DE1490597C - Method for producing a magnetic field-dependent semiconductor resistor with a grid of parallel electrical conductors on its surface - Google Patents

Method for producing a magnetic field-dependent semiconductor resistor with a grid of parallel electrical conductors on its surface

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DE1490597C
DE1490597C DE19641490597 DE1490597A DE1490597C DE 1490597 C DE1490597 C DE 1490597C DE 19641490597 DE19641490597 DE 19641490597 DE 1490597 A DE1490597 A DE 1490597A DE 1490597 C DE1490597 C DE 1490597C
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Theodor Dipl.-Chem. 8500 Nürnberg; Hini Paul 8520 Erlangen Renner
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Description

im für die Legierung in Frage kommenden Temperaturbereich — eine gewisse gegenseitige Löslichkeit hat. Durch die Menge des Indiums und durch Wahl der Legierungstemperatur kann die Einlegierungstiefe des Rasters in den Halbleitergrundkörper je nach dessen Verwendungszweck und Dicke eingestellt werden. Man erhält außerdem bekanntlich bei höheren Legierungstemperaturen eine größere Geschwindigkeit des Legierungsprozesses als bei tieferen Legierungstemperaturen.in the temperature range in question for the alloy - a certain mutual solubility has. The depth of the alloy can be determined by the amount of indium and the choice of alloy temperature of the grid set in the semiconductor base body depending on its intended use and thickness will. It is also known that a higher speed is obtained at higher alloy temperatures of the alloying process than at lower alloy temperatures.

Zweckmäßig wird für den Legierungsvorgang eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Indiums und dem des Halbleitermaterials gewählt. Zur Regelung der Einlegierungstiefe wird unter anderem die Erscheinung ausgenutzt, daß sich das Halbleitermaterial je nach Wahl der Legierungstemperatur nur bis zu einer bestimmten Konzentration, der Sättigungskonzentration, in dem geschmolzenen Metall auflöst. Wird also eine verhältnismäßig hohe Legierungstemperatur gewählt und relativ viel Metall auf den Halbleiterkörper aufgebracht, so löst sich, bis sich diese Sättigungskonzentration einstellt, eine größere Menge des Halbleitermaterials in dem Indiumraster auf, als wenn man weniger Indium verwendet und bei tieferen Legierungstemperaturen arbeitet.A temperature between the melting point of indium is expedient for the alloying process and that of the semiconductor material. To regulate the depth of alloying, among other things exploited the phenomenon that the semiconductor material depending on the choice of alloy temperature only up to a certain concentration, the saturation concentration, in the molten metal dissolves. So if a relatively high alloy temperature is selected and a relatively large amount of metal Applied to the semiconductor body, until this saturation concentration is established, a greater amount of the semiconductor material in the indium grid than if less indium is used and works at lower alloy temperatures.

In der Zeichnung ist ein schematischer Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung hergestellten Halbleiterkörpers mit einlegiertem Indiumraster dargestellt.The drawing shows a schematic section through an embodiment of one according to the invention Manufactured semiconductor body shown with an alloyed indium grid.

Der Halbleitergrundkörper ist mitl und das einlegierte Raster mit 2 bezeichnet. Es können solche Feldplatten von 20 μΐη Dicke hergestellt werden, in denen das Raster mehr als 10 μία tief einlegiert ist. Die Herstellung der Feldplatte erfolgt im wesentlichen mit folgenden Verfahrensschritten: Zuerst wird die zu legierende Fläche des Halbleitergrundkörpers gereinigt und gegebenenfalls geglättet. Dann werden Rillen mit passendem Profil in die vorbereitete Oberfläche eingeritzt oder eingeätzt. Anschließend werden die Rillen mit Indium gefüllt, z.B. durch Aufdampfen oder elektrolytisch mit Hilfe der Photolacktechnik. Schließlich wird dieses Raster in die Halbleiteroberfläche einlegiert.The semiconductor base body is denoted by 1 and the alloyed grid is denoted by 2. Such field plates with a thickness of 20 μΐη can be produced in which the grid is alloyed more than 10 μία deep. The production of the field plate takes place essentially with the following process steps: First, the surface of the semiconductor base body to be alloyed is cleaned and, if necessary, smoothed. Then grooves with a suitable profile are scratched or etched into the prepared surface. The grooves are then filled with indium, for example by vapor deposition or electrolytically using photoresist technology. Finally, this grid is alloyed into the semiconductor surface.

