DE1215269B - Verfahren zur Herstellung einer lichtempfindlichen Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer lichtempfindlichen HalbleiteranordnungInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche KL: 21g-29/10
Nummer: 1215 269
Aktenzeichen: N 20649 VIII c/21 g
Anmeldetag: 7. Oktober i961
Auslegetag: 28. April 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lichtempfindlichen Halbleiteranordnung,
die auf einem Halbleiterkörper einen pn-übergang zwischen einer für die Lichteinstrahlung
bestimmten Oberflächenschicht und dem darunterliegenden Teil des Halbleiterkörpers sowie zwei Anschlußelektroden
hat. Solche Anordnungen zeigen, wenn auf die erwähnte Schicht Licht projiziert wird,
einen photoelektrischen Effekt, wodurch sie insbesondere als Photozelle zum Anzeigen von Licht oder
als sogenannte Sonnenzelle zum Erzeugen von Strom aus Sonnenlicht brauchbar sind.
Bemerkt wird, daß der Ausdruck »Licht« in diesem Zusammenhang in weitem Sinne aufzufassen
ist und auch Strahlung in nicht sichtbaren Teilen des Spektrums sowie diejenige Korpuskularstrahlung
umfaßt, welche im beschriebenen Halbleiterkörper elektrischen Strom zu erzeugen vermag.
Eine Oberflächenschicht einer Leitungsart, die der des darunterliegenden Teils des Halbleiterkörpers
entgegengesetzt ist, kann durch das Eindiffundieren oder Auflegieren bestimmter wirksamer Verunreinigungen
hergestellt werden. Es ist häufig erwünscht, anschließend die Stärke der Schicht auf ein bestimmtes Maß herabzusetzen, was z. B. vor dem Anbringen
der Elektroden auf chemischem Wege durch Ätzen oder auf mechanischem Wege durch eine Schleifbearbeitung
erfolgen kann.
Die Erfindung bezweckt unter anderem, ein Verfahren zu schaffen, nach dem lichtempfindliche Halbleiteranordnungen
mit einer besonders hohen Nutzleistung erzielbar sind, d. h. Anordnungen, bei denen
das Verhältnis zwischen der erzeugten elektrischen Energie und dem aufgefangenen Lichtbetrag sehr
hoch ist.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß die Oberflächenschicht einerseits besonders
dünn sein muß, um Lichtabsorption und auch Rekombination der vom Licht erzeugten Elektronenlöcherpaare
zu verringern, jedoch andererseits nicht so dünn, daß der elektrische Widerstand der
Schicht so hoch wird, daß die Nutzleistung dadurch wesentlich beeinträchtigt wird.
Nach der Erfindung wird die Stärke der Ober·*
flächenschicht zur Änderung der Kennlinie der Halbleiteranordnung durch Materialentfernung herabgesetzt,
wobei die Oberflächenschicht belichtet und die Nutzleistung der Halbleiteranordnung zwischen den
Anschlußelektroden mit einem Meßgerät gemessen wird und wobei die Materialentfernung beendet wird,
wenn die Nutzleistung den gewünschten Wert oder ihr Maximum erreicht hat.
Verfahren zur Herstellung einer
lichtempfindlichen Halbleiteranordnung
lichtempfindlichen Halbleiteranordnung
Anmelder: ' ■■■
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Als Erfinder benannt: <v
Claude Beauzee, Paris ·;
Claude Beauzee, Paris ·;
Beanspruchte Priorität: V »
Frankreich vom 11. Oktober 1960 (840 830)
Beim Verfahren nach der Erfindung findet also
die Stärkeänderung nach dem Anbringen der Elektroden statt. Dieses Verfahren- ermöglicht auf einfache
Weise eine optimale. Dimensionierung der Oberflächenschicht einer lichtempfindlichen Halbleiteranordnung.
.
