AT228291B

AT228291B - Lichtempfindliche Halbleiteranordnung

Info

Publication number: AT228291B
Application number: AT665961A
Authority: AT
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1960-10-31
Filing date: 1961-08-30
Publication date: 1963-07-10

Description

Lichtempfindliche Halbleiteranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine lichtempfindliche Halbleiteranordnung mit wenigstens einem pn-Übergang, die in einem die Lichtstrahlen sammelnden optischen System angeordnet ist.

Die bisher bekannten lichtempfindlichen Halbleiteranordnungen mit pn-Übergängen sind als Scheiben ausgebildet, bei denen nur eine der beiden grossen Oberflächen eine lichtempfindliche Fläche darstellt. Bei der Herstellung von lichtempfindlichen Halbleiteranordnungen dieser Artmachen sich beim
Herausschneiden der Scheiben aus grossen Kristallen die dabei auftretenden erheblichen Schnittverluste nachteilig bemerkbar. Ausserdem wird durch den Schneidvorgang die Kristalloberfläche zerstört und es ist deshalb ein starkes Abätzen der Scheiben erforderlich.

Da weiter beiden bekannten scheibenförmigen Anordnungen, nur eine der beiden grossen Oberflächen eine lichtempfindliche Fläche darstellt, ist der Wirkungsgrad derartiger Bauelemente sehr gering und kann auch durch eine Anordnung in einer optischen Konzentrationsvorrichtung, wie sie für lichtempfindliche Halbleiteranordnungen an sich bekannt ist, nicht wesentlich erhöht werden.

Bei der durch die Erfindung vorgeschlagenen lichtempfindlichen Halbleiteranordnung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass ein dünner, im wesentlichen einkristalliner zylindrischer Halbleiterstab mit einer sich von einem Stabende zum andern erstreckenden, entgegengesetzt dotierten Oberflächenschicht versehen und so im optischen System angeordnet ist, dass seine Achse in der Symmetrieebene und etwa in der Brennlinie oder etwa durch den Brennpunkt verläuft.

Bei einer derartigen Anordnung kann der Halbleiterkörper ein mit dem gewünschten Durchmesser gezogener Halbleiterstab sein, der nach dem Ziehen nicht weiter bearbeitet werden muss, so dass die erheblichen Schnittverluste wegfallen und die Kristalloberfläche durch den Schneidvorgang nicht zerstört wird. Die entgegengesetzt dotierte oberflächenschicht, die z.

B. durch Diffusion oder einkristallines Aufwachsen gebildet ist, kann ausserdem sehr dünn ausgebildet sein, so dass das spektrale Empfindlichkeits-
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Stabachse in der Symmetrieebene des optischen Systems und etwa durch den Brennpunkt oder in der Brennlinie verläuft, kann die Wirkung dieser optischen Konzentrationsvorrichtung auch wirklich völlig ausgenutzt werden, da praktisch alle einfallenden bzw. reflektierten Strahlen auf eine lichtempfindliche Oberfläche auftreffen.

Gemäss einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung ist die ganze Mantelfläche des zylin- drischen Stabes mit der entgegengesetzt dotierten Oberflächenschicht versehen. Die Anordnung weist dann eine besonders grosse lichtempfindliche Fläche und damit eine erhöhte Lichtausbeute auf.

Die nähere Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand einiger besonders günstiger Ausführungsbeispiele gegeben.

In Fig. 1 ist ein Einkristallstab 2, z. B. ein zylindrischer Stab von einigen Millimetern Dicke, der insbesondere aus Silicium besteht, etwa in der Brennlinie eines zylindrischen Sammelspiegels 1 angeordnet. Dieser kann z. B. aus gedrücktem Metall oder aus spiegelnd metallisiertem Kunststoff bestehen. Der zylindrische Einkristallstab ist auf seiner Mantelfläche mit einer dünnen, den entgegengesetzten Leitungtyp als der innere Teil (Kern) des Stabes aufweisenden Oberflächenschicht versehen. Der Stab weist an seinen Enden Halterungen 9 und 10 auf.

Er kann auch in einen durchsichtigen Kunststoff eingegossen sein,

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durch direkten Stromdurchgang im Vakuum so hoch erhitzen, dass der Dotierungsstoff ausdampft und so eine hochohmige Schicht auf einem niederohmigen Kern gebildet wird. Diese hochohmige durch Aus- diffusion gebildete Schicht wird dann durch Eindiffusion von Störstoffen oberflächlich umdotiert und da- mit ein pn-Übergang in der hochohmigen Schicht gebildet.

Vorteilhafterweise wird während des Niederschlagen bzw. während des anschliessend an die Aus- diffusion folgenden Eindiffundierens entsprechender Dotierungsstoffe durch Anpressen eines Streifens aus einem reinen den Halbleiter nicht verunreinigenden Materials wie z. B. Silicium, Germanium, Quarz,
Graphit, Molybdän oder siliciertes Molybdän das Aufwachsen der entgegengesetzt dotierten Schicht bzw. die oberflächliche Umdotierung der durch Ausdiffusion gebildeten Schicht verhindert und gegebenenfalls nach einem kurzen Abätzen der niederohmige gezogene Halbleiterstab längs einer Zylindererzeugenden kontaktiert und die zuletzt aufgewachsene Schicht bzw. die durch Eindiffusion nach dem Ausdiffundieren hergestellte Schicht ebenfalls längs einer Zylindererzeugenden mit einem elektrischen Kontakt verse- hen.

