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Halbleiterbauelement mit Schottky-Sperrschicht und Verfahren zu
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seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement
mit Schottky-Sperrschicht zur Verwendung in einer aus Dünnschichten aufgebauten
Sonnenbatterie oder dergleichen und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Nach einem bereits vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiter-Festkörperbauelements für die Verwendung in einer Sonnenbatterie oder
dergleichen wird ein Festkörper- bzw.
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Halbleiterelement gewöhnlich durch Polieren eines Einkristallstücks,
beispielsweise aus Silizium (Si) hergestellt. Daher ist es bei dem herkömmlichen
Verfahren sehr schwierig, eine dünne Halbleiterschicht zu bilden, deren Dicke in
der Größenordnung von Mikron liegt. Selbst wenn eine solche dünne Schicht einmal
hergestellt worden ist, so beträgt die Menge des verwendbaren Materials nur einige
Prozent oder weniger der Gesamtmenge. Ferner ist es mit irgendeiner herkömmlichen
Technik sehr schwierig, eine ausgezeichnete Schottky-Sperrschicht zu schaffen, die
für die Verwendung in einer Sonnenbatterie besonders gut geeignet ist. Beispielsweise
wird es als unmöglich oder praktisch unmöglich angesehen, mittels des herkömmlichen
Kristall-Vakuumauftragungsverfahrens (C.V.D.-Verfahren), Vakuumverdampfungsverfahrens
oder Zerstäubungsverfahrens eine dünne Einkristallschicht hoher Qualität zu erzeugen
und - wenn eine Schottky-Sperrschicht gebildet werden soll, ihre Feinstruktur und
Zusammensetzung
zu steuern und optimal auszulegen sowie ihre Dichte
ausreichend hoch und ihren Widerstand ausreichend niedrig zu machen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Halbleiterbauelement mit Schottky-Sperrschicht
von hoher Qualität und guter Ergiebigkeit zu schaffen, das dünnschicht- bzw. filmförmig
ist, ein niedriges Gewicht aufweist, leicht zu transportieren ist und für die Verwendung
in einer Sonnenbatterie geeignet ist. Dabei sollen die vorstehend diskutierten Nachteile
der bekannten Verfahren vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement ist in dem Hauptanspruch
und das erfindungsgemäße Verfahren in dem ersten Verfahrensanspruch gekennzeichnet,
während die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen charakterisieren.
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Einige Gesichtspunkte der Erfindung können wie folgt zusammengefaßt
werden: Das Halbleiterbauelement mit Schottky-Sperrschicht enthält ein Schottky-Sperrschicht-Teilstück,
das aus einer Metallplatte und einer darauf vorgesehenen Halbleiterdünnschicht besteht,
wobei die Metallplatte aus einem Metall gebildet ist, das in der Lage ist, eine
Schottky-Sperrschicht zwischen ihm selbst und der Halbleiterdünnschicht zu bilden,
sowie aus einer halbleiterseitigen Anschlußelektrode, die auf dr äußeren Oberfläche
der Halbleiterdünnschicht so angebracht ist, daß ein Ohmscher Kontakt damit erhalten
wird, wobei wenigstens die Halbleiterdünnschicht durch ein Aufdampfverfahren gebildet
ist, bei dem ionisierte Agglomerate aus einem Strahl abgeschieden werden und das
im folgenden "Agglomerataufdampfverfahren" genannt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines
Ausführungsbeispiels des Verdampfungsgerätes zur Durchführung
des
Agglomerataufdampfverfahrens für die Verwendung bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements
mit Schottky-Sperrschicht gemäß der Erfindung, wobei diese Ansicht die grundlegenden
Prinzipien verdeutlicht; Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Halbleiterbauelements
mit Schottky-Sperrschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei zur Erläuterung
der wesentliche Teil gezeigt ist; und Figv 3 eine schematische Schnittansicht des
Halbleiterbauelements mit Schottky-Sperrschicht gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, wobei zur Erläuterung der wesentliche Teil dargestellt ist.
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Anhand von Figur 1 wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben,
bei der das Agglomerataufdampfverahren angewendet wird.