Die materialentfernende Behandlung wird vorzugsweise nicht beendet, bevor der Differentialquotient
-3-7 der Nutzleistung / als Funktion der Stärkeände-
aa σ
rung d seinen Maximalwert erreicht hat.
vZur Erklärung sei hier erwähnt, wie es 'im nachstehenden noch ausführlicher beschrieben wird, daß
die Nutzleistung während der materialentfernenden Behandlung anfänglich zunimmt. Die Zunahme pro
Sekunde ist während des Anfangs der Behandlung gleichfalls ein ansteigender Wert. Kurz bevor der
Maximalwert der Nutzleistung erreicht wird, erreicht die Zunahme pro Sekunde aber ein Maximum. Hierbei
ist vorausgesetzt, daß die Stärkeänderung pro Sekunde konstant ist.
. Die materialentfernende Behandlung wird vorzugsweise
beendet, wenn die Nutzleistung ihren Maximalwert erreicht.
Die Halbleitervorrichtung kann das Kennzeichen aufweisen, daß die Oberflächenschicht so dünn ist,
daß bei weiterer Stärkeverringerung der Schicht der
Differentialquotient -τ-τ der Nutzleistung / als Funktion
der Stärkeverringerung d abnimmt, jedoch positiv ist.
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3 4
Bemerkt wird, daß die Erfipdung sich von einem Der Verlauf des Stromes /, der bei konstanter Bebekannten
Verfahren unterscheidet, bei* dem ein leuchtung als ein Maß für die Nutzleistung gelten
Halbleiterkörper dadurch auf eine bestimmte Stärke kann, in Abhängigkeit von der Zeitdauer i des
abgeätzt wird, daß während des Ätzvorganges Licht Ätzens, ist in.Fig. 5 dargestellt. Wenn angenommen
durch den Körper hindurehgeworfen und die Inten- 5 wird, daß die Stärkeverringerung d pro Sekunde des
sität des Lichtes gemessen wird. Beim bekannten dem Ätzbad ausgesetzten Teiles der Schicht 2 kon-Verfahren
ist der bearbeitete Körper homogen; -von stant ist, kann die Zeitdauer t also auch als Maß für
einer Zunahme der photoelektrischen Ausbeute einer die Stärkeverringerung d gelten.
Oberflächenschicht einerseits und einer Abnahme der Wie aus der in Fig. 5 dargestellten Kurve 20 erLeitfähigkeit dieser Schicht andererseits als Krite- io sichtlich ist, nimmt die Nutzleistung anfänglich auf rium für das Beenden des Ätzverfahrens kann hier ein mit 21 angedeutetes Maximum zu und fällt darm nicht gesprochen werden. schnell auf Null ab. Die anfängliche Zunahme kann
Oberflächenschicht einerseits und einer Abnahme der Wie aus der in Fig. 5 dargestellten Kurve 20 erLeitfähigkeit dieser Schicht andererseits als Krite- io sichtlich ist, nimmt die Nutzleistung anfänglich auf rium für das Beenden des Ätzverfahrens kann hier ein mit 21 angedeutetes Maximum zu und fällt darm nicht gesprochen werden. schnell auf Null ab. Die anfängliche Zunahme kann
Vollständigkeitshalber wird weiter noch bemerkt, unter anderem auf eine Verringerung der Lichtdaß
ein Verfahren bekannt ist, bei dem eine Ober- 'absorption in der"dünner" werdenden Schicht:~2" sowie
flächenschicht der η-Art eines Halbleiterkörpers der 15 auf eine Verringerung der Rekombination der vom
p-Art mit zwei Kontakten versehen "wird, zwischen Licht erzeugten Elektronlöcherpaare in dieser Schicht
denen die; Diödenkeniilinie gemessen wird. Durch zurückzuführen sein. Der schnelle Abfall, der Nutz-Ätzen
wird die Stärke der Oberflächenschicht verrin- leistung nach dem Zeitpunkt 21 findet seinen Grund:
gert und damit die Diodenkehnlinie geändert. Es be- unter anderem in der schnellen Zunahme des Widertrifft
hier aber nicht einen photoelektrischen Effekt 20 Standes, den der Strom/in der. Schicht 2 erfährt,
und dessen erreichbare optimale Eigenschaften. Der Zusammenhang zwischen der Nutzleistung
und dessen erreichbare optimale Eigenschaften. Der Zusammenhang zwischen der Nutzleistung
Die Erfindung wird an Hand eines durch eine einer Halbleitervorrichtung einer bestimmten Lei-Zeichnung
verdeutlichten Ausführungsbeispiels näher tungsartund der Stärke der Schicht 2 kann auf empierläuteft.