Der Schmelzpunkt des Indiumantimonids liegt bei etwa 530° C und der des Indiums bei 156° C. Für den Legierungsschritt wird zweckmäßig eine Temperatur von 160 bis 4000C, vorzugsweise etwa 200° C gewählt. Der Legierungsvorgang des Indiums in das Indiumantimonid dauert bis zur von der Menge des aufgebrachten Indiums und der von der Temperatur abhängigen maximalen Einlegierungstiefe — also bis sich die gesättigte Lösung von Indiumantimonid in Indium einstellt — bei 200° C Legierungstemperatur etwa 1 bis 2 Stunden und bei 250° C etwa V2 bis IVs Stunden.The melting point of Indiumantimonids is about 530 ° C and the indium at 156 ° C. For the alloying step has a temperature from 160 to 400 0 C, preferably about 200 ° C is appropriately selected. The alloying process of the indium into the indium antimonide takes about 1 to 2 hours at an alloy temperature of 200 ° C and about 1 to 2 hours at an alloy temperature of 200 ° C, depending on the amount of indium and the temperature-dependent maximum alloying depth ° C about V2 to IVs hours.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

1 2 gen beispielsweise eines Silberrasters muß die HaIb- ■ ..., leiteroberfläche stets sehr sorgfältig chemisch gerei- Patentanspruche: nigt) dann z B ^ einer zinkiösung geätzt und schließlich verkupfert werden, um eine gewisse HaIt-1 2 With a silver grid, for example, the surface of the conductor must always be very carefully chemically cleaned. 1. Verfahren zum Herstellen eines magnetfeld- 5 barkeit des Rasters gewährleisten zu können,
abhängigen Widerstandes mit einem Indium- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die antimonid-Halbleiterkörper, dessen Oberfläche Herstellung dieser sogenannten Rasterfeldplatte zu mit einem Raster aus einander parallelen, strei- vereinfachen und ihre elektrischen und mechanischen fenförmigen elektrischen Leitern versehen ist, Eigenschaften zu verbessern.
1. To be able to ensure a method for producing a magnetic field 5 availability of the grid,
The object of the invention is to improve the properties of the antimonide semiconductor body, the surface of which is to simplify the production of this so-called grid field plate with a grid of parallel, striped lines and to improve its electrical and mechanical fen-shaped electrical conductors.
die mit dem Halbleiterkörper durch einen io Die französische Patentschrift 1112 490 zeigt inwhich is connected to the semiconductor body by an io. The French patent specification 1112 490 shows in Schmelzvorgang verbunden sind, dadurch Fig. 4 einen magnetfeldabhängigen WiderstandMelting process are connected, thereby Fig. 4 a magnetic field-dependent resistance gekennzeichnet, daß die Oberfläche einer mit parallelen Streifen, die durch Löten bzw. Schwei-characterized in that the surface of a with parallel strips, which by soldering or welding Flachseite des Halbleiterwiderstandes zunächst ßen auf der Oberfläche des Widerstandes auf-First place the flat side of the semiconductor resistor on the surface of the resistor. mit einander parallelen Rillen mit sehr geringem gebracht sind.with parallel grooves are brought with very little. gegenseitigen Abstand versehen wird, die dann 15 Aus der USA.-Patentschrift 2 894 234, Fig. 6, ist mit Indium (2) gefüllt werden, das anschließend eine weitere Ausführungsform einer Feldplatte bein den Indiumantimonid-Halbleiterkörper (1) bei kannt, deren Halbleiterkörper aus einem Stapel von einer derart gewählten, relativ niedrigen Tempe- Halbleiterscheiben besteht, die jeweils durch eine ratur einlegiert wird, daß die gewünschte Ein- metallische Zwischenlage voneinander getrennt sind, legierungstiefe erreicht wird. a° Mit einer solchen Ausführungsform können abermutual distance is provided, which is then 15 From US Pat. No. 2,894,234, Fig. 6, is filled with indium (2), which then knows a further embodiment of a field plate leg the indium antimonide semiconductor body (1) at whose Semiconductor body consists of a stack of relatively low temperature semiconductor wafers selected in this way, which are each alloyed in by a temperature such that the desired single-metal intermediate layer is separated from one another and alloying depth is achieved. a ° With such an embodiment, however 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- keine hochohmigen Widerstände hergestellt werden, kennzeichnet, daß die Breite und der gegenseitige wenn zugleich geringe Abmessungen angestrebt Abstand der Rillen so gewählt wird, daß die werden.2. The method according to claim 1, characterized in that no high-ohmic resistances are produced, indicates that the width and the mutual if at the same time small dimensions are sought The distance between the grooves is chosen so that they are. Breite und der gegenseitige Abstand der ein- Die USA.