DE2047176C3 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf em Halbleiterbauelement, insbesondere Photoelement, mit einer Zinndioxidschicht, die auf der Oberflache des Halbleiterkörpers unter Bildung einer gleichrichtenden Sperrschicht zwischen dem Halbleiterkörper und der Zinndioxidschicht angeordnet ist, und mit einer die Zumdioxidschicht kontaktierenden Metallelektrode.

Es sind bisher verschiedene Arten von Halbleiterphotoelementen bekanntgeworden und in der Praxis benutzt worden. Em derartiges bekanntes Siliciumphotoelement wird so hergestellt, daß eine P-leitende oder N-leitende Diffusionsschicht einer Dicke von wenigen /<m oder weniger in die Oberfläche eines N-leitenden bzw. P-leitenden Siliciumsubstrats eindiffundiert wird, so daß bei Auffallen von Licht auf den so erzeugten PN-Übergang zwischen der P-Schicht und der N-Schicht eine photoelektrische Spannung erzeugt wird.

Bei diesen bekannten Siliciumphotoelementen hat sich der Nachteil ergeben, daß diese Elemente im Vergleich zu anderen Photoelementen, wie ttwa Kadmiumsulfid-Photoelementen, teuer sind, was hauptsächlich auf dem bei hoher Temperatur und kritischen Verfahrensbedingungen durchzuführenden Diffusionsprozeß beruht. Dies gilt insbesondere dann, wenn die erwähnte Diffusionsschicht zur Erzielung einer dem menschlichen Auge ähnlichen Spektralempfindlichkeit extrem dünn sein muß, z. B. 0,3 μΐη. Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Anbringung einer Elektrode auf einer solchen extrem flach eindiffundierten Schicht.

Es sind Halbleiterbauelemente bekannt (US-PS 31 52 926), bei denen auf eine Metallschicht eine photoelektrische Schicht aufgebracht ist, während auf die photoeiektrische Schicht eine Schichtelektrode aus Zinndioxid aufgebracht ist, die den Durchtritt von Licht gestattet, so daß in der zwischen der Metallschicht und der photoelektrischen Schicht ausgebildeten Sperrschicht Photoelektronen gebildet werden können.

Halbleiterbauelemente der eingangs genannten Art haben den Vorteil, daß zur Erzeugung der Sperrschicht ein DilTusionsprozett nicht erforderlich ist, sondcrn lediglich eine Zinndioxidschicht, z. B. pyrolytisch, in der gewünschten Dicke abgeschieden zu werden braucht. Ferner ergeben sich die Vorteile einer erhöhten Empfindlichkeit im sichtbaien Wellenlängenbcrcich sowie ein höherer Ausgangsslrom auch bei geringerer Lichteinstrahlung.

Eine Schwierigkeit bei der Herstellung eines derartigen als Gleichrichterelement. Fotoelement usw. zu verwendenden Halbleiterbauelements bestellt darin, daß beim Zerschneiden das die Zinndioxidschicht tragende Halbleitcrplältchen in kleine Scheiben oder beim Anbringen eines Zuführungsdrahtes an der die Zinndioxidschicht kontaktierenden Nickelschicht mittels Thermokompression die zwischen dem Zinndioxid und dem Halbleiter befindliche Grenzschicht erheblich beschädigt werden kann, so daß die Sperreigenschaften des resultierenden Halbleitcrelemcnts beeinträchtigt werden. Dies macht es schwierig, derartige Halbleiterclemente mit gleichbleibenden Kennlinien herzustellen. Zudem ist die Sperrkcnnlinie eines solchen Halbleiterelemenis nicht immer zufriedenstellend.

Weilcrc Schwierigkeiten ergeben sich, wenn eine Vielzahl derartiger Halbleiterbauelemente m einem einzigen Substrat integriert werden sollen, z. B. im _z * _{dcr Entwicklun}= _von Lesevorrichtungen. Da _dic Zinndioxidschicht chemisch stabil ist, d. h. gegenüber Atzungen sehr widerstandsfähig ist, ist es schwierig, die auf die »esamte Haupiflächc aufgcbrachte Zinndioxidschicht in der Weise gciiau 'zu ätzen, daß die Zinndioxidschicht lcdi»lich in den gewünschten Gebieten auf dem Halbleitersubstrat verbleibt.

