DE1109795B

DE1109795B - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einem Halogenzusatz

Info

Publication number: DE1109795B
Application number: DES40816A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Nitsche; Dipl-Ing Ekkehard Schillmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1954-09-13
Filing date: 1954-09-13
Publication date: 1961-06-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einem Halogenzusatz Für Selengleichrichter, die in ihrer Halbleiterschicht mit einem Störstellenzusatz, z. B. in, Form von Halogen, arbeiten, bei gleichzeitiger Anwendung eines Mittels für die Förderung der Sperrschichtbildung, wie z. B. Thallium, ist vorgeschlagen worden, dieses die Sperrschichtbildung fördernde Mittel beim Aufbau der Halbleiterschicht mit aufzubringen, und zwar in Form einer zweiten, gegenüber der eigentlichen Halbleiterschicht dünnen Schicht in Verbindung mit dem gleichen Halbleiterwerkstoff, also Selen. Um vorzugsweise diese zweite Schicht durch einen Aufdampfvorgang aufbringen zu können, erwies es sich als notwendig, einen Hilfsstoff zu benutzen, welcher die Übertragung des die Sperrschichtbildung fördernden Mittels, z. B. in Form von Thallium, auf die Niederschlagsfläche, also die Oberfläche der Halbleiterschicht, überhaupt erst ermöglicht. Als Hilfsstoffe dieser Art erweisen sich z. B. die Halogene, wie Chlor, Brom oder Jod. Diese Halogene wirken dabei gleichzeitig in günstiger Weise auf das Selen dieser zweiten Schicht insofern, als sie in diesem entsprechende Störstellen bilden und dadurch die Leitfähigkeit dieser Schicht in vorteilhafter Weise erhöhen, so daß diese Schicht im Gesamtsystem des Halbleiteraufbaues nur einen relativ geringen Widerstand aufweist. An sich könnte als Stoff für die Förderung der Leitfähigkeit dieser zweiten Halbleiterschicht und als Mittel für die Übertragung des die Sperrschichtbildung fördernden Mittels bei dessen Aufdampfungsvorgang das gleiche Halogen benutzt werden, welches als die Leitfähigkeit verbesserndes Mittel in der Halbleiterschicht angewendet wird, auf welche die zweite Schicht aufgebracht wird. Wenn nun die Konzentration dieses Halogens in der zweiten mit dem die Sperrschichtbildung fördernden Mittel aufgebrachten Schicht größer ist als diejenige des Halogenzusatzes in der eigentlichen Halbleiterschicht, so wird eine Neigung an der fertigen Gleichrichteranordnung zu dem Ausgleich der Konzentrationen in den beiden Halbleiterschichten für den Halogengehalt bestehen. Dieser Ausgleich würde jedoch nachteilig sein, insbesondere weil auf diese Weise die Leitfähigkeit der zweiten aufgebrachten Schicht herabgesetzt wird.
Gemäß der Erfindung läßt sich dieser Erscheinung jedoch dadurch vorbeugen, daß als Halogen in der zweiten Schicht ein anderes Halogen als in der ersten Schicht benutzt wird; dessen Atomgewicht größer ist als dasjenige des in der ersten Halbleiterschicht enthaltenen Halogens. Das schwerere Halogen hat wegen seines größeren Ionenradius eine geringere Diffusionsneigung im Selen als das leichtere Halogen; auf diese Weise ist die Neigung des in der zweiten Schicht benutzten Halogens zur Diffusion in die erste Halbleiterschicht stets kleiner als die Neigung des in der ersten Halbleiterschicht benutzten Halogens zur Diffusion in die zweite Schicht. Es wird sich daher stets in der zweiten Halbleiterschicht eine größere Halogenkonzentration, gemessen in Halogenatomen pro Volumeinheit, einstellen als in der ersten Schicht. Wird die Halogenkonzentration in der zweiten Schicht von vornherein größer gewählt, so bleibt ein Konzentrationsunterschied in dem genannten Sinne erhalten. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in der ersten Halbleiterschicht als Halogenzusatz für die Störstellenbildung z. B. Chlor zu benutzen und in der zweiten Schicht, bei welcher das die Sperrschichtbildung fördernde Mittel zugleich mit dem Selen aufgedampft wird, als Halogen z. B. Jod. Diese zweite Schicht ist in ihrer Dicke dabei, wie bereits früher angeführt, vorzugsweise derart bemessen, daß sie in der Größenordnung der an dem Halbleiter zu bildenden Sperrschicht liegt, so daß jene somit für diese eine vorbereitende Schicht bildet. Auf die zweite Schicht wird dann eine Elektrode aus einem geeigneten Metall, vorzugsweise einer Cadmium-Zinn-Legierung, aufgebracht. Die Beachtung dieser Gesichtspunkte ist z. B. bedeutungsvoll in Verbindung mit einem früheren Vorschlag, nach welchem dem zu verdampfenden Ausgangsprodukt für die Bildung der zweiten Schicht des Halbleiters eines Selengleichrichters außer dem Gehalt an einem Metallelement als Zusatzstoff für die Förderung des Aufbaues der Sperrschicht ein Zusatz an Halogen als Transportmittel für die Förderung der übertragung des erstgenannten Stoffes, z. B. Thallium, auf die Halbleiterfläche gegeben wird.
Das Verfahren nach der Erfindung sei an Hand der Zeichnung erläutert, die das Schichtsystem eines Selengleichrichters mit zur Verdeutlichung vergrößerten Dickenmaßstäben darstellt. Auf die Trägerplatte 1 wird Selen 2 mit einem Chlorgehalt von z. B. 0,02 bis 0,0501,9 (bezogen auf das Gewicht) aufgebracht. Durch einen Aufdampfprozeß wird eine zweite Schicht 3 aufgebracht unter Benutzung eines Ausgangsstoffes in Form von Selen, welches außer einem Gehalt an Metall in Form von Thallium für die Förderung des Aufbaues der Sperrschicht einen Halogengehalt in der Größenordnung von etwa 0,05 bis 0,5 °1o Jod aufweist. Auf diese zweite Schicht 3 wird eine Elektrode 4 aus einem Cadmium-Zinn-Eutektikum aufgebracht, eventuell mit einer besonderen Anschlußelektrode. Bei dieser Anordnung ist die Bedingung erfüllt, daß in der zweiten Schicht 3 ein Halogen mit größerem Atomgewicht, größerem Ionenradius und daher geringerer Diffusionsneigung vorliegt, verglichen mit dem Halogen der ersten Schicht 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern, bei dem auf eine erste Halbleiterschicht mit einem Halogenzusatz für die Störstellenbildung eine zweite Halbleiterschicht mit einem die Sperrschichtbildung fördernden Mittel, wie z. B. Thallium, aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der zweiten Halbleiterschicht ein anderes Halogen aufgebracht wird, dessen Atomgewicht größer ist als dasjenige des in der ersten Halbleiterschicht enthaltenen Halogens.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schicht für die Störstellenbildung Chlor und in der zweiten Schicht Jod benutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 820 318; »Der Radio-Markt«, Beilage in der »Elektro-Technik« (Coburg) vom 9. Februar 1951, S.14 bis 16.