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Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Substrat, auf dessen Oberfläche
2 eine Einkristall-Halbleiterdünnschicht 3, die beispielsweise aus p- oder n-Silizium
gebildet ist, aufgetragen bzw. aufgedampft ist. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen
geschlossenen Tiegel mit wenigstens einer Spritzdüse 5. Ein auf dem Substrat 1 aufzutragendes
Material 6 der Halbleiterdünnschicht 3, d.h. ein p- oder n-Halbleitermaterial, beispielsweise
p- oder n-Silizium wird in den Tiegel 4 eingebracht, welcher dann durch geeignete
Heizverfahren, beispielsweise Widerstandsheizung und Elektronenbeschußheizung (wie
in Figur 1 gezeigt), auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, um das Material 6
darin zu verdampfen und Dampf 7 zu erzeugen, dessen Druck etwa 10 2 bis einige Torr
beträgt.
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Der Dampf 7 wird dann aus dem Tiegel 4 durch die Spritzdüse 5 in einen
Vakuumbereich 8 ausgespritzt, der auf einem Druck von 1/100 oder weniger des Dampfdruckes
in dem Tiegel 4 gehalten wird
und ebenfalls bei etwa 10 2 Torr oder
weniger liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Dampf 7 in Aggregate aus Atomen umgewandelt,
die Agglomerate 9 genannt werden, und zwar aufgrund des durch adiabatische Expansion
verursachten Unterkühlungsphänomens. Ein Agglomerat besteht gewöhnlich aus etwa
100 bis 2.000 Atomen.
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Wenn eines der jedes Agglomerat bildenden Atome ionisiert wird, so
kann ein ionisiertes Agglomerat gebildet werden. Daher ist ein Draht 10 als Thermion-Emissionsquelle
vorgesehen, um Elektronen zu emittieren, die auf den Agglomeraten 9 auftreffen und
ionisierte Agglomerate 12 bilden. Die ionisierten Agglomerate 12 werden, während
sie gemeinsam mit den nichtionisierten neutralen Agglomeraten 9 in Richtung auf
das im Weg der Agglomerate liegende Substrat zu fliegen, durch ein elektrisches
Feld beschleunigt, das von einer Beschleunigungsstrornquelle 13 erzeugt wird, die
mit an dem Substrat 1 oder in der Nähe desselben angeordneten Elektroden verbunden
ist, und dadurch prallen die ionisierten Agglomerate auf die Oberfläche 2 des Substrates
1 auf und bilden darauf eine Dünnschicht 3.
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Bei dem zuvor erwähnten Agglornerataufdampfverfahren, durch das ionisierte
Agglomerate aus aufzudampfendem Material gebildet und beschleunigt werden, so daß
sie auf ein Substrat auftreffen und dadurch darauf eine Dünnschicht auftragen, wird
die Oberfläche 2 des Substrats 1 zu allen Zeiten sauber gehalten, und zwar aufgrund
der kontinuierlichen Zerstäubungs-Reinigungswirkung, die durch Beschuß mit den ionisierten
Agglomeraten 12 erzeugt wird, und daher kann eine sehr saubere und stark anhaftende
Aufdampfung bzw. Ablagerung erreicht werden. Zusätzlich werden die ionisierten Agglomerate
12 auf eine geeignete hohe Energie beschleunigt, die durch das angelegte elektrische
Hochspannungsfeld gegeben ist, und daher wird ihre kinetische Energie beim Auftreffen
auf der Oberfläche 2 des Substrats 1 zum Teil in Wärmeenergie umgesetzt, wodurch
eine örtliche Temperaturerhöhung verursacht wird und die Dünnschicht 3 des Aufdampfungsmaterials
in die Lage versetzt wird, auf der Oberfläche des Substrats 1 durch
Epitaxialzüchtung
zu wachsen. Wie bereits angedeutet wurde kann der Selbsterhitzungseffekt an der
Oberfläche der sich ablagernden Dünnschicht aufgrund von Umsetzung der kinetischen
Energie der Agglomerate in Wärmeenergie eine unabhängige, ausgezeichnete Kristallzüchtung
ohne besondere äußere Erhitzung des Substrats 1 erzielen. Eine geeignete Kombination
aus einer Erhöhung der kinetischen Energie der Agglomerate und aus der Anwendung
von externer Erhitzung des Substrats vergrößert jedoch den Einkristallbereich und
kann daher so ausgelegt werden, daß eine noch hochwertigere Epitaxial-Kristalldünnschicht
gezüchtet wird.
