DE2330810A1 - Temperaturempfindliches halbleiterelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Temperaturempf indlicb.es Halbleiterelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung betrifft ein temperaturempfindliches Halbleiterelement, bestehend aus einem Halbleitersubstrat und einer auf dem Substrat angeordneten Isolierschicht, wobei auf beiden Seiten des Elementes Elektroden kontaktiert sind und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen temperaturempfindlichen Halbleitereleaentes.

Ein Typ der gewöhnlichen temperaturempfindlichen Halbleiterelemente benützt ein halbleitendes Material, wie z.B. eine Mischung von Fe₁,OjL und MgCr₂O^* oder eine Mischung von Fe Ok und

₂O^ oder ähnliches, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Mischungen als Funktion der Temperatur des Materials per se veränderbar ist. Es ist bekannt, daß die elektrische Leitfähig-

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keit der oben genannten Materialien mit dem Anwachsen der Temperatur anwächst. Temperaturempfindliche Halbleiterelemente, die solche Materialien verwenden, sind z.B. kommerziell als Thermistoren erhältlich. Jedoch haben die gewöhnlichen tempera turempfindlichen Halbleiterelemente, wie sie oben genannt sind, den Nachteil, daß ihre Teraperaturempfindlichkeit klein ist, daß der Temperaturempfindlichkeitsbereich schmal ist und die Ansprechgeschwindigkeit auf die Temperatur und die Linearität der Ansprechcharakteristik dementsprechend gejring ist« Aus diesen Gründen ist die Anwendung solcher Elemente begrenzt* Z.B. können solche Elemente vorteilhafterweise zur Kompensation von Instabilitäten von elektronischen Schaltkreisen benützt werden, bei denen die Instabilität durch eine Änderung der Umgebungstemperatur, der die elektronischen Komponenten ausgesetzt sind, hervorgerufen wird. Jedoch ist es kaum möglich, solch ein Temperaturempfindliches Halbleiterelement in ein Temperaturmeßgerät einzubauen.

Es ist bekannt, daß Halbleiterelemente mit einem PN-Übergang temperaturempfindlich sind. Genauer gesagt zeigt ein solches Halbleiterelement bei einer schnellen Ansprechcharakteristik eine Änderung des Sperrstromes in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur des Elementes. Das bedeutet, daß bei höherer Temperatur ein anwachsender Sperrstrom fließt. Allem Anschein nach wird der anwachsende Sperrstrom bei der gewöhnlichen Anwendung des Elementes nicht benutzt. Die Änderung des Sperrstromes in Antwort auf die Änderung der Temperatur ist jedoch leider sehr gering. Solche Elemente besitzen also den Nachteil, daß ihr Temperaturbereich, in dem sie empfindlich sind, schmal und die Linearität der Charakteristik gering ist. Aus diesem Grund sind Halbleiterbauelemente mit einem PN-Übergang zum Zwack das Einbaus in z.B. Temperaturmeßgeräte von geringem Nutzen.

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Das amerikanische Patent 3 679 9*»9, betitelt "Halbleiter mit einer Zinnoxidachicht und Substrat", erteilt am 25. Juli 1972, beinhaltet ein bekanntes hier Interesslerendes Halbleiterelement von grundlegendem Aufbau. Das genannte Patent beinhaltet grundsätzlich ein Halbleiterbauelement mit einem Film von Zinnoxid (SnOo)* der auf einem Halbleitersubstrat, wie z.B. Silizium, niedergeschlagen ist und eine gleichrichtende und fotoelektrische Charakteristik dazwischen aufweist. Genauer gesagt, beinhaltet das genannte Patent eine Halbleiteranordnung, die durch ein Verfahren gewonnen wird, das folgende Verfahrensstufen umfaßt: Erhitzen eines N-Siliziutneinkristallsubstrates in einem Quarzrohr, Einführen von Dampf eines Zinnsalzes, wie z.B. Dimethy!zinndichlorid ((CH^)₂SnCLp) in dieses Quarzrohr zur Ablagerung eines Zinnoxidfilmes auf dem Siliziumsubstrat durch Pyrolyse. Solche Halbleiterelemente umfassen eine Grenzschicht, die zwischen der Zinnoxidschicht und dem Siliziumsubstrat gebildet ist, wobei diese Grenzschicht sehr wahrscheinlich ein Schottcky-Grenzschicht ist und einem PIT-Übergang mit halbleitender Charakteristik gleicht. Solch eine Grenzschicht kann vorteilhafterweise als Gleichrichter oder zur Lieferung einer fotoelektromotorischen Kraft verwendet werden* Bs ist bekannt, daß der Zinnoxidfilm transparent und leitend ist. Auf diese Weise wird durch Zuführen von Licht auf die Grenzschicht durch den Zinnoxidfilm ein fotoelektrisches Element erhalten. Die spektrale Ansprecheharakteristik eines solchen fotoelektrischen Elementes ist empfindlicher in dee Bereich der sichtbaren Wellenlängen, verglichen mit einem gewöhnlichen Silizium-fotoelektrischen Bauelement. Bs weist desweiteren eine größere Ausgangsleistung bei geringerer Beleuchtung auf und hat eine zufriedenstellende Ansprechcharakteristik. Bin weiterer Vorteil des Halbleiterelementes des genannten Patentes besteht darin, daß die Halbleiteranordnung leicht und mit geringen Kosten als Massenprodukt hergestellt werden kann im Hinblick auf die Tatsache, daß die Zinnoxidschicht bei geringeren Temperaturen erhalten werden kann, VrJr-

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glichen mit einem Herstellungsverfahren für bekannte Siliziumfotoelektrische Bauelemente.

Vorzugsweise wird Silizium als Halbleitersubstratmaterial zur Herstellung der Anordnung des oben genannten Patentes verwendet. Es sollte jedoch hervorgehoben werden, daß die Oberfläche des Siliziumsubstrates geeignet oxydiert sein muß, sogar bei normalen Temperaturen und als Ergebnis besitzt das Siliziutnsubstrat, wie es zur Herstellung von Halbleiterbauelementen vorbereitet wurde, gewöhnlich einen dünnen Oxidfilm auf seiner Oberfläche. Solche/n Oxidfilm besteht typischerweise aus SiO„. Desweiteren sollte hervorgehoben werden, daß ein zusätzlicher Oxidfilm auf der Oberfläche des Substrates im weiteren Verlauf der Niederschlagung eines Zinnoxidfilmes auf der Oberfläche gebildet wird. Als Ergebnis wurde gefunden, daß das entsprechend der Lehre des genannten Patentes hergestellte Halbleiterbauelement gewöhnlich einen sehr dünnen Isolierfilm besitzt, der typischerweise aus SiOp besteht und eine Dicke von wenigen A bis ungefähr Io Ä* besitzt, wobei dieser Film zwischen dem Zinnoxidfilm und dem Halbleitersubstrat gebildet ist. Deshalb ist leicht verständlich, daß solch eine unerwünschte, dazwischenliegende Schicht eines Isolierfilmes unvermeidbar gebildet wird, wenn keine Überlegungen angestellt werden, solch eine unerwünschte Schicht zu entfernen.