- rischem Wege bestimmt werden. Die gemessene
Fig. 1 bis-3 zeigen Schnitte durch eine Halbleiter- 25 Nutzleistung kann dann als Kriterium für das Be-
vorrichtung in vorbereitenden Herstellungsstadien; enden des Ätzvorganges dienen, wenn eine HaIb-
F i g. 4 zeigt eine solche Vorrichtung in einem leviervorrichtung mit. einer bestimmten Stärke der
Ätzbad; Oberflächenschicht 2 gewünscht wird.
F i g. 5 zeigt den Verlauf der Nutzleistung wäh- Aus F i g. 5 ist auch ersichtlich, daß die DiBeren-
'tii^SrSl^tachetaMggeaelüe. 8° «alqucäe« || der NnMeistung7 * FunMon d.
Halbleitervorrichtung. Stärkeverringerung d, d. h. die Steigung der Kurve
Als* Ausgangsprodukt wird z. B. eine Silicium- 20, anfänglich zunimmt und beim Biegepunkt 22
scheibe 1 der p-Art mit einem Durchmesser von seinen Maximalwert erreicht. Vorzugsweise wird der
20 mm und einer Stärke von 50 Mikron gewählt, wo- 35 Ätzvorgang nicht vor dem Erreichen dieses Nutz-
bei dem Silicium so viel Gallium zugesetzt ist, daß der leistungswertes beendet. Nach dem Erreichen dieses
spezifische Widerstand 1 Ohm · cm beträgt. Durch Wertes erhält sie die Nutzleistung noch weiter, ob-
eine 1 Stunde dauernde Diffusionsbehandlung in zwar der erwähnte Differentialquotient, d. h. die Stei-
einer phosphorhaltigen Umgebung bei 1100° C wurde gung der Kurve, abnimmt. Der Ätzvorgang wird vor-
die an der ganzen Oberfläche liegende Schicht 2 bis 40 zugsweise beim Erreichen des mit 21 angedeuteten
auf eine Tiefe von etwa 5 Mikron in die η-Art um- Maximums beendet,
gesetzt (s. Fig. 1). Das beschriebene Verfahren ist grundsätzlich un-
Mit Ausnahme eines Teiles 3 an der Unterseite abhängig von dem Halbleitermaterial, aus dem die
(s. F i g. 2) wurde die Scheibe anschließend mit einer Vorrichtung besteht. Die materialentfernende Be-
z. B. aus Bienenwachs bestehenden Schutzschicht 4 45 handlung kann in einer Ätzbehandlung bestehen,
bedeckt. In einem aus 20 ecmHF (50%) und 0,5 ecm aber das an der Oberfläche liegende Material kann
HNO3 (rauchend) zusammengesetzten Bad (nicht dar- auch durch Schleifen, Sandstrahlen, durch Elektro-
gestellt) wurde darauf der Teil 3 von der Unterseite nenbombardement oder durch eine elektrolytische
so tief weggeätzt, daß der unter der Oberflächen- Behandlung entfernt werden. Insoweit solche mate-
schicht 2 liegende Teil der p-Art freigelegt wurde. 50 rialentfernenden Behandlungen durch die dabei auf-
Die Fi g. 3 zeigt den Halbleiterkörper, bei dem die tretenden Ströme oder Spannungen die Nutzleistungs-Schutzschicht
4 entfernt und auf dem durch Ätzen messung beeinflussen könnten, können die materialbearbeiteten
Teil 3 ein aus Silber mit 2 °/o Alu- entfernende Behandlung und die Nutzleistungsabminium
bestehender Kontakt 5 mit einem Zufüh- messung auch intermittierend, einander schnell abrungsleiter
6 angebracht wurde, sowie auf dem nicht 55 wechselnd durchgeführt werden. Da solche Verfahdurch
Ätzen angegriffenen Teil der Unterseite ein ren zu demselben, in Fig. 5 dargestellten Ergebnis
aus reinem Silber bestehender Kontakt 7 mit einem führen, werden sie als praktisch gleichzeitig statt-Durchführungsleiter
8 festgelötet wurde. findend betrachtet.
Anschließend wurde,-wie in Fig. 4 dargestellt, der Das in Fig. 4 dargestellte Bauelement kann
Halbleiterkörper mit Ausnahme der oberen Fläche-9 60 schließlich getrocknet und von seiner Schutzschicht
abermals mit einer Schutzschicht 10 bedeckt und in 10 -befreit werden. Um die Oberfläche gegen atmoein
Ätzbad U gebracht. Das Ätzmittel kann dabei sphärische Einflüsse zu schützen, kann es schließlich
die gleiche Zusammensetzung haben, wie oben er- mit einer in F i g. 6 gestrichelt dargestellten Lackwähnt.
Die Nutzleistung der photoelektrischen Halb- schicht 14 überzogen werden,
leitervorrichtung kann nun dadurch gemessen wer- 65 Obzwar die Erfindung an erster Stelle dazu beden, daß auf die obere Fläche 9 Licht gestrahlt stimmt ist, eine potoelektrische Halbleitervorrichtunwird und die Zuführungsleitungen 6 und 8 mit einem gen mit einer hohen photoelektrischen Nutzleistung Meßgerät 12 verbunden werden. herzustellen, ist sie auch zur Herstellung von Halb-
leitervorrichtung kann nun dadurch gemessen wer- 65 Obzwar die Erfindung an erster Stelle dazu beden, daß auf die obere Fläche 9 Licht gestrahlt stimmt ist, eine potoelektrische Halbleitervorrichtunwird und die Zuführungsleitungen 6 und 8 mit einem gen mit einer hohen photoelektrischen Nutzleistung Meßgerät 12 verbunden werden. herzustellen, ist sie auch zur Herstellung von Halb-
leiterkörpern mit einer Oberflächenschicht einer genau zu bestimmenden geringen Stärke verwendbar,
die in Dioden und Transistoren Anwendung finden können.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung einer lichtempfindlichen Halbleiteranordnung, die auf einem
Halbleiterkörper einen pn-übergang zwischen einer für die Lichteinstrahlung bestimmten Oberflächenschicht
und dem darunterliegenden Teil des Halbleiterkörpers sowie zwei Anschlußelektroden
hat,dadurch gekennzeichnet,daß die Stärke der Oberflächenschicht zur Änderung
der Kennlinie der Halbleiteranordnung durch Materialentfernung herabgesetzt wird, wobei die
Oberflächenschicht belichtet und die Nutzleistung der Halbleiteranordnung zwischen den Anschlußelektroden
mit einem Meßgerät gemessen wird, und daß die Materialentfernung beendet wird, wenn die Nutzleistung den gewünschten Wert
oder ihr Maximum erreicht hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die materialentfernende Behandlung
nicht beendet wird, bevor der Differentialquotient -T-T der Nutzleistung / als Funktion
der Stärkeverringerung d seinen Maximalwert erreicht hat.
In Betracht gezogene Druckschriften:
IRE Wescon Convention Record, Bd. 3 (1959), . 9 bis 31.
IRE Wescon Convention Record, Bd. 3 (1959), . 9 bis 31.
Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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1961
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- 1961-10-06 GB GB36024/61A patent/GB991291A/en not_active Expired
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- 1961-10-09 JP JP3614761A patent/JPS4318238B1/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| None * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS4318238B1 (de) | 1968-08-02 |
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| GB991291A (en) | 1965-05-05 |
| US3261074A (en) | 1966-07-19 |
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