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Unter Bezugnahme auf Figur 2 wird nun eine erste Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements mit Schottky-Sperrschicht, das als Sonnenbatterie
verwendet wird, und das Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben.
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Das Bezugszeichen 14 bezeichnet ein dünnes, blattförmiges Metallstück
aus einem Metall, das in der Lage ist, eine Schottky-Sperrschicht zwischen ihm selbst
und einem darauf aufzutragenden Halbleiter zu bilden. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet
eine p-oder n-Halbleiterkristall-Dünnschicht, die auf der Oberfläche 15 des Metallstücks
14 durch das zuvor beschriebene Agglomerataufdampfverfahren aufgetragen wurde, so
daß dazwischen eine Schottky-Sperrschicht gebildet werden kann. Somit wird ein Element-Teilstück
17 eines Halbleiterbauelernents 20 mit Schottky-Sperrschicht gebildet, das als Sonnenbatterie
verwendet wird und welches aus dem Metallstück 14 und der Halbleiterkristall-Dünnschicht
16 besteht. In diesem Fall entsprechen das Metallstück 14 und die Halbleiter-Dünnschicht
16 jeweils dem Substrat 1 bzw.
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der sich ablagernden Material-Dünnschicht 3, die im Zusammenhang mit
dem Agglomerataufdampfverfahren unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben wurde.
Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine metallstückseitige Anschlußelektrode, die auf
einem geeigneten Teil
des Metallstücks 14 aufgebracht ist, während
die Kristall-Dünnschicht 16 keinen Uberzug aufweist. Zusätzlich ist eine halbleiterseitige
Anschlußelektrode 19 an einem geeigneten Teil der Halbleiter-Dünnschicht 16, die
zur Bildung einer Schottky-Sperrschicht dazwischen auf das Metallstück 14 aufgezogen
ist, vorgesehen, und zwar durch Auftragung bzw. Aufdampfen eines Metallfilms aus
einem Metall, das in der Lage ist, einen Ohmschen Kontakt set dem Material der Halbleiter-Dünnschicht
16 unter Anwendung des zuvor beschriebenen Agglomerataufdampfverfahrens herzustellen.
Die Stufe der Bildung der metallstückseitigen Anschlußelektrode 18 auf dem Metallstück
14 kann vor oder nach dem Schritt der Bildung der Halbleiter-Dünnschicht 16 auf
dem Metallstück 14 erfolgen, und zwar als gängige Maßnahme. Ferner kann das Metallstück
14 so ausgebildet sein , daß ein Teil desselben als metallstückseitige Anschlußelektrode
18 verwendet werden kann, je nach Größe und Form derselben.
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Das Metallstück 14 oder wenigstens die oberste Schicht desselben ist
vorzugsweise aus Gold, Chrom usw. Die zur Bildung der Schottky-Sperrschicht auf
dem Metallstück 14 vorgesehene Halbleiter-Dünnsdicht 16 kann aus einem p- oder n-Halbleiter
gebildet werden und kann vorzugsweise eine Dicke von einigen Mikron bis einigen
Hundert Mikron aufweisen. Die Metallfilmschicht auf der halbleiterseitigen Anschlußelektrode
19, welche auf der oberen Oberfläche der Halbleiter-Dünnschicht 16 zur Bildung eines
Ohmschen Kontaktes dazwischen vorgesehen ist, kann vorzugsweise aus einem Aluminium,
Indium und anderen Stoffen enthaltenden Metall gebildet werden, wenn der damit in
Berührung gelangende Halbleiter beispielsweise p-Silizium ist. Wenn der damit in
Berührung gelangende Halbleiter beispielsweise n-Silizium ist, so kann es sich um
ein Metall handeln, das Antimon usw.
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enthält.
