150939. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ötvözött p-n átmenetek kezelésére

2 150.939 erősen lerontja és a gyártásnál a kihozatali hátrányosan befolyásolja. A viszonyokat az 1. ábra szemlélteti. Itt 1 a félvezető kristály, 2 az ötvöző fém, 3 a rekrisztallizált ötvözet réteg (pl. n-típusú kristály esetén p-típusú réteg), 4 az ötvöző fém szétíolyásából eredő áthidalás. A szakemberek előtt ismeretes, hogy a p-n átmenetek megtisztítására különböző kémiai marószereket használnak, amelyek általában erősen oxidáló hatású vegyszereket (pl. salétromsav, hidrogénperoxid), másrészt az oxidáló vegyszerek hatására keletkezett termékeket oldatba vivő szereket (pl. í'olysav) tartalmaznak. Az ismert CP—4 jelzésű marószer öszetétele pl. 15 ml jégecetsav, 25 ml salétromsav, 15 ml 48%-os fluorhidrogénsav és 0,3 ml elemi bróm. Az ilyen marószerek használata az egészségre gyakorolt káros hatásuk miatt a tömeggyártásnál nehézségeket okoz, ugyanakkor hatásuk nehezen szabályozható. Az. említett marószerek egyaránt megtámadják a félvezetőalaplemezt, az ötvöző fémet és az ezekhez csatlakozó fémszerelvényeket. Ezért a marószernek a p-n átmenet helyére gyakorolt tisztító hatása gyakran háttérbe szorul a többi fémrészen fellépő heves reakció miatt és a kívánt eredményt nem érik el. Különösen hátrányos a félvezető anyagot támadó hatása az említett marószereknek olyan félvezető eszközöknél, ahol a félvezető-lemez igen vékony (30—1O0 u), vagy ahol a félvezető lemez felületén különleges, pl. diffúziós réteg van kiképezve. Előbbi esetben a marószer hatására a félvezető lemez mechanikai ellenállóképessége megengedhetetlenül csökken, utóbbi esetben pl. a diffúziós réteget a marószer hatásától valamilyen bevonattal meg kell védeni, ami további gyártási problémákat okoz. Ismeretesek továbbá olyan eljárások, ahol a p-n átmenetek tisztító kezelését elektrolitikusan végzik, pl. úgy, hogy a félvezető eszköz p-elektródá~ ját egy áramforrás pozitív pólusával kötik össze és lúgoldatba (pl. 10%~os KOH) merítik, melyben még egy fémlemez foglal helyet, amely az áramforrás negatív sarkához csatlakozik. Az így kezelt félvezető eszközök elektromos adatai időbeli stabilitás szempontjából igen előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek. A tapasztalat szerint ebben az esetben a p-rétegből lyukak lépnek át az n-rétegbe, de mivel az eszköz másik pólusa igen nagy ellenálláson (az elektrolitoMaton) keresztül csatlakozik a feszültségforrás negatív sarkához, a lyukak a legkisebb ellenállású úton a p-réteg környezetéber, az n-réteg felületére diffundálnak és ott lehetővé teszik a germánium oldódását. Ahol azonban a felületen a p-n átmenet fémesen rövidre van zárva, ott a lyukak nem jutnak ki a felületre és így az ilyen helyen az oldó, tisztító hatás sem lép fel. Ilyen esetben tehát a rendkívül előnyös elektrolitikus eljárás nem vezet eredményre. Vizsgálataink során olyan felismerésekre jutottunk, amelyek alapján módszert dolgoztunk ki az ötvözött p-n átmenetek felületi megtisztítására. Ez a módszer mentes a fentebb felsorolt hátrányoktól és segítségével kiváló tulajdonságú p-n átmenetek állíthatók elő, ugyanakkor a gyártás gazdaságossága is növelhető. Az eljárás azon az elektrokémiai jelenségen alapszik, amely a korróziótechnikában helyi elemhatás néven ismeretes, azon ugyanis, hogy nemes és kevésbé nemes fémek érintkezése esetén megfelelő hidrogénkoncentrációjú közegben az így keletkezett galvánelemben fellépő feszültség hatására a kevésbé nemes fém anódosan oldódik, míg a nemes fémen hidrogéngáz fejlődik. A találmányunk szerinti eljárásnál ezt a jelenséget úgy hasznosítjuk, hogy pl. ötvözött germánium p-n-p tranzisztornál, ahol a p-típusú emittért és kollektort pl. indiumgömböcskék n-típusú germániumba történő beötvözésével állítják elő, az indiumfém fölöslegéhez, amely tulajdonképpen a félvezető p-réteggel összefüggő fémkontaktust képvisel, nemesfém (pl. arany, ezüst, platina), vagy nemesfém bevonatú huzalt (pl. aranyozott nikkel) forrasztunk és ennek segítségével kötjük össze a hordozó állvány megfelelő kivezetéseivel. A 2. ábrán látható a találmány szerinti tranzisztor kiviteli alakja, ahol 1 a kristálytartó lemez, 2 indiumfém-kontaktusok, 5 nemesfém összekötő huzal, 6 huzal kivezetés. Ha most a tranzisztort rövid időre (pl. 1—60 mp) nem oxidáló (pl. sósav, folysav, brómhidrogénsav), előnyösen felmelegített savba mártjuk, az összeforrasztott nemesfémhuzal és az indium együttesen helyi elemet képeznek, melynek anód ja az indium és katódja a nemesfém. Ugyanakkor az elrendezés geometriájából kifolyólag a nemesfém-indium párban hosszirányban az elektród potenciál folyamatosan változik (3. ábra) úgy, hogy az indium a nemesfémmel való összeköttetés helyétől távolabb, a tapasztalat szerint a p-réteggel való érintkezés helyén veszi fel saját jellemző elektródpotenciál értékét. Még negatívabbá teszi az elektródpotenciált ezen a helyen a p-réteg jelenléte, amely a már említett V/£

kontaktpotenciállal bíró elektromos dipólus-rétegnek a negatív fegyverzete. Ezáltal az indium oldódása a legerősebben éppen ott indul meg, ahol eltávolítása elsősorban kívánatos. Ugyanekkor a folyamat semmiféle hatással nincs a germániumra, ami bizonyos esetekben (pl. felületi diffúziós réteg jelenléte esetén) nélkülözhetetlen előfeltétele egy adott tisztítási eljárás alkalmazhatóságának. Ennek következtében a p-n átmenet teljesen megtisztítható a káros fémbevonattól és a -stabilitás biztosítására eredményesen alkalmazható pl. a fentebb ismertetett lúgos elekrolitikus kezelés. A folyamat sematikusan a 3a. ábrán látható. Itt 1 az n-típusú germániumlemez, 2 indium, 3 rekrisztallizált p-réteg, 3a tértöltés dipólus, 4 az ötvözőfém szétfolyásából eredő áthidalás, 7 nemesfémhuzal, 8 savoldat, 9 elektronok áramlási iránya. Az ily módon kezelt p-n átmenet felismerhető arról, hogy ott a félvezetőanyag (pl. a germánium) felülete gyakorlatilag marásmentes marad. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás ötvözött p-n átmenetek tisztítására, azzal jellemezve, hogy a tisztítást nem oxidáló savval, helyi-elem hatás segítségével végezzük. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a helyi-elem anódját a p-réteg előállítására szolgáló ötvözőfém, katódját pedig ennél pozitívabb potenciálú, az