DE1055095B

DE1055095B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschicht, insbesondere fuer Hallspannungs-generatoren

Info

Publication number: DE1055095B
Application number: DES48695A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Nitsche; Dipl-Ing Ekkehard Schillmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-05-12
Filing date: 1956-05-12
Publication date: 1959-04-16

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten auf einem Träger, bei welchem die Halbleiterschicht einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Solche Halbleiterkörper werden insbesondere für Hallspannungsgeneratoren als auch für durch ein magnetisches Feld in ihrem Widerstandswert beeinflußbare Halbleiterwiderstände benutzt. In beiden Fällen liegt der Halbleiter im Luftspalt eines Magnetsystems. Für die Herstellung solcher Halbleiter ist bereits vorgeschlagen worden, sie in Form sehr dünner Schichten auf einem besonderen Träger aufzubringen. Wird eine solche Anordnung dann im weiteren Fertigungsverfahren thermisch behandelt, so daß die Halbleiterschicht ganz oder teilweise in einen erweichten oder in den schmelzflüssigen Zustand übergeht, so wird sich infolge der großen Oberflächenspannung, die solchen Halbleitermaterialien zu eigen ist, ein unerwünschtes Zusammenlaufen des aufgebrachten Materials ergeben. Es benetzt also dann nicht mehr die Fläche, die es seiner Funktion nach an dem Träger bedecken soll, damit die von ihm gebildete Schicht eine bestimmte Formund gleichmäßige Dicke hat und behält. Solchen nachteiligen Erscheinungen läßt sich erfindungsgemäß dadurch vortrugen, daß zwischen dem Träger der Halbleiterschicht und der Halbleiterschicht selbst eine einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand als die Halbleiterschicht aufweisende Zwischenschicht angeordnet ist, welche die Flächenausdehnung der im Verlaufe der Wärmebehandlung schmelzflüssig werdenden Halbleiterschicht durch Benetzung aufrechterhält. Diese Zwischenschicht kann eine gesondert aufgebrachte Zwischenschicht sein ; sie kann aber auch eine an der Anordnung erzeugte sein. Eine solche Zwischenschicht läßt sich bei geeigneter Auswahl des als Halbleiter benutzten Materials und des Trägermaterials auch als eine Reaktionszwischenschicht aus beiden Materialien erzeugen. Der Vorgang hierfür wird in der Weise gesteuert, daß durch eine thermische Behandlung der Anordnung sich zunächst aus dem Halbleitermaterial und dem Trägermaterial die Reaktionszwischenschicht bildet, bevor der Halbleiter entweder überhaupt oder über eine dünne, dem Träger benachbarte Schicht hinaus in den schmelzflüssigen Zustand übergeht. Auf diese Weise liegt dann eine 4-5 Anordnung vor, bei der die Reaktionszwischenschicht bereits als ein Schutzkörper vorhanden ist, der durch seine gute Benetzungswirkung gegenüber dem schmelzflüssig werdenden Halbleiterkörper einem Zusammenlaufen desselben vorbeugt. Diese Zwischenschicht hat dabei durch entsprechende Auswahl der Materialien den Charakter eines elektrischen Isolators oder mindestens denjenigen eines gegenüber der eigentlichen Halbleiterschicht wesentlich hochohmi-Verfahren zur Herstellung

einer Halbleiterschicht,
insbesondere für Hanspannungsgeneratoren

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Erich Nitsche
und Dipl.-Ing. Ekkehard Schillmann,

Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

geren Halbleiters, so daß dieser letztere also an der fertigen Anordnung nicht wesentlich in die elektrischen Funktionen eingehen kann. Diese Zwischenschicht kann jedoch außer der bereits angegebenen Funktion, eine Benetzungswirkung zu gewährleisten, noch eine weitere Funktion übernehmen, nämlich für die auf die Zwischenschicht aufgebrachte Halbleiterschicht als ein deren Kristallisierungsstruktur beeinflussender Körper zu wirken. Hierbei empfiehlt es sich, den an der Erzeugung der Zwischenschicht beteiligten Träger aus einem Material herzustellen, welches eine dem aufzubringenden Halbleiter ähnliche Kristallstruktur besitzt. Es ist außerdem zweckmäßig, daß er eine relativ grobe Kristallstruktur aufweist, denn es ist an dem Halbleiterkörper ebenfalls eine möglichst grobe Kristallstruktur erwünscht, weil sich auf diese Weise ein Höchstwert an Beweglichkeit für die Ladungsträger in dem Halbleitermaterial erreichen läßt.

Entsprechende Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung in schematischer Darstellung.