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Wie bereits erwähnt ist das Schottky-Sperrschicht-Elementteilstück
17 an seinen gegenüberliegenden Oberflächen mit Anschlußelektroden
versehen,
und zwar mittels des Agglomerataufdampfverfahrens, das anhand des Ausführungsbeispieles
vorstehend beschrieben wurde. Wenn also die ionisierten Agglomerate auf der Auftragungsoberfläche
auftreffen, so wird die kinetische Energie der ionisierten Agglomerate teilweise
in Wärmeenergie umgesetzt, und daher kann ein sehr guter Kontakt hergestellt werden
und zusätzlich dazu ein ausreichender Ohmscher Kontakt zwischen dem Metall und dem
Halbleiter des Elementteilstücks, welche in Berührung miteinander gelangen, erzielt
werden, und zwar bei einem Wärmearbeitsgang, der bei einer wesentlich niedrigeren
Temperatur ausgetragen wird als nach dem Stand der Technik beispielsweise bei dem
herkömmlichen Vakuum-Verdampfungsverfahren.
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Im Hinblick auf den Ablauf des Verfahrens ist dieser Wärmearbeitsgang
insofern von Vorteil, als er während oder nach dem Aufdampfungsschritt unter Anwendung
des Agglomerataufdampfverfahrens ausgeführt werden kann.
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Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Reflektionsschutz-Dünnschicht,
die in geeigneter Weise auf der oberen Oberfläche des Elementteilstücks 17 gebildet
ist. Die Reflektionsschutz-Dünnschicht 21 bildet eine Lichtaufnahmeschicht zur wirksamen
Absorbierung von Strahlen, die von außen her darauf auffallen, und sie kann durch
das Agglomerataufdampfverfahren oder irgendein anderes herkömmliches Verfahren gebildet
werden. Der auf der oberen Oberfläche des Elementteilstücks gebildete Metallfilm
der halbleiterseitigen Anschlußelektrode 19 kann gleichzeitig die Funktion der Reflektionsschutz-Dünnschicht
21 übernehmen, wenn das Material, die Bedingungen usw. in der geeigneten Weise ausgewählt
werden.
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Es kann also ein Halbleiterbauelement 20 mit Schottky-Sperrschicht
von sehr hoher Qualität erzeugt werden, das als Sonnenbatterie verwendet wird.
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Bei jeder vorstehend beschriebenen Stufe, in der das beschriebene
Agglomerataufdampfverfahren ausgeführt wird, liegt es auf
der Hand,
daß die Arbeitsbedingungen wie beispielsweise Substrattemperatur, Größe des Elektronenstromes
für die Ionisierung und Beschleunigungsspannung für ionisierte Agglomerate in geeigneter
Weise zu wählen sind, so daß jede aufgedampfte Dünnschicht bezüglich Haftung, Festigkeit
usw. optimale Eigenschaften aufweist.
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Bezüglich des Schrittes bei der oben beschriebenen Ausführungsform,
wo das Agglomerataufdampfverfahren angewendet wird, erfolgte die Beschreibung für
den Fall, wo das Metallstück 14, auf das die Halbleiter-Dünnschicht zur Bildung
einer Schottky-Sperrschicht dazwischen aufgebracht wird, dem Substrat 1 entspricht,
auf das bei dem anhand von Figur 1 beschriebenen Agglomerataufdampfverfahren Bezug
genommen wird, und wo die Halbleiter-Dünnschicht 16 zur Bildung einer Schottky-Sperrschicht
auf diesem Metallstück 14 aufgebracht wird. Umgekehrt kann jedoch auch die Halbleiter-Dünnschicht
16 dem erwähnten Substrat 1 entsprechen, und das Material des Metallstücks 14 kann
auf dieser Halbleiter-Dünnschicht 16 aufgetragen werden.
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Anhand der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Halbleiterbauelements mit Schottky-Sperrschicht, das als Sonnenbatterie
verwendet wird und ein Elementteilstück mit Mono-Schottky-Sperrschicht aufweist,
angegeben, welches die Schritte des Aufdampfens einer Halbleiter-Dünnschicht auf
der Oberfläche eines Metallstücks mittels des Agglomerataufdampfverfahrens zur Bildung
eines Elementteilstücks mit Mono-Schottky-Sperrschiclit, wobei das Metallstück wenigstens
an seiner Oberfläche aus Metall ist, und der Befestigung von Anschlußelektroden
auf dem Metallstück und auf der Halbleiter-Dünnschicht umfaßt. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann eine Mehrzahl
von lamellierten oder geschichteten Elementteilstücken ähnlich dem voranstehend
beschriebenen Elementteilstück zwischen den Elektroden in Ohmscher
Berührung
damit vorgesehen sein, um ein sogenanntes Multi-Schottky-Sperrschicht-Halbleiterbauelement
zu bilden, d.h. eine Sonnenbatterie, die sehr dünn und mit hohem Wirkungsgrad ausgebildet
werden kann.
