, hergestellt ist.
  2. 2) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverbeschichtung aus einem Copolymerisat von Tetrafluoräthylen und Äthylen zusammengesetzt ist.
  3. 3) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsschicht mindestens 30 /um dick ist.
  4. 4) Verfahren zum Herstellen eines oberflachenpassivierten Halbleiterbauelements nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem mit einer Zonenstruktur und mit Elektroden ausgebildeten sowie mit geschliffener und geätzter Oberfläche (11) vorbereiteten Halbleiterbauelement (1) aus Silizium die Elektroden mit einer Maske (3) aus Teflon bedeckt werden, alsdann das Halbleiterbauelement auf wenig mehr als 280 0C erhitzt und die unmaekierte Oberfläche (11) des Bauelements mit einem Pulver aus einem teilfuorierten Kohlenwasserstoffpolymer beschichtet wird, daß daraufhin diese Beschichtung (5) nach dem Abnehmen der Maske (3) 4 bis 10 Minuten lang auf 320 0C gehalten wird und nach dieser Behandlung der hergestellte Überzug auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
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    ORIGINAL INSPECTED
    - 7\ - FBE 76/22
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (5) auf die unmaskierte Oberfläche (11) des geerdeten und nicht erhitzten Bauelements (1) elektrostatisch aufgesprüht wird und daß daraufhin diose BeSchichtung nach dem Abnehmen der Maske (3) bei 320 0G geschmolzen und der dann hergestellte Überzug auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.
    809851/0352
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