809 790/393

Nach Fig. 1 ist ein Trägerkörper 1 aus einem geeigneten Isoliermaterial, z. B. aus Glimmer, benutzt. Auf diesen Trägerkörper ist zunächst als Zwischenschicht eine äußerst dünne Schicht 2 aus Gold aufgebracht, die so bemessen ist, daß sie nur eine äußerst geringe elektrische Querleitfähigkeit aufweist. Die Dicke dieser Schicht kann z. B. in der Größenordnung von etwa 10~⁷ cm gewählt werden. Auf diese Schicht wird die eigentliche Halbleiterschicht, ζ. Β. aus Indiumantimonid, aufgebracht. Sie wird z. B. aufgestäubt oder aufgedampft. Um diese aufgebrachte Schicht in ihre für die Nutzzwecke des Halbleiters geeignete Modifikation überzuführen, d. h. ihr die erwünschte Stöchiometrie und Kristallstruktur zu geben, wird sie einem thermischen Behandlungsprozeß nahe oder über ihrem Schmelzpunkt unterworfen. Wenn sie hierbei in den Erweichungszustand bzw. in den schmelzflüssigen Zustand übergeht, wird sie in ihrer Flächenausdehnung· aufrechterhalten durch ihre Benetzungswirkung gegenüber der bereits auf den Träger aufgebrachten Goldschicht und kann also nicht in unerwünschter Weise zusammenlaufen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ein Träger 4 benutzt. Auf diesen ist eine Isolierschicht 5, z. B. aus Quarz, aufgebracht. Auf diese Quarzschicht ist wieder die Halbleiterschicht 6 aufgebracht, welche beim Schmelzflüssigwerden eine entsprechende Benetzungswirkung mit der Quarzschicht eingeht, wie es bereits in Verbindung mit der Fig. 1 im Zusammenhang mit der Goldschicht erläutert worden ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist veranschaulicht, wie bei einer Anordnung nach der Erfindung eine Reaktionszwischenschicht benutzt werden kann. Der Trägerkörper 7 besteht in diesem Fall z. B. aus Indiumarsenid. Auf diesen Trägerkörper ist eine Schicht 9 aus Indiumantimonid aufgebracht. Bei der thermischen Behandlung dieses Aufbaus geht bei einer solchen Lenkung desselben, daß vorzugsweise nur eine relativ dünne Schicht des Indiumantimonids in einer dem Indiumarsenid benachbarten Zone in den flüssigen Zustand übergeht, dieses Indiumarsenid mit dem angrenzenden Indiumantimonid eine Legierungsbildung ein und bildet auf diese Weise die erwünschte Reaktionszwischenschicht 8. Wird nach der Bildung der erwünschten Reaktionszwischenschicht die weitere Temperaturführung derart gestaltet, daß nunmehr die übrige Indiumantimonidschicht in den erwünschten Erweichungszustand bzw. den flüssigen Zustand übergeht, so bildet die bereits vorhandene Reaktionszwischenschicht aus der Verbindung des Indiumanti- monids und des Indiumarsenids die im Sinne der Erfindung erwünschte und geschaffene Zwischenschicht eine Benetzungshilfe für das flüssig gewordene Indiumantimonid, so daß dieses seine Flächenausdehnung beibehält, in der es aufgebracht worden ist und die es an der Halbleiteranordnung haben soll. Der Träger des Halbleitermaterials kann in Verbindung mit der Erfindung gegebenenfalls aus einem elektrisch isolierenden und zugleich magnetisierbaren Werkstoff, wie z. B. aus Ferrit, bestehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten auf einem Träger, insbesondere für Hallspannungsgeneratoren oder durch ein magnetisches Feld in ihrem Widerstandswert steuerbare Halbleiterwiderstände, bei welchem die Halbleiterschicht einer Wärmeb^haiulLiing unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger und der Halbleiterschicht eine einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand als die Halbleiterschicht aufweisende Zwischenschicht angeordnet ist, welche die Flächenausdehnung der im Verlaufe der Wärmebehandlung schmelzflüssig werdenden Halbleiterschicht durch Benetzung aufrechterhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht als eine gesonderte Schicht auf den Träger aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenschicht auf dem Träger eine Schicht aus Gold benutzt wird, wobei diese in ihrer Dicke derart bemessen ist, daß sie eine derart geringe Querleitfähigkeit besitzt, daß ihre Leitfähigkeit gegenüber dem aufgebrachten Halbleiterkörper vernachlässigt werden kann.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Quarz besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzungsschicht als Reaktionszwischenschicht zwischen dem eigentlichen Halbleiterkörper und seinem Träger erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus einem solchen Werkstoff besteht, der eine Kristallstruktur besitzt, die derjenigen des aufgebrachten Halbleitermaterials ähnlich bzw. verwandt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper aus Indiumarsenid benutzt wird und ein Halbleiterkörper aus Indiumantimonid, und die thermische Behandlung derart gelenkt wird, daß nach dem Übereinanderschichten von Träger und Halbleiterkörper zunächst nur eine relativ dünne, dem Träger benachbarte Zone des aufgebrachten Halbleiterkörpers in den schmelzflüssigen Zustand übergeht zwecks Reaktion mit dem Material des Trägers, v/onach dann die thermische Behandlung derart gelenkt wird, daß die Halbleiterschicht aus Indiumantimonid in den schmelzflüssigen Zustand übergeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 254 429, 2 199 104, 282 523.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen