DE2016211B2

DE2016211B2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE2016211B2
Application number: DE2016211A
Authority: DE
Inventors: Ties Siebolt Te Eindhoven Velde (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-04-16
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1978-10-12
Also published as: GB1301585A; BE748953A; US3729342A; CH506166A; BR7018222D0; FR2043297A5; ES378556A1; DE2016211A1; DE2016211C3; JPS4826985B1; NL6905835A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer Folie, die strahlungsempfindliche oder elektrolumineszierende, in ein isolierendes Bindemittel aufgenommene Halbleiterkörner enthält und an mindestens einer Seite mit einer die Halbleiterkörner kontaktierenden und miteinander verbindenden Kontaktschicht versehen ist, wobei zur Bildung der Kontaktschicht auf einer ersten elektrisch leitenden Schicht eine zweite, aus Metall bestehende Schicht angebracht wird, danach auf der zweiten Schicht die Halbleiterkörner ausgebreitet werden und die zweite leitende Schicht geschmolzen wird, dann die nach dem Abkühlen nicht haftenden Körner entfernt werden und anschließend zwischen den Körnern das Bindemittel angebracht wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt aus der US-PS 38 952.

Danach hergestellte Vorrichtungen können z. B. in Strahlungsdetektoren, Photowiderständen, Sonnenbatterien und elektrolumineszierenden Tafeln Anwendung finden. Dabei kann die erwähnte Strahlung von elektromagnetischer oder korpuskularer Art sein.

Bei der Herstellung einer derartigen Vorrichtung müssen einerseits bei der Bildung der Folie die Körner festgelegt werden, während andererseits die für Strahlung durchlässige Kontaktschicht auf einer Seite der Folie angebracht werden muß, und zwar derart, daß ein befriedigender elektrischer Kontakt mit den Körnern hergestellt wird.

Bei dem oben erwähnten Verfahren wird zu diesem Zweck eine verhältnismäßig große Anzahl mehr oder weniger verwickelter Bearbeitungen durchgeführt, wobei zunächst die Körner in das Bindemittel ίο eingebettet werden, wonach auf mindestens einer Seite Körnerteile frei von dem Bindemittel gemacht werden und schließlich auf dieser Seite eine für Strahlung durchlässige Kontaktschicht — meistens in mehreren Bearbeitungsschritten — angebracht wird.
'5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Kontaktschicht, die mit den Körnern zufriedenstellende Kontakte bildet und dennoch strahlungsdurchlässig ist, mit einer möglichst geringen Zahl von Verfahrensschritten hergestellt werden kann.

Der Erfindung liegt u. a. die Erkenntnis zugrunde, daß durch Verwendung einer Metallschicht mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt und durch Benutzung von Kapillarkräften das Festlegen der Körner und das Anbringen einer für Strahlung durchlässigen Kontaktschicht, die mit den Körnern einen zufriedenstellenden elektrischen Kontakt bildet, in einem einzigen Bearbeitungsschritt durchgeführt werden kann.

In Anwendung dieser Erkenntnis wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste leitende Schicht und das Bindemittel für die von den Körnern emittierte oder zu detektierende Strahlung durchlässig sind, und daß für die zweite Schicht ein Metall verwendet wird, das beim Schmelzen die erste Schicht in geringerem Maße benetzt als die Körner und sich infolge der auftretenden Kapillarkräfte zwischen den Körnern und der ersten Schicht zusammenzieht und dadurch nahezu völlig von dem zwischen den Körnern liegenden Teil der ersten Schicht entfernt wird.

Die Dicke der Metallschicht muß dabei selbstverständlich derart gewählt werden, daß die Körner nicht völlig in das Metall versinken können.

Geeignete Metalle zum Festlegen und Kontaktieren der Körner sind naturgemäß nur Metalle und Legierungen, deren Schmelzpunkt den der Körner und der ersten für Strahlung durchlässigen leitenden Schicht unterschreitet. Besonders gut eignen sich Metalle mit einem Schmelzpunkt unter 1000°C, wie Zn, Cd, Ga, In, Tl, Sn, Pb₁Sb, Bi und Te.

Bei einem gegebenen Kornmaterial werden von diesen Metallen diejenigen gewählt, weiche die Körner gut benetzen und somit eine gute Haftung und einen guten elektrischen Kontakt, mit den Körnern bewirken können. Selbstverständlich sind Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt, die auf störende Weise mit den Materialien reagieren, mit denen sie in Berührung kommen, nicht geeignet.

Wie aus der Halbleitertechnik bekannt ist, können durch passende Wahl der Metalle und der gegebenenfalls diesen Metallen zuzusetzenden Stoffe auf den Körnern, insofern diese als Halbleiter wirksam sind, sowohl ohmsche wie auch gleichrichtende Kontakte gebildet werden.

Für die erwähnte erste für Strahlung durchlässige leitende Schicht können lichtdurchlässige leitende Oxydschichten, z. B. Zinnoxyd- und/oder Indiumoxydschichten, verwendet werden, die durch Aufspritzen

eines Nebels einer Zinnchlorid- bzw. lndiumchloridlösung oder durch Bedampfung auf bekannte Weise angebracht werden können. Die elektrische Leitung wird dabei durch Zusätze, wie Antimon oder Bor, oder infolge beim Anbringen herbeigeführter Abweichungen der stöchiometrischen Zusammensetzung erhalten. Ferner sind in vielen Fällen dünne lichtdurchlässige Metallschichten, z. B. Goldschichten, anwendbar.