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Es wird nun auf Figur 3 Bezug genommen, die eine Seitenschnittansicht
des wesentlichen Teiles eines Halbleiterbauelements mit Schottky-Sperrschicht nach
einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt, welches als Sonnenbatterie verwendet
wird. Dieses als Sonnenbatterie verwendete Halbleiterbauelement und ein Verfahren
zu seiner Herstellung werden im folgenden beschrieben.
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Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein dünnschicht- oder blattförmiges
Substratstück, das auch von der Form eines flexiblen Films sein kann und aus verschiedenen
organischen Substanzen hergestellt ist, wie beispielsweise Polyimid und Mylar oder
anorganischen Isolierstoffe wie Glas, Keramik oder Metalle. Auf der oberen Oberfläche
dieses Substratstücks 22 ist ein Metallfilm von solcher Art aufgetragen, welcher
einen Ohmschen Kontakt mit einer Halbleiter-Dünnschicht herstellen kann, die anschliessend
darauf aufgetragen werden soll, und zwar mittels des unter Bezugnahme aaf Figur
1 beschriebenen Agglomerataufdampfverfahrens, zur Bildung einer halbleiterseitigen
Anschlußelektrode 23.
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Nachdem die halbleiterseitige Anschlußelektrode 23 gebildet ist, wird
eine Halbleiter-Dünnschicht 24 (deren Dicke beispielsweise etwa einige Tausend Angström
bis einige Mikron beträgt) aus n-oder p-Silizium auf der oberen Oberfläche der beschriebenen
halbleiterseitigen Anschlußelektrode 23 in geschichteter Weise mittels eines Agglomerataufdampfverfahrens
aufgedampft, das ähnlich dem vorstehend beschriebenen ist. Bei diesem Aufdampfungsschritt
entspricht das Substratstück 22 mit der halbleiterseitigen Anschlußelektrode 23
darauf dem Substrat 1, das im Verlauf der Beschreibung des Agglomerataufdampfverfahrens
anhand von
Figur 1 erwähnt wurde, und die Halbleiter-Dünnschicht
25 entsprechend der Dünnschicht 3 in Figur 1 wird auf der halbleiterseitigen Anschlußelektrode,
die auf dem Substratstück 22 vorgesehen ist, durch das Agglomerataufdampfverfahren
aufgebracht.
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Nachdem der vorstehend beschriebene Aufdampfungsschritt abgeschlossen
ist, wird ein Metallstück 25, dessen Dicke etwa einige Hundert Angström bis einige
Mikron beträgt und das aus einem Metallfilm gebildet ist, der in der Lage ist, eine
Schottky-Sperrschicht zwischen ihm selbst und der Halbleiter-Dünnschicht 24 zu bilden,
auf der oberen Oberfläche der Halbleiter-Dünnschicht 24 mittels eines Agglomerataufdampfverfahrens
aufgebracht, das ähnlich dem vorstehend beschriebenen ist. Somit wird ein Schottky-Sperrschicht-Elementteilstück
29 gebildet, welches aus dem Metallstück 25 und der Halbleiter-Dünnschicht 24 besteht.
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Nachdem der beschriebene Aufdampfschritt abgeschlossen ist, wird eine
stromsammelnde metallstückseitige Anschlußelektrode 26 in Kamm- oder Drahtform oder
dergleichen auf der oberen Oberfläche des Metallstücks 25 angebracht, und eine Reflektionsschutz-Dünnschicht
27 wird an einem geeigneten Teil der oberen Oberfläche des Metallstücks 25 aufgebracht.
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Wie schon erwähnt wurde, wird die Silizium-Dünnschicht durch das Agglomerataufdampfverfahren
gebildet, in dem beim Aufprall der ionisierten Agglomerate auf der Aufdampfungsoberfläche
deren kinetische Energie teilweise in Wärmeenergie umgesetzt wird. Daher weist die
so aufgetragene Silizium-Dünnschicht gute Kristalleigenschaften auf und ist in der
Lage, einen ausreichenden Ohmschen Kontakt mit dem sich damit in Berührung befindlichen
Metallfilm zu bilden, und zwar durch einen Wärmearbeitsgang, der bei einer wesentlich
niedrigeren Temperatur ausgeführt wird als bei den herkömmlichen Verfahren.