-Patentschrift zeigt in F i g. 7 noch eineThe USA. Patent shows in FIG. 7 one more legierten Leiter (2) kleiner als 50 μτα sind. 25 weitere Ausführungsform mit auf die Oberfläche desalloyed conductor (2) are smaller than 50 μτα . 25 further embodiment with on the surface of the 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Halbleiterkörpers aufgelöteten oder aufgedampften kennzeichnet, daß die Indiumleiter (2) 10 μτα tief leitenden Streifen. Die Kurzschlußwirkung solcher in einen etwa 20 ^m dicken Indiumantimonid- Streifen ist verhältnismäßig gering.
Halbleiterkörper (1) einlegiert werden. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis,
3. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor body soldered or vapor-deposited indicates that the indium conductor (2) 10 μτα deep conductive strips. The short-circuiting effect of such an indium antimonide strip about 20 ^ m thick is relatively small.
Semiconductor body (1) are alloyed. The invention is now based on the knowledge
30 daß die Kurzschlußwirkung der leitenden Streifen wesentlich verbessert werden kann, wenn die leitenden Streifen möglichst tief in den Halbleiterkörper30 that the short-circuiting effect of the conductive strips can be significantly improved if the conductive strips as deep as possible in the semiconductor body hineinragen. Aus der deutschen Auslegeschriftprotrude. From the German exposition 1 074 683 ist es zwar bekannt, die Oberfläche eines1 074 683 it is known, the surface of a i-,- 35 rWiderstandskörpers mit einer Rille zu versehen, diei -, - 35 rResistance body to be provided with a groove that . dort zu Kontaktierungszwecken mit leitfähigem. there for contacting purposes with conductive Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Material ausgefüllt wird. Die Erfindung besteht dem-Herstellen eines magnetfeldabhängigen Widerstandes gegenüber darin, daß die Oberfläche einer Flachseite mit einem Indiumantimonid-Halbleiterkörper, des- des Halbleiterwiderstandes zunächst mit einander sen Oberfläche mit einem Raster aus einander par- 4° parallelen Rillen mit sehr geringem gegenseitigem allelen, streifenförmigen elektrischen Leitern ver- Abstand versehen wird, die dann mit Indium gefüllt sehen ist, die mit dem Halbleiterkörper durch einen werden, das anschließend in den Indiumantimonid-Schmelzvorgang verbunden sind. Halbleiterkörper bei einer derart gewählten, relativThe invention relates to a method for filling out material. The invention consists of manufacturing a magnetic field-dependent resistance to the fact that the surface of a flat side with an indium antimonide semiconductor body, the semiconductor resistance initially with each other sen surface with a grid of par- 4 ° parallel grooves with very little mutual allelic, strip-shaped electrical conductors are spaced apart, which are then filled with indium can be seen that are connected to the semiconductor body by a, which is then in the indium antimonide melting process are connected. Semiconductor body in such a chosen, relatively .« . Aus der »Zeitschrift für Physik« Band 176 (1963), niedrigen. Temperatur einlegiert wird, daß die geSeite 404 ist es bekannt, auf der Oberfläche magnet- 45 wünschte Einlegierungstiefe erreicht wird,
feldabhängiger Halbleiterkörper aus Indiumantimo- Mit den Rillen werden neue Oberflächenteile frei-
. «. From the "Zeitschrift für Physik" Volume 176 (1963), low. Temperature is alloyed, that the ge page 404 it is known, on the surface magnet- 45 desired alloy depth is reached,
Field-dependent semiconductor body made of indium antimo-