Die Aufgabe der vorlebenden Erfindung ist es. _ein Halbleiterbauelement 'der einsang genannten Art so auszubilden, daß die Sperreieenschaften des Halbleiterbauelements weniger leiclit beeinträchtigt werden.

_aJ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem nicht unmittelbar mit Zinndioxid bedeckten Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers _eine Schicht aus isolierendem Material angeordnet i_{st> we}lches der Gruppe SiO₂, Si₃N₄, SiO₂-Al₂O₃ und SiO₂-PbO angehört, daß die Zinndioxidschicht sich auch auf der isolierenden Schicht erstreckt und daß die Elektrode auf dem auf der isolierenden Schicht befindlichen Teil der Zinndioxidschicht angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement kann das Freiliegen der Sperrschicht dadurch vermieden werden, daß die Sperrschicht von der isolierenden Schicht umgeben wird. Beim Zerschneiden eines eine Zinndioxidschicht tragenden Halbleiterplätt-40* chens kann dort geschnitten werden, wo sich die isolierende Schicht befindet. Die eigentliche Sperrschicht kann dann duich den Schneidevorgang nicht beeinträchtigt werden, so daß auch die Gleichrichtungskennlinie nicht beeinträchtigt wird. Schließlich kann auch durch das Aufbringen der Metallelektrode eine Beeinträchtigung der Sperrschicht nicht erfolgen, da die Metallelektrode in einem außerhalb der Sperrschicht liegenden Bereich aufgebracht wird.

Bei der Herstellung eines integrierten Halbleiierbauelemente kann ferner die Zinndioxidschicht in der Weise geätzt werden, daß nur diejenigen Teile der Zinndioxidschicht, die sich auf der die jeweilige Sperrschicht rings umgebenden isolierenden Schicht befinden, weggeätzt werden, so daß sich eine Viel_zahl voneinander getrennter Siüciumdioxidschiehtabschnitte ergibt, von denen jeder von der isolicrenden Schicht umgeben ist. Es findet also in den Gebieten der eigentlichen Sperrschicht keine Ätzung der Siliciumdioxidschichi statt.

^f]° Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach stehend im Zusammenhang mit den Zeichnunger näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Halbleiter anordnung, auf der die vorliegende Erfindung auf baut,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Gleichrichter Kennlinie der Anordnung von F i g. 1 zeigt, Fi g. 3 bis 7 Ouerschnittsansichten des crfindungs

gemäßen Halblcilerelcments in verschiedenen Fertigungsstufen,

Fig. 8A eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleitcrelcmcnts, ·

Fig. 8B einen Querschnitt durch das Halbleiterelement von F ig. 8 A entlang der Linie VIII B-VlIl B und

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein Halbleiterelement gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

In F i g. 1 wird ein Querschnitt durch eine Halbleiteranordnung gezeigt, auf der die vorliegende Erfindung aufbaut. Diese Halbleiteranordnung enthält ein Substrat 1, das z. B. aus N-leitcndem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 1 Ω cm bestehen kann, sowie eine Zinnoxidschicht (SnO₂), die auf die Substratoberfläche durch Pyrolyse von z. B. Dimcthyl-Zinndichlorid aufgebracht wurde. Die SnO.,-Schicht 2 wird dabei so gewählt, daß sie eine hohe Leitfähigkeit aufweist und selbst einen N-leitenden Halbleiter darstellt. Diese Leitfähigkeit soll nahe der von Metall liegen, d. h. einer freien* Elektronen-Konzentration von etwa 10²⁰ Atome/cm³ entsprechen. Die SnO.,-Schicht mit den Eigenschaften eines N-leitcnden Halbleiters kann durch eine schnell ablaufende chemische Reaktion mit dem Endprodukt SnO., erzeugt werden, wobei als wesentlich der Überschuß an Metall (Mangel an Sauerstoff) angesehen wird, der sich durch die Schnelligkeit einer solchen Reaktion ergibt.

Es wurde entdeckt, daß eine Halbleiteranordnung solcher Struktur und solcher Zusammensetzung Gleichrichtereigenschaftcn aufweist und bei Auftreffen von Strahlung auf die in der Anordnung gebildete Grenzschicht einen fotoelektrischcn Effekt zeigt. Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen besteht darin, daß SnO₂ als Metall betrachtet wird und die Grenzschicht als eine zwischen der SnO₂-Schicht und dem Halbleitersubstrat gebildete Schottky-Sperrschicht wirkt.

In Fig. 2 wird die Strom-Spannungscharakteristik der Halbleiteranordnung von Fig. i gezeigt. In dem Diagramm zeigt Kurve Λ die Durchlaßcharakteristik der Anordnung, während die Kurve B die *5 Sperrcharakteristik eines durch Zerschneiden einer solchen Anordnung erhaltenen Halbleiterscheibchens zeigt.

In den F i g. 3 bis 7 werden Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung in verschiedenen Fertigungsstufen gezeigt.

In Fig. 3 ist eine Schicht 32, z.B. aus SiO₂, auf der Hauptfläche eines Substrats 31 aus N-leitendem Siliciumeinkristall mit einem spezifischen Widerstand · · von z. B. 1 Ω cm und einer Dicke von 8000 A aufgebracht. Das Halbleitersubstrat 31 kann entweder eine Kombination einer N-leitenden Schicht hohen spezifischen Widerstandes sein, die auf eine andere N-leJtcnde Schicht geringen spezifischen Widerstandes aufgebracht ist, oder es kann sich um eine N-leitende Schicht handeln, die eine P-leitende Schicht ganz oder teilweise bedeckt Die SiO₂-Schicht32 kann entweder durch das bekannte thermische Verfahren oder durch Pyrolyse von Silan bei relativ niedriger Temperatur aufgebracht werden. Ein derartiges Verfahren zum Bilden einer elektrisch-isolierenden Schicht gehört zum Stand der Technik.

An Stelle der SiOj-Schicht kann auch irgendein anderes isolierendes Material verwendet werden. Als solche isolierenden Materialien bieten sich z. B. am: Siliciumnitrid (Si₁₁N₄), Bleiglas (SiO₂-PbO). Aluminiumglas (SiOjJ-Al₂O₃) usw. Es ist ratsam, die isolierende Schicht 32 bei einer relativ niedrigen Temperatur zu bilden, vorzugsweise bei einer nicht holier als 900° C liegenden Temperatur. Die Erwärmung auf eine extrem hohe Temperatur würde eine teurere Apparatur erfordern und gleichzeitig eine stärkere Beanspruchung des Halbleitersubstrats mit sich bringen.

Vorzugsweise wird die SiC-Schicht durch Pyrolyse von Silan bei einer rchitiv'nicdrigen Temperatur von weniger als 7OiI^-1C aufgebracht, und darauf wird PbO abgeschieden, um eine Schicht aus Bleiglas zu bilden. Durch Verwendung einer solchen Isolierschicht ist es möglich, die Halbleiteranordnung bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 500 bis 700° C herzustellen, und zwar während des gesamten Herstcllungsprozesscs einschließlich der im nachfolgenden noch beschriebenen Verfahrensschritte.

Darauf wird, wie in Fig. 4 gezeigt wird, ein Teil der isolierenden Schicht 32 durch Fotoätzung entfernt, wobei z. B. eine kreisförmige Öffnung 302 gebildet wird. Es ist auch möglich^ die Isolierschicht

32 in solcher Weise aufzubringen, daß die ölfnune 302 bereits in diesem Verfahrensstadium gcbildel wird. Jedoch kann dadurch, daß zuerst eine Isolierschicht gleichmäßiger Dicke auf der gesamten Hauptfläche des Substrats gebildet wird und dann die nicht benötigten Teile durch Fotoätzung cntfernl werden, das größere Muster erreicht werden. Es können Schichten aus SiO.,, SiO.,-PbO usw. durch das Verfahren der Fotoätzung mit'hohem Präzisionsgrad hergestellt werden.

Bei dem nächsten in Fig. 5 gezeigten Verfahrensschritt wird eine Zinnoxidschicht 33 auf die gesamte mit der Isolierschicht 32 versehene Haupi:- fläche aufgebracht, so daß die gezeigte Halbleiteranordnung entsteht. Dies erfolgt dadurch, daß zunächst das Halbleitersubstrat 31~in einem Reaktionsrohr aus Quarz auf etwa 500° C aufgeheizt wird und dann ein zinnhaltiger Dampf in das Reaktionsrohr eingeführt wird, so daß eine Zinnoxidschichi

33 sich pyrolytisch auf dem Substrat 31 abscheidet Für diese Reaktion kann z. B. Dimcthylzinndichloric [(CHs)SSnClJ benutzt werden, was sich als besonders vorteilhaft herausstellte. Es ist jedoch möglich eine wäßrige Lösung von Zinntetrachlorid (SnCl₄; oder dessen Lösung in einem organischen Losungsmittel zu verwenden.

Als Trägergas kann eine oxydierende Atmosphäre wie Luft oder Sauerstoff, verwendet werden. Di< Zinnoxidschicht 33 kann in einer Dicke von etw£ 7000 A aufgebracht werden, wozu man die genannte pyrolytische Reaktion 60 Sekunden lang ablaufer läßt Zur Verbesserung der Leitfähigkeit der Schicht 33 wurde der zinnhaltigen Reaktionskomponenft ein Gewichtsteil von 0,5Vo Anthnomoxid (Sb.O,,; hinzugefügt.

Es wurde gefunden, daß ein N-Siliciumhalbleitei ein geeignetes Material zur Bildung des Substrats den Anordnung darstellte. Jedoch kann eine Halbleiteranordnung mit ähnlichen Gleichrichtereigenschaftcf auch unter Verwendung von P-Ieitendem Silicalit hergestellt werden. Bei Verwendung, von P-Materi«!

wurde jedoch gefunden, daß es vorteilhaft war, die Aufbringung des SnO, bei einer etwas höheren Temperatur vorzunehmen oder die Anordnung nach Aufbringung des SnO., bei der obengenannten Reaktionstemperatur dann einer geeigneten Wärmebehandlung zu unterwerfen. Ferner wurde gefunden, daß llalbleiter.inordnungen mit ähnlichen Gleichrichterei»en«;chriftcn auch mit Ge oder GaAs r.ls Substrntm.ntcrial hergestellt werden konnten.

Darauf folgt die Bildung der Elektroden 34 und 35 auf beiden Haupillächen des Substrats, wie Fig. 6 zeigt. Diese Elektroden 34 und 35 werden durch Aufbringen von Nickel durch Aufdampfung im Vakuum mit einer Schichtdicke von SOOOA gebildet. Wie aus Γ ig. (S ersichtlich, bedeckt die F.lek-Irode 34 ein solches Gebiet, das sich auf demjenigen Teil der Zinnoxidschicht befindet, der auf der Isolierschicht 32 aufliegt. Die Elektrode 34 wird so hergestellt, daß zunächst auf die gesamte Hauptfläche des Substrats 31 Nickel aufgebracht wird und dann die nicht benötigten Teile in bekannter Weise durch KOtOUtZUn₁C entfernt werden. Die Elektrode 35 kann dann entbehrt werden, wenn das Substrat 31 mittels einer eulektischen Gold-Silicium-Schicht an einem goldplatticrten Trägerkörper befestigt wird.

Als Material zur Bildung der Elektrode auf der Zinnoxidschicht envies sich Nickel als besonders günstig wegen seiner Leitfähigkeit, seiner Adhäsion an der Schicht, wegen seiner geringen Kosten und seiner günstigen Löteigenschaften. Es ist jedoch auch möglich, statt dessen Silber, Gold, Chrom oder Aluminium zu verwenden. Besonders im Fall einer integrierten Schaltung, deren Einzelheiten nachstehend an Hand der Fig. 8A und 8B beschrieben werden, ha:t die Elektrode zur Kontaktierung der SnOg-Schicht eine kleine Kontaktfläche und neigt zum Abblättern. Daher wird für die Elektrode einer solchen integrierten Schaltung vorzugsweise ein Dreischichtenaufbau vorgesehen, wobei eine Ti-Schicht auf der SnO^-Schicht, darauf eine erste Metallschicht und darauf eine zweite Metallschicht aufgebracht wird. Als Material für die erste Metallschicht wird vorzugsweise Cu oder Ag verwendet, während Au, Ni oder Al vorzugsweise als Material für die zweite Metallschicht verwendet wird.

Als Elektrode für das Siliciumsubstrat kann auch eine eutektische Kristallschicht von Au oder Au-Sb mit Si verwendet werden. Zur eutektischen Kristallisation ist jedoch eine Temperatur von etwa 390° C erforderlich, was die Gleichrichtereigenschaft der SnO,-Si-Anordnung verschlechtern kann. Eine bevorzugte andere Elektrodenstruktur besteht aus zwei Schichten, wobei eine Ti-Schicht auf das Substrat und darauf eine Ni-Schicht aufgebracht wird. Eine so aufgebaute Elektrode kann bei einer Temperatur von etwa 200° C hergestellt werden, was keine Verschlechterung der Gleichrichtereigenschaft der Halbleiteranordnung zur Folge hat und trotzdem einen guten elektrischen Kontakt gewährleistet

Wie in F i g. 6 gezeigt wird, wird das Substrat durch ein geeignetes Verfahren, wie etwa durch Ritzen entlang der Linie VII-VII in Halbleiterscheibchen, wie in Fig. 7 gezeigt, geteilt. Da das Gebiet, durch welches die Linie VII-VII verläuft, eine Isolierschicht 32, d. h. Siliciumdioxid od. ä., zwischen dem Substrat 31 und der Zinnoxidschicht 33 enthält, kann das Zerteilen in'bekannter Weise

durch Ritzen mit einem Diamantschneider od. ä. erfolgen, wobei das nachfolgende Brechen keine ungünstigen Einwirkungen auf die Spcrrschichlcharakteristik der Halbleiter hat. Mit anderen Wor-

S ten, sorgt die isolierende Schicht unterhalb der Zinnoxidschicht vollständig dafür, daß beim Zerschneiden eine Beschädigung der Sperrschicht vermieden wird.

In Fig. 2 zeigte die KurveC die Sperrkennlinie

»° des Halbleitcrschcibchcns gemäß Fig. 7. Wie diese Kurve zeigt, hat die innerhalb des von der isolierenden Schicht eingeschlossenen Gebietes liegende Grenzschicht, die dadurch an ihren Rändern geschützt ist, eine besser stabilisierte Spcrrkennlinie

»5 und einen geringeren Sperrslrom als ein Element, dessen Grenzschichtrand frei liegt.

Da die Elektrode 34 außerhalb des Gebietes der Sperrschicht gebildet ist, wird die gesamte in dem Scheibchen vorgesehene Sperrschicht auch in dem

^ao Fall effektiv ausgenutzt, daß eine Verwendung als Fotoelement vorgesehen ist. Die Anwendung von Druck auf die Elektrode 34 beim Anbringen eines Zuführungsdrahtes beeinträchtigt daher in keiner Weise die Gleichrichtereigenschaften, da keine Sperrschicht sich uiuerhalb der Elektrode befindet, die auf einem Teil der SnO^-Schicht 33 oberhalb der Siliciumdioxidschicht sich befindet. Ein anderer Vorteil dieser Grenzschichtanordnung ist der, daß für lange Zeit eine Stabilität gegenüber Umgebungseinflüssen besteht.

Die Fig. 8A und 8B zeigen eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiters, bei dem ein N-leitcndes Siliciumsubstrat 41. eine darauf aufgebrachte Siliciumdioxidschicht 42 mit einer öffnung 402, eine Zinnoxidschicht 43, die auf das Substrat 41 an den Stellen aufgebracht ist, an denen das Substrat durch die öffnung 402 hindurch frei liegt, und Nickelelektroden 44 und 46 vorgesehen sind. Zunächst wird die Siliciumdioxidschicht 42 auf die gesamte Hauptfläche des Substrats 41 aufgebracht und dann Teile davon wieder entfernt, um die öffnungen 402 zu bilden, durch welche eine Vielzahl von voneinander isolierten frei liegenden Gebieten der Hauptnäche des Substrats geschaffen wird. Die Zinnoxidschicht 43 wird dann auf der gesamten Hauptfläche gebildet, und zwar auch dort, wo sich die Siliciumdioxidschicht 42 befindet, und somit entsteht die Grenzschicht zwischen dem Substrat 41 und der Zinnoxidschicht 43 nur in der genannten Vielzahl von öffnungen, die von der Siliciumdioxidschicht 42 umgeben werden.

Die Zinnoxidschicht 43 wird an den Stellen, an denen sie auf der Siliciumdioxidschicht 42 aufliegt, wieder teilweise entfernt, so daß Trenngebietc 403 gebildet werden, die die Halbleiteranordnung in eine Vielzahl von Sperrschichtgebieten unterlegen. Die Fotoätztechnik kann zur Unterteilung der Zinnoxidschicht 43 in einer Vielzahl von Abschnitten wirksam angewendet werden. Da Zinhoxid chemisch sehr stabil ist, ist es schwierig zu ätzen. Jedoch kann der Ätzvorgang mit relativ hoher Präzision so durchgeführt werden, daß an den Stellen, an denen die Schicht weggeätzt werden soll, zunächst Zink aufgebracht wird, dieses mit einer verdünnten SaLzsäurelösung zwecks leichter Reduzierung der Oberfläche der Zinnoxidschicht wieder weggelöst wird, darauf wieder Zink aufgebracht wird und dieses mit konzentrierter Salzsäurelösung zusammen mit der

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darunter befindlichen Zinnoxidschicht weggeätzt wird.

Angesichts der Tatsache, daß die Gebiete, in denen die Grenzschicht gebildet wird, genau durch eine isolierende Schicht, wie etwa Siliciumdioxid, begrenzt und geschützt werden, erfordert dieses Verfahren der Ätzung der Zinnoxidschicht auf der Isolierschicht keinen hohen Priizisionsgrad, und es ist sogar die Anwendung von mechanischer Kraft zur Entfernung der Zinnoxidschicht in gewissem Maße möglich. Es ist daher auch möglich, die Zinnoxidschicht 43 in eine Vielzahl von Abschnitten dadurch zu unterteilen, daß an Stelle von Ätzen geritzt wird, was wesentlich wirksamer und einfacher ist.

Falls Nickel als Material für die Elektrode der SnOg-Schicht verwendet wird, wie das z. B. bei der Herstellung der Halblciteranordiuingen der Fig. 7 und 8 B geschieht, muß auf folgendes hingewiesen werden. Um Elektroden in einem gewünschten ao Muster zu erzeugen, wird normalerweise Nickel auf die gesamte SnO^-Schicht des Plättchens aufgebracht, und dann werden die nicht benötigten Teile des aufgebrachten Nickels durch Fotoätzen entfernt, so daß das gewünschte Elektrodenmuster *5 entsteht. Als Ätzmittel wird eine Eisenchloridlösung verwendet. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß die Ätzgeschwindigkeit beim Ätzen des Nickels in dem Gebiet der Sperrschicht, d. h. in dem Gebiet der SnO^-Si-Struktur, 5- bis 6mal größer ist als in dem Gebiet der SiOySchicht, d. h. in dem Gebiet der SnCX-SiOj-Struk'tur. Daher ist es vorteilhaft, zunächst die" nicht benötigten Teile der Nickelschicht in dem Gebiet der SnÖ_ä-SiO.,-Struktur wegzuätzen und dann das Verfahren zu wiederholen, um die nicht benötigten Teile der Nickelschiclu in den Gebieten der SnGyStruktur zu entfernen.

Im einzelnen wird die Nickclschicht zunächst auf die gesamte auf dem Substrat befindliche SnO.,- *° Schicht aufgebracht, und diese Nickelschicht wird gemäß einem ersten Muster maskiert, wobei diejenigen Gebiete, in denen die Elektroden gebildet werden sollen, und die Gebiete der SnO„-Si-Struktur bedeckt werden, und die Nickelschicht in dem unmaskierten Gebiet wird durch Ätzen entfernt. Danach wird eine zweite Maskierung gemäß einem zweiten Muster durchgeführt, wobei mindestens die Gebiete bedeckt werden, in denen die Elektroden gebildet werden sollen, und die Nickelschicht in dem unmaskicrten Gebiet wird wieder durch Ätzen entfernt Darauf wird die Maskierung von der nun das gewünschte Muster aufweisenden Nickelschicht entfernt. Bei diesem Verfahren wird die eine Kante der gebildeten Nickelschichtelektrode, nämlich die Kante der SnO₂-Si-Struktur, nur dem zweiten Ätzvorgang unterworfen, d. h. nur einmal geätzt, wogegen die andere Kante, d. h. die Kante auf der Seite der SnO₂-SiO₂-Struktur, ' sowohl dem ersten als auch dem zweiten Ätzvorgang unterworfen wird, also zweimal geätzt wird. Dies ergibt einen übermäßigen Ätzangriff an der Kante der Niekelclektrode auf der Seite der SnO^-SiO^-Struktur. Es ist daher ratsam, dies bei dem Entwurf der ersten und zweiten Maske zu berücksichtigen, nämlich eine Kompensicrung dieses übermäßigen Älzangrilfes vorzusehen.

Wie aus der in Fig. 2 gezeigten Gleichrichter-Charakteristik hervorgeht, ergeben die erfindungsgemäßen Halbleiterelement hervorragende Gleichrichtercigenschaften und können daher als Gleichrichter verwendet werden. Wie jedoch wohlbekannt ist, ist Zinnoxid lichtdurchlässig, und daher kann bei Verwendung der Sperrschicht als Gleichrichterelemcnt, d. h. als Diode, die Sperrschicht unbeabsichtigterweise einer Lichtcinstrahlung durch die Zinnoxidschicht hindurch ausgesetzt werden, und die daraus entstehende elektromotorische Kraft würde die Stabilität der Glcichriclv.ercharakteristik des Elements beeinträchtigen. Es kann daher vorteilhaft sein, diesen beschriebenen Effekt zu eliminieren.

F i g. 9 ist ein Querschnitt durch eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform, die als Halbleiterelement geeignet ist. Die Anordnung von F i g. 9 enthält ein N-leitendes Siliciumsubstrat 51, eine isolierende Schicht 52 etwa aus Siliciumoxid, eine Zinnoxidschicht 53 und eine Elcktrodenmetallschicht 54, z. B. aus Nickel. Bei der Anordnung von Fig. 9 sind im Gegensatz zu der von F i g. 7 der Bereich der Sperrschicht und deren Ränder mit einer lichtundurchlässigen metallischen Elektrodenschicht 54 bedeckt, wobei diese Elcktrodcnschicht 54 die Sperrschicht vor Licht schützt, fm Hinblick auf die Stromspannungscharakteristik (Verminderung des Widerstandes in Durchlaßrichtung) und auch aus fertigungstechnischen Gründen wird bevorzugt, als undurchlässige Schicht die metallische Elektrodenschicht zu verwenden. Es ist jedoch auch möglich, isolierende Schichten, wie z. B. lichtundurchlässiges Kunstharz, zu verwenden.

Wenn zur Lichtabschirmung die metallische Elektrodenschicht verwendet wird, wird die Zinnoxidschic'vt vorzugsweise so dünn wie möglich gemacht, nämlich vorzugsweise 2000 bis 5000 A. Es wird ferner vorgezogen, als Halbleitersubstrat eine Kombination einer Schicht geringen spezifischen Widerstandes mit einer darauf befindlichen Schicht hohen spezifischen Widerstandes zu verwenden.

Im vorstehenden wurde lediglich der Bau eines einfachen Gleichrichterclements beschrieben. Die vorhegende Erfindung kann jedoch auch zum Bau anderer Elemente verwendet werden, wie sie z. B. durch Integration von Transistoren entstehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement, insbesondere Photoelement, mit einer Zinndioxidschicht, die auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers unter Bildiaig einer gleichrichtenden Sperrschicht zwischen dem Halbleiterkörper und der Zinndioxidschicht angeordnet ist, und mit einer die Zinndioxidschicht kontaktierenden Metallelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem nicht unmittelbar mit Zinsdioxid bedeckten Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Schicht (32, 42, 52) aus isolierendem Material angeordnet ist, welches der Οπψρβ SiO₂, Si₃N₄, SiO_?- AIjO₃ und SiO₈-PbO angehört, daß die Zinndi- χ oxidschicht (33, 43, 53) sich auch auf der isolierenden Schicht (32, 42, 52) erstreckt und daß die Elektrode (34, 44, 54) auf dem auf der isolierenden Schicht (32, 42, 52) befindlichen Teil der Zinndioxidschicht (33,43, 53) angeordnet ist.

2. Bauelement nacii Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (31, 41, 51) aus einem Element der Gruppe Si, Ge und GaAs besteht.

3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch ge- ^a5 kennzeichnet, daß die Elektrode aus Nickel besteht.

4. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einer auf der Zinnoxidschicht (33, 43, 53) aufgebrachten 3« Ti-Schicht, einer ersten darauf aufgebrachten Metallschicht und einer zweiten darauf aufgebrachten Metallschicht besteht.

5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht ein Element der Gruppe Cu und Ag ist und daß die zweite Metallschicht ein Element der Gruppe Au und Ni und Al ist.

6. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (42) eine solche Struktur aufweist, daß eine Vielzahl von frei liegenden Bereichen (402) auf einem gemeinsamen Substrat (41) und damit eine Vielzahl von gleichrichtenden Sperrschichten gebildet wird, und daß in dem Gebiet der isoliercnden Schicht die Zinnoxidschicht (43) zwecks Bildung einer Vielzahl von unabhängig voneinander arbeitenden Gleichrichterclcmcnten geteilt ist.

7. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsempfang durch die lichtdurchlässige leitende Zinnoxidschicht hindurch erfolgt und die entstehende fotoelektrische Spannung herausgeführt ist.

8. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Zinnoxidschicht (53) ein lichtundurchlässiges Material (54) aufgebracht ist, um mindestens die Sperrschichtbereiche gegen Licht abzuschirmen.

9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige Material (54) leitend ist und die Elektrode bildet.

10. Verfahren zur Herstellung des Halbleiterelements gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Hauptfläche eines Halbleitersubstrats (31, 41, 51) eine Schicht (32, 42, 52) aus isolierendem Materia! aufgebracht wird, wobei bestimmte Gebiete des Substrats frei bleiben, daß eine Zinnoxidschicht (33, 43, 53) mindestens auf die frei gebliebenen Gebiete des Substrats aufgebracht wird, zwecks Bildung einer gleichrichtenden Sperrschicht zwischen dem Substrat und der Zinkoxidschicht, und daß eine Bearbeitung der so gebildeten Anordnung in den Bereichen erfolgt, in denen sich die isolierende Schicht (32, 42,52) befindet

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für das Halbleitersubstrat aus der Gruppe Si, Ge und GaAs ausgewählt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus isolierendem Material bei einer niedrigen Temperatur (700° C) gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Schicht (34, 44, 54) auf die Zinnoxidschicht aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht ia der Weise gebildet wird, daß zunächst eine isolierende Schicht auf ein großes Gebiet der Substrathauptfläche aufgebracht wird und dann eine öffnung (302, 402) in dieser isolierenden Schicht erzeugt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von öffnungen (302, 402) zwecks Bildung einer Vielzahl von Sperrschichtabschnitten vorgesehen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht in solcher Weise gebildet wird, daß eine Vielzahl von frei liegenden Bereichen zwecks Bildung einer Vielzahl von Sperrschichtabschnittcn entstehen.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Weiterverarbeitung zu dem Zweck erfolgt, daß jeder der Sperrschichtabschnitte ein unabhängiges gleichrichtendes Element bildet.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Weiterverarbeitung darin besteht, daß ein Ritzvorgang zwecks Erzeugung einer Vielzahl von gleichrichtenden Halbleiterscheibchen durchgeführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnoxidschicht (43) bei der genannten Weiterverarbeitung so zerteilt wird, daß eine Vielzahl von gleichrichtenden, unabhängig voneinander arbeitenden Halbleiterelementen entsteht, die zu einer integrierten Schaltung zusammengefaßt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Substratmaterial Silicium und als Material für die Islolierung der Schichi SiO₂ gewählt wird und daß eine metallische Elektrodenschicht (34, 44, 54) auf der SnO₂-Schicht gebildet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch ge kennzeichnet, daß eine sich über die ganze SnO₂ Schicht erstreckende Metallschicht gebildet win und daß diese Metallschicht geätzt wird, un Metallelektroden gemäß dem gewünschte! Muster zu erzeugen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet, daß beim Ätzen der Metallschich zunächst die nicht benötigten Schichtabschnitt in dem Gebiet der SnO₂-SiO₂-Struktur entferr

werden und dann die nicht benötigten Schichtabschnitte der Metallschicht in dem Bereich der SnO_ä-Si-Struktur entfernt werden.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektrode aus Nickel besteht.