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Bei jedem beschriebenen Arbeitsschritt, bei dem das Agglomerat-Aufdampfverfahren
ausgeführt wird, liegt es auf der Hand, daß die Arbeitsbedingungen wie beispielsweise
Substrattemperatur, Stärke des Elektronenstroms zur Ionisierung und Beschleunigungsspannung
für ionisierte Agglomerate in der geeigneten Weise entsprechend dem Substratmaterial,
der Oberflächenbedingung und dem Aufdampfmaterial jeder Dünnschicht usw. zu wählen
sind, so daß jede aufgedampfte Dünnschicht bezüglich Qualität, EIaftung, Festigkeit
usw. optimale Eigenschaften erhält.
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Die beschriebene Ausführungsform bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement
mit Schottky-Sperrschicht mit einer Reihe von geschichteten Dünnschichten. Insbesondere
umfaßt, wie bereits erwähnt wurde, das Verfahren zur Herstellung eines derartigen
Halbleiterbauelements die Arbeitsschritte der Bildung einer halbleiterseitigen Anschlußelektrode
auf einem Substratstück, die aus einem solchen Metallfilm gebildet ist, welcher
in der Lage ist, einen Ohmschen Kontakt mit einem anschließend darauf aufzubringenden
Halbleiter herzustellen, der Bildung einer Halbleiter-Dünnschicht auf der halbleiterseitigen
Anschlußelektrode und der Bildung eines Metallstücks auf der Halbleiter-Dünnschicht,
welches aus einem solchen Metallfilm gebildet ist, der in der Lage ist, eine Schottky-Sperrschicht
zwischen ihm selbst und der Halbleiter-Dünnschicht zu bilden. Die Erfindung ist
jedoch auf diese Ausführungsform nicht beschränkt, und die vorstehend beschriebenen
Arbeitsgänge können wiederholt werden, um eine Mehrzahl von Sätzen aus geschichteten
Dünnschichten zu bilden.
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Auf diese Weise kann ein Halbleiterbauelement hergestellt werden,
das einen weiter verbesserten Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung aufweist.
Das so hergestellte Halbleiterbauelement mit Schottky-Sperrschicht besitzt einen
Aufbau, bei dem auf dem Substratstück 22 ein qualitativ hochwertiges, dünnschichtförmiges
Halbleiterelement mit Schottky-Sperrschicht vorgesehen ist. Wenn das Substratstück
22 also aus einer flexiblen Dünnschicht gebildet ist, so kann das Halbleiterbauelement
als Ganzes
ausreichend flexibel gemacht werden und daher frei
von Ermüdungserscheinungen durch Zusammenfalten oder Aufrollen sein.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird
das Agglornerataufdampfverfahren für jede der Aufdampfstufen der halbleiterseitigen
Anschlußelektrode 23, der Halbleiter-Dünnschicht 24 und des Metallstücks 25 angewendet,
und dadurch wird die Haftwirkung jeder Dünnschicht in bernerkenswerter Weise verbessert
und die Produktqualität bedeutend verbessert. Es ist in diesem Fall erforderlich,
daß das Agglomerataufdampfverfahren wenigstens zur Aufdampfstufe der Halbleiter-Dünnschicht
24 angewendet wird.
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Das Substratstück 22 wird also vorzugsweise aus einer blattförmigen
oder fLexiblen, dünnschichtförmigen organischen Substanz hergestellt, wie beispielsweise
Mylar oder Polyimid oder aus einer blattförmigen anorganischen Substanz wie beispielsweise
Glas oder Keramik oder aus dünnschichtförmigem oder blattförmigem Metall. Unter
diesen verschiedenen Formen und Materialien sind je nach Zweck und Anwendung des
zu erzeugenden Halbleiterbauelements mit Schottky-Sperrschicht die geeigneten auszuwählen.