Mit einem Blick auf die Forschung im einzelnen, welchen Einfluß die SiOp-Schicht zwischen der SnOp-Schicht und dem Si-Substrat auf die Arbeitsweise des SnO₂-Si-Heteroüberganges der Anordnung hat, wurde ein Experiment durchgeführt, indem die SiO₂-Schicht, die auf dem Halbleitersubstrat durch natürliche Oxydation des Substratmaterials sich gebildet hatte, abgetragen und danach wurde eine SnOp-Schicht auf der frischen Ob^r-

wurrte fläche des Substrates niedergeschlagen! durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eliminierung der SiOp-Schicht auf der

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Substratoberfläche während der Ablagerung der SnOp-Schicht, so daß eine neue Anordnung erhalten werden kann, die keine substantielle SiOp-Schieht zwischen der SnOg-Schicht und dem Substrat der Anordnung enthält. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die resultierende SnO₂-Si-Anordnung eine geringere Gleichförmigkeit bezüglich der Durchbruchspannung in Sperrichtung aufweist und einen anwachsenden Sperretrom und eine geringere Durchbruchspannung in Sperrichtung besitzt. Wie es bei diesen Elementen bekannt ist, sind diese Änderungen der Charakteristiken bezüglich der Halbleiteranordnung des genannten Patentes alle nachteilig bei verschiedenen Anwendungen des Halbleiterbauelementes. Auf diese Weise wurde die Tatsache bestätigt, daß die Bildung des SiO₂-Filmes als Übergangsregion der SnOp-Si-Anordnung keinen geringen Einfluß auf die Charakteristik des Halbleiterbauelernentes hat.

Nichtsdestoweniger wurde ebenfalls die Tatsache experimentell bestätigt, daß die Dicke des SiOg-Filraes zwischenliegend in der SnO₂-Si-Anordnung, die entsprechend der Lehre des genannten Patentes hergestellt wurde, 15 & nicht überschreiten darf. Es ist überzeugend, daß gewöhnlich solch eine sehr dünne SiOg-rSchicht nicht die gesamte Oberfläche des Siliziumsubstrates bedeckt, sondern daß die Substratoberfläche mit einer Vielzahl von kleinen SiO₂-F ilmf lachen mit Irregularitäten der Fi lind icke und anderer Filmbedingungen bedeckt ist. Aus diesem Grund 1st es kaum möglich, eine SnO₂-Si-Anordnung herzustellen, die bezüglich ihrer Charakteristiken als ein Halbleiterbauelement gleichförmig ist, was eine ungenügende' Ausbeutungsrate bei der Herstellung dea Elementes zur Folge hat.

Ein weiteres interessierendes fotoelektrisches Halbleiterbauelement, das eine verschiedene strukturelle Besonderheit aufweist, ist in der amerikanischen Patentanmeldung S.N. 3o^ 3o9* betitelt "Halbleiterbauelement**, angemeldet am 8.11.1972 _t ga-

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nannt. Kurz gesagt beinhaltet die genannte Patentanmeldung eine Halbleiteranordnung, die aus einem Halbleitersubstrat besteht, auf dem ein Isolierfilm und ein Zinnoxidfilm (SnOp) angeordnet ist, wobei der Zinnoxidfilm auf dem Isolierfilm niedergeschlagen ist und die Halbleiteranordnung gleichrichtende Charakteristik, hat. Vorzugsweise ist das Halbleitersubstrat aus der Gruppe, bestehend aus Si, Ge und GaAs ausgewählt. Das Material des genannten Isolierfilmes ist vorzugsweise aus der Gruppe der Materialien SiO₂, Si_NY und GeO₂ ausgewählt. Die Dicke des Isolierfilmes mag zwischen 15 A bis 5oo A gewählt sein, vorzugsweise beträgt die Dicke des Isolierfilmes zwischen 27 A und 3oo A, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 27 A* und loo £ liegt.

Solch eine Anordnung kann als gewöhnlicher Gleichrichter ohne irgendeiner zufälligen Strahlungsenergie verwendet werden und, mit seiner SnO₂-Schicht als lichtempfangende Seite, kann eine solche Anordnung als fotoelektrisches Element benützt werden. Weitere Anwendungen der genannten Patentanmeldung sind jedoch spannungsgesteuerte Schaltelemente und lichtgesteuerte Schaltelemente. Genauer gesagt, wurde gefunden, daß die Anordnung bei Aufbringen von Strahlungsenergie eines bestimmten Wertes, wenn die Dicke des SiO₂-Filmes innerhalb eines bestimmten Bereiches gewählt ist, und zwar zwischen 27 A bis 5oo A, ein ausgezeichnetes Spannungsverhalten bezüglich der Vorspannung in Sperrrichtung eines Elementes zeigt. Wird also ein vorbestimmter Wart von Strahlungsenergie auf die Anordnung aufgegeben, so kann diese als Schaltelement verwendet werden, das in Abhängigkeit der Spannung arbeitet, die auf das Element in Sperrichtung aufgegeben wird. Es wurde ebenso gefunden, daß die Anordnung bei Aufbringen eines bestimmten Wertes der Sperrspannung oder ohne Sperrspannung, wenn die Dicke des SiOp-Pilmes innerhalb_teine3 besonderen Bereiches, zwischen 27 A bis 5oo A liegt, eine ausgezeichnete Strahlungsempfindlichkeit bezüglich des Sperrst Zornes in Abhängigkeit von der auf das Element aufgebrachten J ;rahlungsenergie zeigt. Auf diese Weise kann die Anordnung al.)

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Schaltelement verwendet werden, das in Abhängigkeit von der auf das Element aufgebrachten Strahlungsenergie arbeitet.

Eine der vorteilhaftesten Eigenschaften des Elementes nach dem genannten Patent und der genannten Patentanmeldung, verglichen mit gewöhnlichen Silizium-fotoelektrischen Elementen besteht darin, daß das fotoelektrische Element, das eine SnO₂-Si- oder SnO₂-SiOg-Si-Anordnung enthält, eine bemerkenswerte verbesserte IOtoempfindlichkeit sogar bei geringer Beleuchtung aufweist, und daß ein solches fototelektrlsches Element auch noch auf eine Beleuchtung antwortet, die höher liegt als bei gewähnlichen SiIizium-PN-Elementen. Genauer gesagt 1st das genannte fotoelektrische Bauelement empfindlich innerhalb eines Beleuchtungsberelches von Io Lux bis loo.ooo Lux, während ein gewöhnliches fotoelektrisches Siliziumhalbleiterbauelement nur innerhalb eines Beleuchtungsbereiches von Io Lux bis 30.000 Lux bestenfalls empfindlich 1st* Besonders konnte ein guter Gebrauch des genannten Bauelementes hinsichtlich der hohen Empfindlichkeit bei geringen Beleuchtungen gemacht werden.