Im allgemeinen wird bei der Herstellung die erste für Strahlung durchlässige Schicht auf einem Träger angebracht. 7/enn dieser Träger für die erwähnte Strahlung nicht oder nur in geringem Maße durchlässig ist, muß es am Ende der Bearbeitung entfernt werden. Nach einer besonderen Ausführungsform wird die erste Schicht aber auf einem Träger angebracht, der für die erwähnte Strahlung durchlässig ist und also nicht von der Folie entfernt zu werden braucht.

Selbstverständlich muß die Zusammensetzung der ersten lichtdurchlässigen Schicht derart gewählt werden, daß sich diese Schicht nicht auf störende Weise in dem zu verwendenden Material löst. Es gibt aber eine derart reiche Wahl, daß in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten zu befürchten sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Halbleitervorrichtung während einer bestimmten Herstellungsstufe und

Fig.2 schematisch im Querschnitt eine durch da;; erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Vorrichtung.

Auf einen Träger I aus Glas ist (siehe Fig. 1) eine Indiumoxydschicht 2 aufgedampft, dadurch, daß Indiumoxyd bei 100⁰C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einem Druck von 6,66 · 10-⁴ mbar verdampft wird. Der Träger 1 wird dabei auf einer Temperatur von 300°C gehalten. Auf diese Weise wird eine für Licht durchlässige und elektrisch leitende Schicht 2 erhalten.

Darauf wird dann durch Aufdampfen im Vakuum bei 500°C eine Kadmiurnschicht 3 mit einer Dicke von 50 nm angebracht. Diese Schicht wird mit pulverförmigem Zinkselenid 4 mit einem mittleren Korndurchmesser von 30 μπι bestreut.

Nach Erhitzung während einer halben Stunde bei 45O⁰C in Wasserstoff atmosphärischen Druckes haften (siehe F i g. 2) die mit dem Metali 3 in Berührung kommenden Körner an dem Träger 1, wodurch nach Entfernung der nichtgehafteten Körner eine ein Korn dicke Schicht gebildet wird.

Dabei wird das Kadmium 3, das mit den Körnern einen ohmschen Kontakt bildet, durch die auftretenden Kapillarkräfte zwischen den Körnern vorn Indiumoxyd entfernt und bilden sich in der Metallschicht 3 Unterbrechungen 5. Infolgedessen kann Übertragung von Strahlung von den Körnern 4 und auf dieselben stattfinden.

Dann wird die Kornschicht 4 mit einem Gemisch von Bestandteilen imprägniert, die ein Polyurethan 6 bilden. Nach teilweiser Aushärtung des Polyurethans werden die Kornoberflächen durch Abätzen mit einer alkoholischen Laugelösung freigelegt und wird das Polyurethan völlig ausgehärtet.

Schließlich wird eine Kupferschicht 7 aufgedampft, die mit den Zinkselenidkörnern 4 gleichrichtende Kontakte bildet.

Das erhaltene Ganze kann z. B. als elektrolumineszierendes Paneel Anwendung finden.

Es kann durch passende Wahl des Metalls 3 und des Kornmaterials 4 in Fig. 2 statt eines ohmschen

jo Kontakts ein photoempfindlicher oder strahlender gleichrichtender Kontakt zwischen dem Metall 3 und den Körnern 4 erhalten werden, wobei dann vorzugsweise zwischen dem Metall 7 und den Körnern 4 ein ohmscher Kontakt hergestellt wird. Die Kontaktschicht

J5 7 kann dabei erforderlichenfalls fortgelassen werden, z. B. wenn im Betriebszustand auf der betreffenden Seite der Folie Ladungstransport von oder zu den Körnern auf andere Weise, wie durch ein Elektronen- oder lonenbündel, einen Elektrolyten oder analoge Ladungs-

AQ transportmittel erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einer Folie, die strahlungsempfindliche oder elektrolumineszierende, in ein isolierendes Bindemittel aufgenommene Halbleiterkörner enthält und an mindestens einer Seite mit einer die Halbieiterkörner kontaktierenden und miteinander verbindenden Kontaktschicht versehen ist, wobei zur Bildung der Kontaktschicht auf einer ersten elektrisch leitenden Schicht eine zweite, aus Metall bestehende Schicht angebracht wird, danach auf der zweiten Schicht die Halbleiterkörner ausgebreitet werden und die zweite leitende Schicht geschmolzen wird, dann die nach dem Abkühlen nicht haftenden Körner entfernt werden und anschließend zwischen den Körnern das Bindemittel angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht und das Bindemittel für die von den Körnern emittierte oder zu detektierende Strahlung durchlässig sind, und daß für die zweite Schicht ein Metall verwendet wird, das beim Schmelzen die erste Schicht in geringerem Maße benetzt als die Körner und sich infolge der auftretenden Kapillarkräfte zwischen den Körnern und der ersten Schicht zusammenzieht und dadurch nahezu völlig von dem zwischen den Körnern liegenden Teil der ersten Schicht entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht auf einem Träger angebracht wird, der für die erwähnte Strahlung durchlässig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der zweiten Schicht einen Schmelzpunkt hat, der niedriger als 1000° C ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Metall einen photoempfindlichen oder elektrolumineszierenden gleichrichtenden Kontakt mit den Körnern bildet.