Die Kontaktierung kann durch Aufdampfen, Aufstäuben, Aufspritzen oder Aufelektrolysieren eines mit dem Halbleiter einen sperrfreien Kontakt bildenden Metalls erfolgen, wobei die Form der Kontaktierung- streifen durch eine Maske oder eine Schablone bestimmt werden kann. Die Kontakte können auch durch
Thermokompressionen von Drähten hergestellt werden, die direkt auf dem Halbleiterkörper oder auf einer dünnen metallischen Zwischenschicht aufgebracht werden.

Es ist auch möglich, um zwei Kontaktierungen längs Zylindererzeugenden zu vermeiden, zunächst einen extrem niederohmigen dünnen Kristall zu ziehen (spezifischer Widerstand < O, OlQcm vorzugsweise < O. 001Qcm), auf diesem dann eine dünne hochohmi- ge Schicht aufwachsen zu lassen (spezifischer Widerstand etwa 10cm) in der z. B. durch Diffusion ein pn-Übergang erzeugt wird. Der niederohmige Kern bildet dann den Kontakt für die innere Schicht, so dass nur ein einziger linienförmiger Kontakt entlang einer Zylindererzeugenden zur Kontaktierung der äusseren Schicht notwendig ist.

Gegebenenfalls genügt es auch, nach der Bildung des pn- Überganges eine dünne durchsichtige Metallschicht auf der Oberfläche aufzubringen, so dass auch der zweite linienförmige
Kontakt vermieden werden kann und nur Kontakte an den Enden des Stabes notwendig sind.

Die Anordnung gemäss der Erfindung ist auch für andere lichtelektrische Halbleiteranordnungen wie z. B. Photodioden oder Phototransistoren vorteilhaft.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Lichtempfindliche Halbleiteranordnung mit wenigstens einem pn- Übergang die in einem, die Lichtstrahlen sammelnden optischen System angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dünner, im wesentlichen einkristalliner zylindrischer Halbleiterstab mit einer sich von einem Stabende zum andern erstreckenden, entgegengesetzt dotierten Oberflächenschicht versehen und so im optischen System angeordnet ist, dass seine Achse in der Symmetrieebene und etwa in der Brennlinie oder etwa durch den Brennpunkt verläuft.

Claims

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterstab etwa in der Brennlinie eines zylindrischen Sammelspiegels angeordnet ist.

3. Halbleiterinordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterstab etwa in der Achse eines Rotationsparaboloids angeordnet ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Mantelfläche des zylindrischen Stabes mit der entgegengesetzt dotierten Oberflächenschicht versehen ist.

5. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte auf dem Halbleiterstab längs Zylindererzeugenden aufgebracht sind.

6. Halbleiteranrodnung nach einem der AnpructM l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dotierte Oberflächenschicht längs eines von zwei ZyHndsrerzeugenden begrenzten schmalen Streifens unterbrochen und an dieser Stelle der darunterliegende Halbleiterkörper kontaktiert ist.

7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierung längs Zylindererzeugenden entlang dem ganzen Kristall erfolgt.

8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System aus gedrücktem Metall besteht.

9. Halbleiteranotdnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System aus spiegelnd metallisiertem Kunststoff besteht.

10. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Halb- <Desc/Clms Page number 4> leiterstab und das optische System gemeinsam in einen durchsichtigen Kunststoff eingegossen sind.

11. Halbleiteranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das eingegossene Bauelement an der der Lichtquelle zugewendeten Seite mit einer dünnen Glasplatte abgeschlossen ist.

12. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stäbe gemeinsam auf einem durch das optische System gebildeten Träger aufgebracht sind.

13. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem sehr niederohmigen (spezifischer Widerstand < 0, Mcm), dünnen gezogenen Halbleiterstab durch thermische Zersetzung einer gasförmigen Verbindung des Halbleiterstoffes eine hochohmige Schicht (spezifischer Widerstand > 1acm), des Halbleiterstoffes abgeschieden und durch Eindiffundieren eines Dotierungsstoffes oder weiteres Aufwachsen aus der Gasphase unter Zugabe einer insbesondere gasförmigen Verbindung des Dotierungsstoffes eine entgegengesetzt dotierte Oberflä- chenschicht gebildet wird.

14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausdiffusion von Dotierungsstoffen aus einem sehr niederohmigen, dünnen gezogenen Halbleiterstab eine hochohmige Oberflächenschicht gebildet und diese durch Eindiffusion von den entgegengesetzten Leitungstyp als ihn der Halbleiterstab aufweist, erzeugenden Dotierungsstoffen teilweise umdotiert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anpressen eines Stoffes aus inertem Material längs einer Zylindererzeugenden des Halbleiterstabes das Aufwachsen der entgegengesetzt dotierten Schicht verhindert und der niederohmige Halbleiterstab darauf längs dieser Zylindererzeugenden kontaktiert und die äussere Schicht ebenfalls längs einer Zylindererzeugenden mit einem elektrischen Kontakt versehen wird.