Brevet FR2010381A1 — publié le 19700213

La présente invention concerne un composant semiconducteur dont le corps est enfermé dans un capsule à vide, et comporte des paramètres électriques stables. Il est connu de façon générale que les paramètres 5 des composants semi-conducteurs» tels que par exemple des diodes ou des transistors, ainsi que leur stabilité dépendent d'une façon considérable de l'état des surfaces extérieures des semi-conducteurs. Oes surfaces extérieures comportent des impuretés dûès à la fabrication du semi-conducteur. Pour enlever ces impuretés, 10 on corrode en général une partie de la surface du semi-conducteur» on dissout les impuretés et on lave avec de l'eau déionisée. Au cours de l'opération de corrosion et de lavage, il se produit cependant de nouveau une sorption des impuretés sur la surface superficielle. Cette sorption est renforcée par toute une série 15 de matières qui constituent l'élément semi-conducteur, comme par exemple les soudures, les conducteurs d'alimentation, les supports, etc.. et cela entraîne un cémentage des impuretés et de la solution sur la surface superficielle. D'autres impuretés sont contenues dans la matière corrosive utilisée ainsi que dans 20 l'eau de lavage. les impuretés sont également dûes, lors de l'encapsulage, de façon courante aux poussières provenant des . métaux. De plus il existe des impuretés même dans les produits de charge, tels que par exemple les pâtes de silicones et- de plus des impuretés dûes aux produits secs dispersés dans ces charges, 25 . tels que par exemple le tamis moléculaire. Au cours du fonctionnement l'influence du courant électrique entraîne la transmission d'ions et par suite une autre présence d'impuretés. Il n'y a donc aucun doute qu'une surface extérieure de semi-conducteur totalement pure ne peut pas être obtenue. Ces 30 impuretés produisent une détérioration des paramètres électriques et les variations qualitatives des impuretés à la surface superficielle des semi-conducteurs influencanfcces paramètres-^ même d'une façon telle qu'après un certain temps il peut y avoir me destruction totale du composant. Il est connu que les impuretés consti-. 35 tuent des points de recombinaison des surfaces et que, par la croissance ainsi provoquée de la recombinaison de surface, il se produit une détérioration des paramètres, en particulier une réduction du facteur d'amplification du courant des transistors et line augmentation du courant qui s'écoule à travers la jonction p-n. 40 On a déjà proposé un procédé pour la réduction de la 69 18750 2 2010381 recombinaison d® surfaces et du nombre des centres perturbateurs. Dans ce procédé, la surface extérieure du semi-conducteur est soumise, directement après l'opération de polissage, à un traitement vers des dérivés des liaisons cycliquesquinone et cétone, 5 qui constituent le groupe OH dans la deuxième position par rapport à la liaison C=0. Comme déjà mentionné ci-dessus, il n'a pas été possible jusqu'alors d'éviter totalement les phénomènes mentionnés et c'est pourquoi les procédés connus jusqu'à ce jour étaient 10 dirigés en vue de réduire simplement à un niveau minimal les impuretés se .trouvant sur les surfaces extérieures des semiconducteurs. Grâce au traitement conforme à la présente invention, les impuretés se trouvant à la surface superficielle du semi-15 conducteur ne produisent pas d'effets ou produisent des effets réduits au minimum. La présente invention a pour objet un élément semi-conducteur avec un corps semi-conducteur logé dans une capsule fermés sous vide, caractérisé en ce que la surface extérieure du 20 corps semi-conducteur comporte une liaison organique qui contient dans- la..molécule le groupe de l'acide suifonique-SO^H ou un sel de celui-ci avec un cation quelconque, . . _ Suivant /une autre caractéristique de l'invention, l'acide sulfonique pu son sel sont dispersés dans, un milieu de 25 liaison tel que par exemple du caoutchouc, de la. laque, de la vaseline, servant à recouvrir la surface extérieure du corps de semi-conducteur. Il est avantageux quetcomme acide sulfonique, on utilise de préférence de l'acide benzosulfonique, de l'acide 30 naphtosulfonique^el'acide antra-sulfonique ou divers dérivés de ceux-ci, ou une combinaison de ceux-ci, ces corps pouvant comporter dans la molécule des groupes organiques aussi bien que des groupes ami no ou hydroxyles. Grâce à l'invention on obtient que les impuretés 35 ne produisent pas d'effet ou que leur effet soit réduit au minimum, grâce à l'action des liaisons organiques, qui comportent dans leurs molécules des groupes de l'acide sulfonique-SOjH. L'hydrogène peut être remplacé dans ce groupe par un cation quelconque. Grâce à l'effet de ces corps il est possible 40 d'éliminer l'influence défavorable des impuretés se trouvant sur 69 18750 3. 