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Der Metallfilm aus der halbleiterseitigen Anschlußelektrode 23 wird
vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, das beispielsweise Aluminium und Indium
enthält, wenn die damit in Berührung befindliche Halbleiter-Dünnschicht 24 p-Silizium
ist, und ein Metall, das beispielsweise Antimon enthält, wenn die Halbleiter-Dünnschicht
24 n-Silizium ist.
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Das Metallstück 25 ist vorzugsweise aus Gold, Chrom usw. hergestellt.
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Die halbleiterseitige Anschlußelektrode 23 und das Metallstück 25
befinden sich jeweils im Ohmschen Kontakt mit der Halbleiter-
Dünnschicht
24 bzw. mit der rietallstückseitigen Anschlußelektrode 26.
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Die bei der obigen Ausführungsform gezeigte Reflektionsschutz-Dünnschicht
27 ist vorgesehen, um eine Lichtaufnahmeoberfläche zur wirkungsvollen Absorption
von Strahlen zu bilden, die von außen darauf auffallen, wenn das Halbleiterbauelement
als Sonnenbatterie verwendet wird. Sie ist auf der oberen Oberfläche des Halbleiterbauelements
mittels des erfindungsgemäßen Agglomerataufdampfverfahrens oder verschiedener anderer
Verfahren hergestellt. Statt die Reflektionsschutz-Dünnschicht 27 vorzusehen, kann
die metallstückseitige Anschlußelektrode 26 so gebildet werden, daß sie gleichzeitig
die Funktion des Reflektionsschutzes übernimmt.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Erfindung ein
Halbleiterbauelelrent mit Schottky-Sperrschicht betrifft, welches durch Aufdampfen
wenigstens der Halbleiter-Dünnschicht mittels des Agglomerataufdampfverfahrens in
geschicheter Weise hergestellt wird und sehr gut für die Verwendung in einer Sonnenbatterie
oder dergleichen geeignet ist.
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Verschiedene Eigenschaften und Auswirkungen der Erfindung werden im
folgenden aufgezählt: 1. Bei dem gemäß der Erfindung mrwendeten Agglomerataufdampfverfahren
wird die Substratoberfläche zu allen Zeiten sauber gehalten aufgrund der Zerstäubungs-
und Reinigungswirkung der ionisierten Agglomerate während des Aufdampfens, und daher
kann eine aufgedampfte Dünnschicht mit sehr großer Haftwirkung und sehr hoher Qualität
hergestellt werden.
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2. Da bei dem erfindungsgemäßen Aufdampfverfahrn die ionisierten Agglomerate
auf eine geeignete hohe Energie beschleunigt werden,
die durch
ein angelegtes elektrisches Hochspannungsfeld erzeugt wird, kann ein sogenannter
Selbsterhitzungseffekt auf der Oberfläche der sich ablagernden Dünnschicht erzeugt
werden, welcher eine örtliche Temperaturerhöhung aufgrund von Teilumsetzung der
kinetischen Energie der ionisierten Agglomm rate in Pfärmeenergic bewirkt, wenn
die ionisierten Agglomerate auf dem Substrat auftreffen, und es kann ferner der
sogenannte Migrationseffekt erzeugt werden, der die ionisierten und nichtionisierten
Agglorerate in einzelne Atomteilchen aufbricht und sie über die Oberfläche der sich
ablagernden Dünnschicht zersträubt, und zwar durch die Energie, die sie beim Aufprallzeitpunkt
besitzen. Daher kann bei dem erfindungsgemaßen Aufdampfverfahren eine ausgezeichnete
Kristallzüchtung des sich ablagernden Materials erreicht werden.
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Ferner wird gemäß der Erfindung die Kristallzüchtung der sich ablauernden
Dünnschicht unter Steuerung der Kristalleigenschaften des Substrates ausgeführt,
und daher kann ein Halbleiterbauelement mit Schottky-Sperrschicht von ausgezeichneter
Qualität und hervorragenden Kristalleigenschaften erzeugt werden.
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3. Durch das erfindungsgemäße Aufdampfverfahren können die Beschleunigungsspannung
und der Strom während des Aufdampfens so gesteuert werden, daß die Feinstruktur
und Zusammensetzung der aufgetragenen Grenzschicht optimal ausgelegt werden können.