:f»fti.-' J1J(J JnSJj durch Aufdampfen oder elektrolytisch ein gelegt;' die für den anschließenden Legierungsvor-: f »fti.- 'J 1 J (JJ n SJj by vapor deposition or electrolytically inserted;' the for the subsequent alloying Raster aus Silber aufzubringen, das aus parallelen gang nicht mehr gereinigt werden müssen. Außer-Streifen senkrecht zur Richtung des den Halbleiter- dem erhält man eine große wirksame Tiefe des ferkörper durchfließenden Stromes besteht. In einem 50 tigen Leiters trotz nur geringer Einlegierungstiefe.. stromdurchflossenen und in einem senkrecht zu Strom Die Verwendung von Indium als Leitermaterial in und Streifen ausgerichteten Magnetfeld angeordneten Verbindung mit den Rillen in der Oberfläche des ■ magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstand, einer Indiumantimonid-Halbleiterkörpers hat ierner den sogenannten Feldplatte, haben die Streifen die Auf- Vorteil, daß die Legierungstemperatur so niedrig gegabe, die Hallspannung zumindest teilweise kurz- 55 halten werden kann, daß auch bereits auf einen zuschließen und damit die ohnehin vorhandene Tragkörper aufgekittete Halbleiterkörper behandelt Magnetfeldabhängigkeit des Halbleiterwiderstandes werden können.To apply a grid of silver that no longer need to be cleaned from parallel corridors. Except stripes perpendicular to the direction of the semiconductor dem, one obtains a large effective depth of the body current flowing through. In a 50-term conductor despite only a small depth of alloying. current-carrying and in a perpendicular to current The use of indium as a conductor material in and strips aligned magnetic field arranged connection with the grooves in the surface of the ■ Magnetic field-dependent semiconductor resistance, an indium antimonide semiconductor body also has the so-called field plate, the strips have the advantage that the alloy temperature was so low, the Hall voltage can be kept at least partially short, so that even on one close and thus treat the already existing support body cemented-on semiconductor body Magnetic field dependence of the semiconductor resistance can be. wesentlich zu vergrößern. Mit diesem Verfahren können Raster aus par-to enlarge significantly. With this method, grids from par- Diese Aufgabe wird jedoch durch auf der Ober- allelen Streifen mit Breiten von weniger als 50 μία fläche angebrachte Raster oft nicht ausreichend ge- öo hergestellt werden, wobei die Abstände der Streifen löst, da die kurzschließende Wirkung nicht tief genug ebenfalls kleiner als 50 μία gewählt werden können, reicht. Vor allem aber hat sich ergeben, daß sich Das einlegierte Raster der Feldplatte haftet festThis task, however, is often not sufficiently achieved by grids attached to the upper allele stripes with widths of less than 50 μία area, whereby the spacing of the stripes is resolved because the short-circuiting effect is not deep enough, also less than 50 μία can be enough. Above all, however, it has been found that the alloyed grid of the field plate adheres firmly solche elektrolytisch oder aus der Dampfphase auf am Halbleiterkörper und ist gegen mechanische Ereinen Halbleiterkörper aufgebrachte Raster infolge schütterungen oder Temperaturschwankungen unvon Temperaturschwankungen oder mechanischen 65 empfindlich, soweit der Halbleiterkörper nicht selbst Erschütterungen mit der Zeit lockern und schließ- beschädigt wird. Als Material für das Raster wird Hch ganz abblättern. Weiterhin ist die Herstellung Indium verwendet, dessen Schmelzpunkt unter dem der bekannten Raster aufwendig. Vor dem Aufbrin- des Halbleitermaterials liegt und das mit diesem —such electrolytic or from the vapor phase on the semiconductor body and is against mechanical Ereinen Semiconductor body applied raster as a result of vibrations or temperature fluctuations Temperature fluctuations or mechanical 65 sensitive, unless the semiconductor body itself Loosen vibrations over time and eventually become damaged. The material used for the grid is Peel off completely. Furthermore, the production of indium is used, the melting point of which is below the the well-known grid complex. Before the semiconductor material is applied and that with this -
DE19641490597 1964-06-26 1964-06-26 Method for producing a magnetic field-dependent semiconductor resistor with a grid of parallel electrical conductors on its surface Expired DE1490597C (en)

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