2010381 la surface extérieure et de plus de protéger par une quantité suffisante, de façon durable, la surface superficielle contre les autres impuretés amenées par les ions, qui arrivent en cours de fonctionnement dans la zone de la jonction p-n. Les acides sulfoniques ont soit un effet opposé à celui des impuretés ioniques de sorte que ces effets sont éliminés ou, ce qui est plus vraisemblable, ces acides constituent des complexes qui ne produisent pas d'effet défavorable sur les paramètres. La plupart des acides sulfoniques et leurs sels sont très hygroscopiques et absorbent 3.'eau de la capsule. H est connu que l'eau produit une forte instabilité des paramètres des composants semi-conducteurs. L'absorption de l'eau par l'utilisation d'acide sulfonique peut être telle que l'utilisation d'autres agents déshydratants soit superflue. En plus des propriétés mentionnées, les acides sulfoniques ont également une molécule fortement polarisée. Grâce à leur sorption il se forme, à la surface extérieure des semi-conducteurs, une double couche électrostatique qui agit favorablement sur le potentiel de la surface.superficielle. Le potentiel superficiel ainsi réalisé réduit la vitesse de la recombinaison superficielle et de la conductibilité superficielle, ce qui produit une influence favorable sur l'amélioration des paramètres des composants semiconducteurs. Selon la constatation de l'invention il existe un grand nombre d'effets des acides suifoniques,et leurs oombinaisons 25 permettent l'utilisation, pour la fabrication de composants semiconducteurs, dé divers procédés technologiques, ou également en utilisant divers matériaux. Ils sont efficaces sur des composants en germanium ainsi que sur des composants en silicium. L'utilisation très large, universelle, d'acide sulfonique - 30 présente un avantage par rapport aux autres procédés de traitement de surfaces superficielles. Les plus efficaces des acides sulfoniques sont les liaisons organiques dans lesquelles le groupe sulfonique est relié à un noyau aromatique . Ce sont avant tout les acides benzo-sulfoniques 35 naphtasulfoniques, antrasulfoniques et leurs divers dérivés qui peuvent comporter dans la molécule des groupes organiques (comme par exemple des groupes aJooyle) ainsi que des aminohydroxyles ou d'autres groupes. Il est avantageux de prévoir que le point de rosée de ces liaisons soit supérieur à la température maximale 40 de fonctionnement ou de stockage des composants électroniques. 10 15 20 18750 4. 20T038T Pour des composants qui sont réalisés en germanium, il est significatif que le point de rosée du matériau utilisé soit situé au-delà de 100° Cs et pour les composants en silicones au-delà de 200° 0. Les acides suifoniques appropriés ou leurs sels peuvent être répartis de diverses façons sur des surfaces superficielles des semi-conducteurss comme par exemple sous forme de solution, ces produits peuvent être mélangés au milieu par lequel on revêt le semi-conducteur?par exemple du caoutchouc aux silicones, de la laque aux silicones ou de la vaseline aux silicones. L'action de la liaison sulfonique apparaît comme particulièrement forte après le chauffage du composant semiconducteur, qui est muni d'une couche protectrice. Après l'opération de chauffage, on arrive à une stabilisation des paramètres qui ne présentent plus de modification lors du fonctionnement et au cours du stockage, de plus on peut augmenter la charge du semi-conducteur en cours de fonctionnement, comme cela a été confirmé à l'aide de divers tests de fonctionnement et de stockage où il apparaît avant tout une "bonne stabilité des conducteurs réalisés selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation, sans pour celà sortir du cadre de l'invention. 6 5. 2010381 BBVBNDIOATIONS 1°/ Elément composant semi-conducteur avec un corps semi-conducteur logé dans une capsule fermée» sous vide» caractérisé en ce que la surface extérieure du corps semi-5 conducteur comporte une liaison organique qui contient dans la molécule le groupe de l'acide sulfonique-SO^H ou un sel de celui-ci avec un cation quelconque. 2°/ Elément composant semi-conducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide sulfonique ou 10 son sel sont dispersés dans un milieu de liaison tel que par exemple du caoutchouc, de la laque, de la vaseline, servant à recouvrir la surface extérieure du corps de semi-conducteur. 3°/ Elément semi-conducteur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, comme acide sulfonique, on. ; 15 utilise de préférence de 1'acide.benzosulfonique, de l'acide naphtosulfonique, de l'acide antra-sulfonique ou divers, dérivés de ceux-ci, ou une combinaison de ceux-ci, ces corps pouvant comporter dans la molécule des groupes organiques aussi bien que des groupes amino ou hydroxyles.