Folglich kann dadurch die Auftragungsdichte vergrößert und der Widerstand an der
Aufdampfoberfläche verkleinert werden, so daß ein Halbleiterbauelement hergestellt
werden kann, dessen Aufbau und Zusammensetzung für die Verwendung in einer Sonnenbatterie
besonders geeignet sind.
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4. Die Dicke der auf dem Substrat zur Bildung der Schottky-Sperrschicht
aufgetragenen Dünnschicht kann durch geeignete Einstellung der Arbeitsbedingungen
während des Aufdampfens gesteuert werden. Daher kann die Dicke der Halbleiter-Dünnschicht,
die
höher liegt als der Ubergang, d.h. der Schottky-Sperrschichtteil, kleiner gemacht
werden als mit herkömmlichen Verfahren. Im Ergebnis wird der Wellenlängen-Empfindlichkeitsbereich
für auffallende Strahlen verbreitert, und der Wirkungsgrad der Photospannungsumwandlung
wird verbessert.
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5. Das erfindungsgemäße Aufdampfverfahren zur Bildung der n-oder p-Halbleiter-Dünnschicht
ermöglicht eine Konzentrationssteuerung des sich bei dem Aufdampfen ablacjernden
Materials, die nach dem Stand der Technik nur schwer zu erreichen war.
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Im Ergebnis kann durch die Erfindung ein äußerst leistungsfähiges
Halbleiterbauelement hergestellt werden, das in wirkungsvoller Weise geladene Teilchen
herausnehmen kann, die durch Lichtstrahlung erzeugt werden.
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6. Wenn die auf dem Elementteilstück vorgesehene Anschlußelektrode
ebehfalls durch das Agglomerataufdampfverfahren gebildet wird, wie anhand der oben
beschriebenen Ausführungsform erwähnt wurde, so kann eine Hitzeverarbeitung zur
Erzielung eines Ohmschen Kontaktes dazwischen bei einer Sm,peratur ausgeführt werden,
die wesentlich niedriger liegt als beim Stand der Technik, so daß auf leichte Weise
dazwischen eine Verbindung mit ausreichendem Ohmschen Kontakt hergestellt werden
kann und sich ein hochwertiges Erzeugnis ergibt.
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7. Wie anhand des Ausführungsbeispieles der Erfindung gezeigt wurde,
kann ein Halbleiterbauelement mit flexibler Schottky-Sperrschicht, dessen Realisierung
durch den Stand der Technik praktisch unmöglich ist, hergestellt werden durch Bildung
eines dünnschichtförmigen Halbleiterelements auf einem flexiblen organischen Film,
und zwar unter Anwendung des Agglomerataufdampfverfahrens. Das so hergestellte Halbleiterbauelement
ergibt eine Einsparung an Rohmaterial', weist niedriges Gewicht und Größe auf und
ist flexibel; ferner kann es zusammengefaltet oder aufgerollt werden in Form eines
kompakten
Formats und ist somit leicht zu handhaben, transportieren,
lagern usw.
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8. Durch die Erfindung kann eine Metall-Metall-Vielfachschicht-Verbindung
mit großer Haftwirkung erzielt werden, deren Realisierung mit herkömmlichen Aufdampfverfahren
wegen geringer Haftwirkung als unmöglich gilt. Besonders wenn das Halbleiterbauelement
als Sonnenbatterie verwendet werden sll, so kann eine vielschichtige Dünnschicht
gebildet werden, die zum Verhindern der Reflektion von auffallenden Strahlen geeignet
ist.
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9. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel erfolgte die Beschreibung für
den Fall, daß Silizium als Halbleiter verwendet wird. Der bei der Erfindung zu verwendende
Halbleiter ist jedoch nicht allein auf Silizium beschränkt. Neben Silizium können
gemäß der Erfindung andere Halbleiterelemente und zusammengesetzte Halbleiter verwendet
werden, wie beispielsweise Ge, GaAs, InP und CdTe, zur Erzeugung eines Halbleiterbauelements
mit Schottky-Sperrschicht. Wenn ein zusammengesetzter Halbleiter verwendet wird,
so muß dieser selbst nicht in dem geschlossenen Tiegel eingebracht werden, sondern
es kann ein geeignetes Gemisch aus den Elementen des zusammengesetzten Halbleiters
eingegeben werden.