Infolge der oben genannten Besonderheiten der Charakteristik der Bauelemente gemäß dem genannten Patent und der genannten Patentanmeldung beinhalten und lehren diese die Herstellung und Anwendung des Bauelementes ale fotoelektrisches und als gleichrichtende« Element. Bs let bei der Herstellung solcher Halbleiterelement· gut bekannt, daß eine sorgfältige Betrachtung gewöhnlich erforderlich 1st, um ein Halbleiterbauelement dergestalt zu benutzen, um die Schwankungen der Temperatur derselben zu eliminieren. Weder lehren noch schlagen aus diesem Grunde das genannte patent und die genannte Patentanmeldung eine bevorzugte Antwort auf die Umgebungstemperatur des Halbleiterelementes vor, noch lehren sie die Anwendung des Elementes als ein temperaturempfindliches Halbleiterbauelement.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein temperaturempfindliches Halbleiterbauelement der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das eine gleichrichtende Charakteristik, aber insbesondere eine temperaturempfindliche Charakteristik bezüglich des Sperrstromes und der Sperrspannung besitzt, wobei das temperaturempfindliche Halbleiterbauelement eine SnOp-Scbicht auf dem Halbleitersubstrat umfaßt und zwischen der SnO^-Schicht und dem Halbleitermaterial ein Isolierfilm von bestimmter Dicke angeordnet ist. Darüberhinaus ist ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung die Herstellung eines Halbleiterbauelementes, dessen Sperretrora proportional der Temperatur der Anordnung per se ist.

Ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung besteht darin, ein temperaturempfindliches Halbleiterbauelement zu erzeugen, das innerhalb eines weiten Temperaturbereiches mit hoher Genauigkeit und hoher Empfindlichkeit und hoher Ansprechempfindlichkeit zu messen imstande ist.

Desweiteren soll das temperaturempfindliche Halbleiterbauelement gemäß vorliegender Erfindung stabile Charakteristiken aufweisen und gleichförmig bezüglich der Charakteristik sein zur Herstellung innerhalb einer Massenproduktion. Desweiteren sol3/£Lieses Halbleiterbauelement von kleiner Größe und billig herzustellen sein.

Ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines temperaturempfindlichen Halblei^erelementes zu schaffen, das eine SnO₂-Schicht auf dem Halbleitersubstrat und dazwischen einen Isolierfilm von spezifischer Dicke besitzt.

Das erfindungs^enMP-e Verfahren besteht darin, daß das Halbleitersubstrat auf einer Oberfläche mit einer Isolierschicht bedeck¹: v/ird, auf der eine Zinnoxydschicht niedergeschlagen wird und laß (lanach die Halbleiteranordnung einer Hitzebehandlun^; urtcrwot^en wird, wöhrendder an die Halbleiteranordnung eine Sperrsnannur. :

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angelegt wird.

Ein temperaturempfindliches Halbleiterelement daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ist dadurch «^kennzeichen, daß auf der auf dem Substrat angeordneten Isolierschicht eine Zinnoxydschicht angeordnet ist, wobei die Zinnoxydschicht und die gegenüberliegende Oberfläche der Halbleiteranordnung mit den Elektroden kontaktiert ist und daß das Halbleiterelement temperaturempfindlich ist.

'/eitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen genannt.

ErfindungsgemäÖ umfaßt die vorliegende Erfindung grundsätzlich ein Halbleitersubstrat, einen Isolierfilm, der auf diesem Halbleitersubstrat angeordnet ist und einen Film von Zinnoxid

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(SnOg), der auf dem genannten Isolierfilm niedergeschlagen ist, und eine gleichrichtende Charakteristik aufweist. Bevorzugterweise kann das Material des genannten Halbleitersubstrats aus der Gruppe, bestehend aus Si, Ge und GaAs ausgewählt sein. Bavorzugtermaßen kann das Material des genannten Isolierfilmes aus der Gruppe, bestehend aus SiO₂, Si-Nrund GeO₂ ausgewählt sein. Die Dicke des Isolierfilraes kann zwischen Io A bis 3oo Ä* gewählt sein, vorzugsweise kann die Dicke des Isolierfilmes zwischen 2o A und 3oo A und im besonderen zwischen 3o Ä* und loo S. ausgewählt sein. Es wurde gefunden, daß die gleichrichtende Charakteristik der Anordnung bei steigender Temperatur der Anordnung mit einer schnellen Ansprechgeschwindigkeit abrupt wird. Es wurde ebenso gefunden, daß die Anordnung bei Aufbringen einer vorbestimmten Vorspannung in Sperrichtung, die höher ist als die Durchbruchspannung der Anordnung, eine Änderung des Sperrstromes mit schneller Ansprechgeschwindigkeit im Verhältnis zur Temperatur der Anordnung zeigt.

Es wurde ebenso gefunden, daß eine Hitzebehandlung der Anordnung bei geeigneter Temperatur, während die Anordnung mit geeigneter Sperrspannung in Sperrichtung vorgespannt ist, die Teraperaturempfindlichkeitscharakteristik verbessert, so daß der Temperaturempfindlichkeitsbereich, innerhalb dem die Anordnung empfindlich ist, erweitert wird, und daß eine geeignete Wahl der Dicke des Isolierfilmes ebenso die Temperaturemrindlichkeit der Halbleiteranordnung steigert.

Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch den grundsätzlichen Aufbau der Halbleiteranordnung entsprechend vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine bevorzugte Anordnung einer Apparatur zur Herstellung der Anordnung gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 in Schnitten entsprechend Fig. 1 die Anordnung bei verschiedenen Stufen des Herstellungsprozesses,

Fig. 4 in grafischer Darstellung die Änderung des Sperrstromes in Abhängigkeit von der Temperatur der Anordnung, wobei diese mit einer geeigneten Spannung in Sperrichtung vorgespannt ist,

Fig. 5 eine grafische Darstellung verschiedener Sperrspannungen aufgetragen über den Sperretromcharakteristikkurven der Anordnung gemäß Fig. 1, wobei mit der Sperrspannung gleichzeitig eine Hitzebehandlung stattfindet und die verschiedenen Temperaturen als Parameter gemäß der Darstellung in die Kurven eingehen,

Fig. 6 eine grafische Darstellung, die der Darstellung von Fig. ähnelt, -wobei nur der Sperrstrom über der Sperrspannung mit verschiedenen Temperaturen als Parameter in vergrösserter Darstellung abgebildet ist,

Fig. 7 eine der Fig. h ähnelnde grafische Darstellung der Temperaturempfindlichkeitscharakteristik über einen weiten Temperaturbereich entsprechend Fig. 6, wobei auf der

Ordinate der Sperrstrom und auf der Abszisse die Temperatur, und zwar beide Größen logarithmisch, aufgetragen sind,

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Beziehung des Sperrstroaes in Abhängigkeit von der Dicke des dazwischen liegenden

mit verschiedenen Temperaturen als Parameter,

wobei eine Anordnung entsprechend Fig. 1 mit einer Grenz-

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schicht von 9 hub Flächengröße und einer Sperrspannung von - 3 Volt benützt wird,

Fig. 9 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des temperaturempfindlichen Stromes (Sperrstrom), der in relativen Werten bezogen auf eine Temperatur der Anordnung bei 0 C aufgetragen ist, über der Sperrspannung, die bei einar Hitzebehandlung von 3oo° C auf das Halbleiterelement at gebracht wird mit verschiedenen Zeitabschnitten der

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Hitzebehandlung, die als Parameter durch die entsprechenden Kurven angezeigt sind,

Fig. Io eine grafische Darstellung der Beziehung des temperaturempfindlichen Stromes (Sperrstrom) in relativen Werten bezogen auf verschiedene Temperaturen des Halbleiterelementes, die als Parameter der entsprechenden Kurve gezeigt' sind, aufgetragen über der Zeitdauer der Hitzebehandlung , _ und

Fig. 11 eine der Fig. 8 ähnliche grafische Darstellung der Beziehung des temperaturempfindlichen Stromes (Sperrstrom) in relativen Werten, bezogen auf eine Temperatur von 25° C der Anordnung aufgetragen über der Dicke de3 SiO₂-FilmeSj der zwischen der SnO^-Schicht und dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

In Fig. 1 ist im Schnitt der grundsätzliche Aufbau einer Halbleiteranordnung eines Ausführungsbeispieles gemäß vorliegender Erfindung gezeigt. Die grundsätzlich gezeigte Anordnung umfaßt ein N-Einkristallsiliziumsubstrat 1 mit dem spezifischen Widerstand von 1 Ohm cm, einer ersten dünnen Schicht 2 von Siliziuradioxid (SiO₂), die durch eine weitere zweite dicke Schicht 7 von Siliziumdioxid (SiO₂) begrenzt ist, wobei beide Schichten auf dem Halbleitersubstrat 1 gebildet sind, und eine weitere Schicht 3» bestehend aus Zinnoxid (SnO₂)* die desweiteren auf der genannten SiOp-Schicht 2 abgelagert ist. Die gezeigte Anordnung umfaßt desweiteren eine Metallelektrode k, die auf der SnOg-Schicht 3 über der SiOp-Schicht 7 gebildet ist, eine weitere Metallelektrode 9j die auf dem Substrat 1 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und eine Schaltkreisv^rh Lndung einschl. eines Amperemetere 6 und eine Sperrspanaungsqu^lle 5, die mit beiden Elektroden k und 9 verbunden ist. Die Di.c:C3

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des SiO^-Filmes 2 ist zwischen Io A* und 3oo A* gewählt, was im nachfolgenden genauer beschrieben w:
Filmes 7 beträgt ungefähr 1 Mikron.

nachfolgenden genauer beschrieben wird. Die Dicke dee SiO₂-

Xn Flg. 2 ist nun eine bevorzugte Anordnung einer Apparatur zur Herstellung des Halbleiterbauelementes gemäß Fig. 1 gezeigt. Die Apparatur umfaßt ein Quarzheizrohr 2I₁ das von einem Elektro-Erhitzer 22 umgeben ist, der die Reaktionszone des Heizrohres zwischen hoo und 7oo C kontrolliert zu heizen imstande 1st. Drei Zuleitungen 11 und 18 und 15 sind mit einer Bndwand 25 des Heizrohres 21 verbunden. Die Zuleitung 11 wird zur Zuführung eines oxydierenden Gases, wie z.B. Sauerstoff, Luft oder einer Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff in das Heizrohr 21 benutzt und ist durch einen Abperrhahn 29, ein Kontrollventil 13 und einen Durchflußmesser 12 mit einer Oxidgasquelle verbunden, wie es durch einen Pfeil a gekennzeichnet ist. Die Zuleitung 18 wird zur Zuführung von Wasserdampf f in das Heizrohr 21 benützt und ist über einen Absperrhahn 3a mit einem Verdampfer 17 verbunden, in dem sich Wasser e befindet. Die Zuleitung 15 wird zur Zuführung von einer Gasmischung d, bestehend aus Dimethylzinndichloriddampf c und einem Inertgas a·,in das Heizrohr 21 benützt und ist über ein Kontrollventil 16 mit einem Verdampfer Ik verbunden, in dem sich eine Flüssigkeit b von Dimethylzinndxchlorid ((CH_)₂ SnCIp) befindet. Beide Verdampfer 17 und Ik sind in das Öl h , eines Ölbades 1° getaucht, so daß beide Verdampfer kontrolliert zwischen Ho und 15o C durch einen nicht gezeigten Erhitzer erhitzt werden können. Eine Zuführung 11', die mit dem Verdampfer lh an einem Ende desselben verbunden ist und ebenfalls teilweise in das Öl h des Ölbades 19 getaucht ist, ist über einen Absperrhahn 29'_t ein Kontrollventil 13·, ein Durchfluflraeter 12 « mit einer Inertgasquelle verbunden, wie es durch den Pfeil a ^f angezeigt ist. Das andere Ende des Heizrohres 21 ist mittels einer Verschlußkappe 26 geschlossen und das Gas innerhalb des Heizrohres 21 wird deshalb gezwungen, durch einen Gasauslaßstutz in 27 mit einer gegebenen Strömungsgeschwindigkeit auszutreten. Ein

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BADORI6INAL

Quarzträger 23 ist innerhalb der Reaktionszone des Heizrohres 21 angeordnet; ein Siliziumplättchen 1 befindet sich auf dem Quarzträger 23.

Nun sollen die einzelnen Herstellungsstufen der Halbleiteranordnung gemäß Fig. 1 bei Gebrauch der Apparatur gemäß Fig. 2 anhand von Fig. 3 beschrieben werden, die Querschnittsansichten der Halbleiteranordnung bei verschiedenen Stufen des Herstellungsprozesses zeigt.

In Vorbereitung der Herstellung der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung wird ein N-Siliziumplättchen 1, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen (a) in Fig. 3» nachdem es physikalisch oder chemisch derart behandelt worden ist, so daß es eine spiegelglänzende oder matte Hauptoberfläche, wie es gewünscht i3t, aufweist, innerhalb einer verdünnten Lösung von Flußsäure (HF) gewaschen, um einen SiO^-Film zu entfernen, der möglicherweise sich auf der Hauptoberfläche des Plättchens 1 gebildet hat. Das Plättchen 1 wird dann auf dem Quarzträger 23 plaziert und in das Quarzheizrohr 21 eingeschoben, so daß es innerhalb der Reaktionszone des Heizrohres 21 angeordnet ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Das Siliziumplättchen 1 wird dann mittels des Erhitzers 22 zwischen 4oo und 6oo° C erhitzt, vorzugsweise auf 52o° G.

Wenn das genannte Siliziumplättchen 1 die ebengenannte Temperatur erreicht, werden das Ventil 13 und der Absperrhahn 29 und 3° geöffnet, so daß das oxydierende Gas und der Dampf f durch die Zuleitungen 11 und 18 jeweils in das Quarzheizrohr 21 zugeführt werden, um so eine oxydierende Atmosphäre innerhalb der Realctionszone zu erzeugen. Während das Siliziumplättchen der oxydierenden Atmosphäre z.B. 3o Minuten lang ausgesetzt wird, wird ein 3iO_- FiIm 7 ^von der Dicke von 1 Micron auf der Oberfläche des Plättchens 1 gebildet, wie es durch das Bezug-s^eichen (b) in Ti./;. 3 angezeigt ist. Das Plättchen 1 wird dann einem bekannten Po-oätz-

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prozeß unterworfen, um einen Teil des SiOp-Filmes 7 zu entfernen, um so einen vorbestimmten Teil der Oberfläche des Plättchens 1 entsprechend dem Bezugszeichen (c) in Fig. 3 freizulegen.

Nach dem Fotoätzprozeß des Filmes 7 wird das Plättchen 1 wiederum in das Heizrohr 21 plaziert, um die freigelegte Oberfläche des Plättchens 1 einer weiteren Oxydation zu unterwerfen. Während das Siliziumplättchen 1 der Oxydationsatmosphäre 5 Hinuten lang z.B. unterworfen wird, wird auf der freigelegten Oberfläche des Plättchens 1 ein SiOg-FiIm 2 von 2o Ä* Dicke gebildet, wobei dieser Schritt durch das Bezugszeichen (d) in Fig. 3 gekennzeichnet ist. Die Dicke des SiO^-Filmes wird wie gewünscht kontrolliert ausgewählt innerhalb eines Bereiches von Io £ bis z.B. 3oo A, als Funktion der Zeitdauer, während der das Plättchen 1 der oxydierenden Atmosphäre unterworfen ist. Jedoch sollte bei der Herstellung eines SiO₂-Filmes von größerer Dicke als 5o S die Temperatur des Heizrohres 21 auf ungefähr 7oo C erhöht werden, wodurch die erforderliche Zeit zur Bildung des SiOg-Filtnes von gewünschter Dicke ohne einer substantiellen Änderung der Qualität des Filmes reduziert wird. Die Auswahl der Dicke des SiOg-Filmes wird anschließend genauer beschrieben werden.

Wenn der SiO₂-FiIm 2 von gewünschter Dicke auf der Substratoberfläche gebildet ist, werden das Ventil 13* und der Absperrhahn 29' ebenso geöffnet, so daß ein in^ertes Trägergas a' durch die Zuführung 11* zum Verdampfer Ik strömt, der Dimethylzinnchlorid b enthält. Wie in Fig. 2 zu ersehen ist, wird das inerte Gas a· auf eine bestimmte Temperatur vorerhitzt, wenn das Gas durch einen Teil der Zuführung 11· strömt, der in das Ölbad 19 eingetaucht ist. Das Ölbad 19 wird durch einen nicht gezeigten Erhitzer erhitzt, so daß das Öl h erhitzt auf einer Temperatur zwischen Ho und 15o° C, vorzugsweise auf 135° Cj gehalten Ist. Dementsprechend wird der Verdampfer Ik ebenfalls erhitzt, u.t. einen Dampf von Dimethylzinndichlorid darin zu erzeugen. D-^

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Dimethylzinndichloriddampf innerhalb des Verdampfers 14 wird zusammen mit den Trägergas a' ausgetragen, wenn das Trägergas durch den Verdampfer I²J hindurchströmt, wodurch eine Gasmischung d in das Heizrohr 21 einströmt, dessen Druck gewöhnlich durch eine nicht gezeigte Vakuumpumpe, die am Auslaßstutzen 27 angeschlossen ist, reduziert wird« Gleichzeitig mit der Zuführung des Mischgases d wird ebenfalls Wasserdampf f in das Heizrohr eingeführt, wenn es notwendig sein sollte. Es wurde gefunden, daß ein zusätzliches Einführen von Wasserdampf in das Heizrohr 'Während dem Miederschlagen SnOp-Filmes die Zeitdauer reduziert, d-ie zur Ablagerung des SnOp-Filmes von gewünschter Dicke notwendig ist, ohne daß dabei eine substantielle Änderung der Qualität des Isolierfilmes auftritt.

In der Reaktionszone unterliegen 0_? und(CH )„SnCl₂ des "lischgases d einer pyrolyse und einer oxydierenden Reaktion, wodurch ein Film 3 von Zinnoxyd dauerhaft auf dem genannten SiOp-FiIn 2 auf der Oberfläche des Siliciumplättchens 1 abgelagert wird. Die Querschnittsstruktur der SnOp-SiOp-Si-Anordnung, die so erhalten 'worden ist, ist mit dem Bezugszeichen (e) in Figur 3 gekennzeichnet

Die Prozeßreaktion kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:

(CH₃)₂SnCl₂ + O₂ ^ SnO₂ + 2CH₃Cl

Der Zinnoxydfilm, der durch dieses Verfahren gebildet wo rden ist, ist von hoher optischer Durchlässigkeit, seine Durchlässigkeitsrate ist höher als 80 bis 90% für Licht innerhalb des Welleninngenbereiches von 400mibis 800/ημ. Der Film ist ebenso von hoher· Leitfähigkeit. Wenn es ,ledoch gewünscht ist, kann dessen Leitfähigkeit weiterhin gesteigert vrerden, (Verminderung des Widerstandes) durch die Incorporation einer geringen Menge von <Vr.t ^!.τιοη-dichlorid (SbCl ) in die Dimethylzinndichloridlösung b,

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Die Halbleiteranordnung geniÄft dem Bezugszeichen (e) in Figur 3 wird nun einer Nickelbedarapfung (Ni), z.B., unterworfen, so daß Metallelektrodenschichten H und 9 auf dem SnO_ Film 3 und dem Substrat 1 gebildet werden. Die Querschnittsstruktur der derart erzeugten Anordnung mit Metallelektrodenschichten 4 und 9 ist unter (f) in Figur 3 gezeigt.

Es wurde gefunden, daß ein N-Siliciumhalbleiter ein geeignetes Material für das Substrat der genannten Anordnung ist. Jedoch konnte ebenso eine Halbleiteranordnung mit gleicher Gleichrichter- und Temperaturempfindlichkeitscharakteristik hergestellt werden beim Gebrauch eines P-Halblelters. Es wurde gefunden, daß bei der Benützung von P-Material es vorteilhaft ist, die Reaktion der Ablagerung des SnOp-Filmes bei einer etwas höheren Temperatur durchzuführen oder auch die Anordnung, hergestellt durch die Ablagerung von SnO_ bei der oben genannten Reaktioristemperatur eine geeignete Hitzebehandlung aufzugeben. Es wurde gefunden, daß Anordnungen von ähnlicher gleichrichtender und temperaturempfindlicher Chrakteristik mit Ge, oder GaAs als Substratmaterial erhalten werden können. Es \*urde weiterhin gefunden, daß Sl-,Nh oder GeO„ anstelle von SiO als Isolierfilm 2 zwischen dem SnO_-Film 3 und dem Halbleitersubstrat 1 zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendet werden kann, und daß Si W^, SiO₂-Al₂O oder SiO₃-PbO anstelle von als Isolierfilm 7 verwendet werden können.

Nachdem nunmehr der strukturelle Aufbau einer bevorzugten Anordnung gemäß vorliegender Erfindung beschrieben worden ist, sollen anschließend verschiedene charakteristische Eigenschaften des Elementes als ein temperaturempfindliches Halbleiterelenent entsprechend Figur 1 anhand der verschiedenen Schaubilder besprochen werden. Es sei hervorgehoben, daß diese verschiedenen Charakteristiken durch den Gebrauch eines spezifischen Beispieles der erfindungsgemflßen Anordnung erhalten wurden, \-icoai

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die benützte Anordnung ein N-Einkristallsiliciumsubstrat von

ein Ohm cm Widerstand und von 1 mm Fläche mit einer Dicke von 2OOyA-und einem Zinnoxydfilm mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Dicke von 0,6z£war.

Die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung fanden heraus, daß die Anordnung einer solchen Struktur und eines solchen Aufbaus eine deutliche und bevorzugte Ansprechcharakteristik bezüglich der Temperatur der Anordnung per se zeigt. Genauer gesagt fanden die Erfinder, daß die Anordnung der Struktur und des Aufbaus entsprechen der Figur 1 eine Änderung des Sperrstromes als Funktion der Temperatur der Halbleiteranordnung zeigt. Figur 4 ist eine graphische Darstellung, die eine solche Änderung des Sperrstromes in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur der Halbleiteranordnung zeigt, v?enn diese mit 3 Volt in Sperrichtung vorgespannt ist. Die Kurve B in Figur 4 zeigt eine charakteristische Kurve des Sperrstromes über der Temperatur einer Halbleiteranordnung, die entsprechend dem oben genannten Verfahren hergestellt ist. Es ist zu sehen, daß die erfindungsgemäße Anordnung eine bevorzugte lineare Strom-Temperaturcharakteristik bei einem Temperaturbereich bis ungefähr 18O°C zeigt.

Als weiteres experimentelles Ergebnis wurde von den Erfindern vorliegender Anmeldung gefunden, daß die Strom-Temperaturcharakteristik überraschenderweise durch eine geeignete Hitzebehandlung der Halbleiteranordnung verbessert werden kann, während eine geeignete Sperrspannung an die Halbleiteranordnung angelegt ist. Die Kurve A in Figur 4 zeigt eine ähnliche Strom-Temperaturcharakteristik der genannten Halbleiteranordnung, wobei diese in gleicher Weise wie oben ausgeführt, in Sperrichtung vorgespannt war, und zwar wurde die Halbleiteranordnung bei ungefähr 25O^JC hitzebehandelt bti einer Sperrspannung von 5 Volt während 30 Minuten lang. Beim Vergleich beider Charakteristikkurven ist zu sehen, daß eine Hitzebehandlung eine bemerkenswerte Verbesserung der Stron-Temperaturcharakteristik zur Folge hat, so daß ein

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linearer Teil der Charakteristikkurve einen weiten Temperaturbereich bis hinunter zu normalen Temperaturen bedeckt. Es sei hervorgehoben, daß eine weitere Beschreibung von anderen verschiedenen Charakteristiken der Anordnung gemäß Figur 1 bei einer Hitzebehandlung mit einer Sperrspannung, wie es oben beschrieben vmrde, gemacht wird. Die Hitze-Sperrspannungsbehandlung wird detaillierter im Nachfolgenden bei der Beschreibung der Figuren 9» 10 und 11 beschrieben werden.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung fanden desweiteren, daß die erfindungsgemäße Anordnung verschiedene Sperrstrom-Sperrspannungscharakteristikkurven in der Gleichrichtungscharakteristik als Punktion der Temperatur der Anordnung zeigt. Figur 5 ist ein Schaubild, in dem solche verschiedenen Sperrspannungs-Sperrstromeharakteristikkurven der Anordnung gemäß Figur 1 gezeigt sind, bei einer Hitzebehandlung mit einer Sperrspannung, mit verschiedenen Temperaturen als Parameter, wie es in den entsprechenden Kurven angezeigt ist. Wie es aus dem Schaubild zu entnehmen ist, werden die Kurven abrupt bei Erhöhen der Temperatur und gehen auch in einen Sättigungsbereich über, wenn eine spezifische Sperrspannung, ungefähr minus 2 Volt, in Sperrichtung angelegt ist. Es sei hervorgehoben, daft Figur 5 eine Stromspannungscharakteristik der Anordnung bei einer Sperrspannung von minus 3 Volt zeigt.

Figur 6 zeigt eine ähnliche graphische Darstellung wie Figur 5, wobei nur der Sperrstrom über der Sperrspannung bei verschiedenen Temperaturen als Parameter in vergrößertem Maßstab dargestellt ist. Die Ordinate des Diagramms in Figur 6 ist lo?rarithnisch unterteilt. Vie aus den Figuren 5 und 6 zu ersehen ist, zeigt die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung einen so weiten Xnderungsbereich ies Snerrstromes in Abhängigkeit von der ^nderunn: der Temperatur der Halbleiteranordnung üb-rr einen weiten Temperaturbereich.

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Figur 7 ist eine ähnliche graphische Darstellung; wie Figur U und zeigt die Temperaturempfindlichkeitscharakteristik des ■Sperrstromes über der Temperatur über einen soweiten Temperaturbereich wie die graphische Darstellung in Figur 6. Die Ordinate des Diagramms in Figur 7 ist wiederum logarithmisch unterteilt. Das Schaubild wurde dadurch erhalten, daß die Halbleiteranordnung gemäß Figur 1 mit einer Sperrspannung von minus 5 Volt in Sperrrichtung vorgespannt wurde. Die graphische Darstellung in Figur 7 bestätigt, daß die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung eine hohe Empfindlichkeit über einen Temperaturbereich von minus ^3O⁰C bis 3OO°C zeigt.

Aus den Figuren h bis 7 ist ersichtlich, daß die vorliegende erfindungsgemäße Halbleiteranordnung in vorteilhafter Weise zum Zwecke des Nachweises einer Änderung der Temperatur über einen großen Bereich benützt werden kann. Es ist desweiteren verständlich, daß bei Benützen der Halbleiteranordnung im vorgespannten Zustand in Sperrichtung, wobei sich diese im Sätti-gungsbereich des Sperrstromes entsprechend der Darstellung gemäß Figur 5 befindet, die Sperrspannung leicht festgelegt xverden kann. Die Erfinder vorliegender Anmeldung bestätigten, daß bei geeigneter Wahl des Aufbaus der gleichrichtenden Hrenzschicht und der Bedingungen der Hitzebehandlung es möglich ist, eine Halbleiteranordnung herzustellen, die bis zu einer Temperatur von minus 10O⁰C empfindlich ist.

Die Erfinder der vorliegenden Patentanmeldung fanden als weiteres experimentelles Ergebnis, daß die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung bezüglich der Temperatur weitest gehend von der Dicke des Isolierfilmes 2 abhängt, die zwischen der SnO- Schicht 3 und dem Halbleitersubstrat 1 angeordnet ist. Figur B ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung rwischen dem Sperrstrom in Abhängigkeit von der Dicke des dazvi angeordneten SiO -Filmes zeigt, mit verschiedenen Temperaturan

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als Parameter, wobei 'Wiederum eine Halbleiteranordnung gemäß ^igur 1 verwendet wurde mit einer gleichrichtenden Grenzschicht

von 9 "im Flache und einer Sperrspannung von minus 3 Volt. Vorzugsweise kann das Material des Isolierfilmes aus der Gruppe bestehend aus SiO , Si-zN|. und OeO ausgewählt sein. Die Dicke des Isolierfilmes kann zwischen 10 A und 300 A ausgewählt sein, doch kann vorzugsweise die Dicke des Isolierfilmes zwischen 20 A und 300 A mit einem bevorzugten Bereich von 30 A bis 100 A ausgewählt sein.

Im vorhergehenden wurde schon eine kurze Beschreibung der Hitzbehandlung der erflndungsg,emäßen Halbleiteranordnung mit einer geeigneten Sperrspannung gegeben^ um so die Temperaturempflndliehkeitscharakteristik zu verbessern. Nun soll bezüglich der Figuren 9 bis 11 eine genaue Beschreibung in dieser Hinsicht gegeben werden.

Als experimetelles Ergenis wurde gefunden, daft eine Temperatur von 150⁰C bis MOO⁰C zum Zwecke der Hitze- unter-Sperrspannung-Behandlung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wobei der Temperaturbereich von 25O°C bis 35O°C vorzuziehen ist.

Figur 9 zeigt eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des temperaturempfindlichen Stromes (des Sperrstromes) in relativen Werten bezogen auf eine Temperatur der Anordnung von OC, aufgetragen flber der Sperrspannung, die bei der Hitzebehandlun?; bei Temperaturen von 300°C angewendet wird, mit verschiedenen Zeitdauern der HItzebehandlung, was als Parameter in den betreffenden Kurven angezeigt ist. Die graphische Darstellung zeigt, daß eine Bedingung von einer Hitzebehandlungsperiode zwischen 15 und 30 Minuten bei einer Sperrspannung von ungefähr k Volt bis 5»5 Volt eine Gleichförmigkeit der Quantität der Anordnung zur ^olge hat, besonders der Temneraturempfindlichkeit der Halbleiteranordnung. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, die oben genannte Bedingung zum Zwecke der Hitzebehandlung vorliegender Erfir. iung anzuwenden. Jedoch sei hervorgehoben, daß die Anwendung vor·

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anderen Bedingungen wie z.B. eine Dauer von 8 oder 5 Minuten, wenn die Sperrspannung auf einen ähnlichen Bereich begrenzt ist, ebenfalls eine Gleichförmigkeit der Temperaturempfindlickeit zur Folge hat. Die Temperaturempfindlichkeit der letztgenannten Halbleiteranordnung ist .jedoch niedriger, verglichen mit der früher genannten Halbleiteranordnung.

Figur 10 zeigt in graphischer Darstellung die Abhängigkeit des temperaturempfindlichen Stromes (Sperrstrom) in relativen Herren bezogen auf verschiedene Temperaturen der erfindungsgemässen Halbleiteranordnung was als Parameter bei den entsprechenden Kurven ausgedrückt ist, aufgetragen über der Zeitdauer der Hitzebehandlung vorliegender Erfindung. Aus der graphischen Darstellung ist abzulesen, daß die Hitzebehandlung gemäß vorliegender Erfindung über einen längeren Zeitraum als

länger
5 Minuten, vorzugsweise)als 8 'Minuten, eine Gleichförmigkeit der Empfindlichkeit der resultierenden Halbleiterbauelemente hervorruft.

Figur 11 zeigt eine der Figur 8 ähnelnde graphische Darstellung der Abhängigkeit des temperaturempfindlichen Stromes (Sperrstrom) in relativen Werten bezogen auf eine Temperatur von

25°C der Halbleiteranordnung, aufgetragen über der Dicke des "Tischen der
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2 Schicht und dem Halbleitersubstrat angeordneten SiOp-Filmes. Hie aus der graphischen Darstellung zu entnehmen ist, kann durch die Auswahl der Dicke des SiO_-Filmes, wobei die

OO C.

Dicke zwischen 20 A und 30 A betragen soll, die Empfindlichkeit der Halbleiteranordnung bemerkenswert gesteigert werden. Je tiicker andererseits der SiOp-FiIm ausgebildet wird, um so nehr wird der Sperrstrom reduziert, wie es in der Beschreibung des Standes der Technik beschrieben ist. Bezüglich der Darstellung in Figur 3 kann die Dicke des SiOp-Filmes zwischen 10 A bis

ο *-

300 A gewählt werden, .ledoch soll vorzugsweise die Dicke d:;s SiOp-Filmes zwischen 20 A und 300 A, bevorzugtermaßen zwischen

4 a

30 A und 100 A gewählt werden.

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Es sei wiederholt, daß die Halbleiteranordnung vorliegender Erfindung eine photoelektrische Charakteristik aufweist. Aus diesem Orund ist es verstäräLich, daß die Anordnung von solcher Struktur entsprechend der Figur 1 das Aufbringen einer Strahlungsenergie wie z.B. Lichtenergie, auf die Grenzschicht erlaubt, wenn die Halbleiteranordnung einer solchen Energie unterworfen wird, weil der SnOp-Filtn nicht mit irgendeiner Maske bedeckt ist. Wird die Anordnung gemäß Figur 1 ohne Irgendeiner Maske auf dem SiOp-FiIm 3 benutzt, so wird als Ergebnis ein neues Halbleiterbauelement erhalten, das gleichermaßen empfindlich ist für die umgebende Temperatur und für auf das Halbleiterelement auftreffendes Licht. Wenn es ,jedoch erwftnseht 1st, ein temperaturempfindliches Halbleiterbauelement herzustellen, daß nur temperaturempfindlich ist, dann kann auf dem Halbleiterelement eine Maske vorgesehen werden, um das einfallende Licht abzuschirmen. Solch eine Maske kann eine Metallschicht, z.B. aus Nickel sein, die gleichzeitig als Elektrode H oder als geeignetes Gehäuse der Halbleiteranordnung benützt werden kann. Es.sei hervorgehoben, daß die Messungen der graphischen Darstellungen der Figuren H bis 11 bei dunklen Bedingungen durchgeführt wurden«

Bei Anordnung des erfindungsgemäßen Halbleiterelementes an einem bestimmten Platz 1st das Element empfindlich gegenüber der Temperatur der Atmosphäre, der es ausgesetzt 1st« Wenn es .ledoch gewünscht wird, daß die Halbleiteranordnung die Temperatur Irgendeines besonderen Gegenstandes messen soll, so kann irgend eine geeignete Wärmeverbindung des Artikels mit der Halbleiteranordnung vorgesehen werden. In vorteilhafter Weise k?5nnen eine Basisplatte zur Halterung der Halbleiteranordnung oder ein Gehäuse zum Einkapseln derselben zur Hltzeleltung vorgesehen werden, wobei die Basisplatte oder das Gehäuse aus einem Material mit guten Wärmeleiteigenschaften, wie z.B. Kupfer, besteht.

'■.'enn es rre wünscht ist, kann die erfindunftsßrem-ifte Anordnung *nit anderen Halbleiterelementen, so z.B. einem Transistor, kombiniert werden.

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Solch eine kombinierte Halbleiteranordnung kann auf dem/selben Substrat hergestellt werden, aus dem das erfindungsgemäße, temperaturempfindliche Halbleiterelement besteht, in dem diese voneinander durch einen Isolierfilm 7 getrennt sind. Bei ähnlichem Gebrauch des Isolierfilmes 7, können mindestens 2 SnO -Filme 3 und 2 SiOp-Pilme 2 gebildet werden, die voneinander durch den Pi/Ίτη 7 nach Art eines integrierten Schaltkreises isoliert sind. Jedoch ist der typische Vorteil der Vervrendung des Isolierfilmes 7 der, daß der Film 7 eine Grenzschichtregion bildet, wie es bei einem ^photoätzprozeß gewünscht wird und so den peripheren Teil der Grenzschichtregion davor schützt, der Atmosphäre ausgesetzt zu sein, wodurch die Temperaturempfindlichkeitscharakteristik des erfindungsgemäßen temperaturempfindlichen Halbleiterbauelementes stabilisiert wird.

Eine der bevorzugten Anwendungen des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement es besteht im Aufbau eines Temperaturempfindlichen Messinstrumentes hinsichtlich der Tatsache, daß die Halbleiteranordnung eine hohe Empfindlichkeit in einem so weiten Temperaturbereich mit hoher Genauigkeit und hoher Ansprechgeschwindigkeit zeigt. Jedoch kann das vorliegende erfindungsgemäße Halbleiterbauelement ebenso als thermischer Schalter , zur thermischen Zeichenerkennung oder ähnliches verwendet werden.

_2U-/Patentansprüche

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Claims (16)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung eines temperaturempfindlichen Halbleiterelementes bestehend aus einem Halbleitersubstrat und einer auf dem Substrat angeordneten Isolierschicht, wobei auf beiden Seiten des Elementes Elektroden kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat auf einer Oberfläche mit einer Isolierschicht bedeckt wird, auf der eine Zinnoxyd schicht niedergeschlagen wird und daß danach die Halbleiteranordnung einer Hitzebehandlung unterworfen wird, während^der an die Halbleiteranordnung eine Sperrspannung angelegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzebehandlung bei Temperaturen von 150⁰C bis 400°C durchgeführt wird.
3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Hitzebehandlung angelegte Sperrspannung betragsmäßig zwischen 3 und β Volt beträgt, vorzugsweise betragsmäßig zwischen *i und 5»5 Volt.
4. Jj. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzebehandlung vrährend einer Zeitdauer von mehr als 5 Minuten durchgeführt wird.
5. 5· Temperaturempfindliches Halbleiterelement, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der auf dem Substrat angeordneten Isolierschicht eine Zinnoxydschicht angeordnet ist, wobei die Zinnoxydschicht und die gegenüberliegende Oberfläche der Halbleiteranordnung mit den Elektroden kontaktiert sir.l und daß das Halbleiterelement temperaturempfindlich ist.

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6. 6. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat aus der Gruppe Si, Ge und GaAs gewählt ist, und vorzugsweise aus Si vom N- Leitfähigkeit st yp besteht.
7. 7, Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht eine Halbleiterverbindung ist.
8. B, Temperaturempfindliches Halbleiterbauelement nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial aus der Gruppe SiO_, Si,N. und GeO ausgewählt ist und vorzugsweise aus SiO_ besteht.
9. 9· Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der SiO₀-Schicht zwischen 10 A und 300 A, vorzugsweise zwischen 30 A und 100 Ä ausgewählt ist.
10. 10. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnoxydschicht mit einer lichtundurchlässigen Schicht, vorzugsweise einer lichtundurchlässigen Metallschicht, die die Elektrode bildet, bedeckt ist.
11. 11. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Nickel besteht.
12. 12. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement einen relativ dicken Isolierfilm aufweist, der teilweise entfernt ist und auf den entfernten Oberflächen des Halbleiterelementes ein weiterer. Isolierfilm angeordnet ist, der dünner als der erstgenannte ist, v#vo«i

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    auf beiden Isollerfilmen die Zinnoxydschicht angeordnet ist,
13. 13. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 12^ dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial
    aus der Gruppe SiO₂, Si-N^, SiO₂-Al₂O- und SiO₃-PbO
    ausgewählt ist.
14. 14. Tefflperafcurenipfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das/selbe auf einer Orund· platte montiert ist.
15. 15. Temperaturempfindliches Halbleiterelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung
    mindestens 2 Zinnoxydschichten enthält, die voneinander isoliert sind, wobei mindestens zwei gleichrichtende
    Grenzübergänge gebildet sind.
16. 16. Temperaturempfindliches Halbleiterelement, dadurch
    gekennzeichnet 1 daß dasselbe mit anderen Halbleiterbauelementen auf einem Chip angeordnet und integriert
    ist.

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