DE2909985C3 - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs und Verwendung eines solchen Verbundwerkstoffes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs und Verwendung eines solchen VerbundwerkstoffesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die Verwendung eines solchen Verbundwerkstoffes.
Der vorliegenden Patentanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die
Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs mit einer Halbleiterkomponente von sehr geringer
Dicke ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs,
bei dem die Halbleiterkomponente eine sehr geringe Dicke aufweist. Ein derartiger Halbleiter til.ii.-Verbundwerkstoff
ist besonders vorteilhaft als l-"otokathode z. H. in einer Bildverstärkerröhre verwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 einen Zwischenschritt des Verfahrens, bei dem ein Halbleiter fest mit einem Glassubstrat verbunden ist,
dessen Oberfläche zumindest teilweise mit einer Schicht abgedeckt ist,
F i g. 2 ein eine Halbleiterschicht tragendes Glassubstrat, wobei die Halbleiterschicht bis auf die Dicke der
auf der Oberfläche des Glassubstrats aufgebrachten Schicht abgeätzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs,
bei dem die Halbleiterschicht eine relativ geringe Dicke hat, sind an sich bereits bekannt.
Bei bekannten Verfahren wurde dazu die Halbleiterkomponente des Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs
durch aufeinanderfolgende Epitaxievorgänge mehrschichtig ausgebildet. Im Anschluß an den Verbindungsvorgang zwischen dem Halbleiter und dem Glassubstrat
wurden dann überflüssige Schichten des Halbleiters durch selektiv wirkende Ätzmittel abgetragen. Der
Ätzvorgang wird automatisch nach Erreichen einer als Ätzstopschicht ausgebildeten Schicht des Halbleiters
abgebrochen. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß in zusätzlichen Arbeitsschritten
zunächst ein mehrschichtiger Halbleiterkörper hergestellt werden muß, der eine Ätzstopschicht aufweist, die
den Ätzvorgang nach Erreichen einer bestimmten vorgeschriebenen Minimaldicke des Halbleiterkörpers
unterbricht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dagegen wird ein relativ dicker Halbleiterkörper 5 beispielsweise nach
dem in der älteren Patentanmeldung P 28 42 492,2 vorgeschlagenen Verfahren mit einem Glassubstrat 1 in
Kontakt gebracht und durch Druck- und Wärmeeinwirkung mit diesem verbunden. Vor dem Zusammenfügen
des Halbleiters 5 mit dem Glassubstrat 1 wird die dem Halbleiter 5 zugewandte Oberfläche 2 des Glassubstrats
I zumindest teilweise mit einer Schicht 3 bedeckt. Diese Schicht 3 soll alle diejenigen Bereiche der Oberfläche 2
des Glassubstrats 1 abdecken, die nicht mit der Halbleiterschicht 5 in Verbindung gebracht werden.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Schicht 3 durch Sputtern aufgebracht wird, wobei
die für die Verbindung mit dem Halbleiter 5 vorgesehenen Oberflächenteile der Oberfläche 2 mit
einer geeigneten Maske abgedeckt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann jedoch auch die Oberfläche 2 des Glassubstrats 1
zunächst mit einer zusammenhängenden Schicht 3
so abgedeckt werden, die beispielsweise durch Abscheidung
aus der Gasphase erzeugt wird. In einem anschließenden Ätzvorgang werden dann auf an sich
bekannte Weise die für den Verbindungsvorgang mit dem Halbleiter 5 vorgesehenen Bereiche der Oberfläehe
2 wieder freigelegt. Die Schicht 3 wird z. B. aus Siliziumdioxid (SiO2) hergestellt.
Nach Abschluß des Verbindungsvorgangs zwischen dem Halbleiter 5 und dem Glassubstrat 1 wird der
Halbleiter 5 zunächst bis auf etwa 5 μιη Dicke geläppt.
In einem anschließenden Poliervorgang wird die Dicke
des Halbleiters 5 weiter reduziert, bis die Dicke des Halbleiters 5 der Stärke der Schicht 3 entspricht.
Erfindiingsgemäß wird dabei ein Polierätzverfahren angewendet. Dadurch wird der Ätzvorgang automatisch
dann unterbrochen, wenn der Halbleiter 5 bis auf eine der Schicht 3 entsprechende Dicke abgetragen ist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
zunächst auf ein etwa 6 mm dickes Substrat aus
ZKN7-Glas (ein optisches Glas der Firma Schott und
Gen, Mainz, mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 45xlC-'/'"C zwischen -300C bis 70°C) eine 3 μΐη
dicke aus Siliziumdioxid bestehende Schicht 3 aufgebracht Eine etwa 250 μπι dicke aus mit Zink dotiertem
Galliumarsenid bestehende Halbleiterschicht 5 wird sodann mit nicht von einer Schicht 3 bedeckten
Oberflächenteilen des Glassubstrats 1 in Verbindung gebracht und durch Druck- und Wärmeeinwirkung mit
dem Glasvjbstrat 1 verbunden. Durch einen Läppvorgang
wird anschließend die Dicke des Halbleiters 5 bis auf etwa 50 μπι reduziert. Mit einem Poliertuch 6
(Fig.2), welches mit einer aus NH4OH und H2O2
bestehenden Ätzlösung getränkt ist, wird sodann die Halbleiterschicht 5 bearbeitet, bis deren Dicke infolge
des Politurvorganges auf die Stärke der Schicht 3 reduziert ist (Fig.2). Die Schicht 3 wirkt somit als
Polierstopschicht. Das heißt, der Politurvorgang wird
beendet, wenn die Oberfläche 8 (F i g. 2) der polierten Halbleiterschicht 5 in der gleichen Ebene liegt wie die
Oberfläche der Schicht 3. Durch entsprechende Bemessung der Stärke der Schicht 3, die sich während
des Sputterprozesses oder während des Abscheidens aus der Gasphase relativ leicht kontrollieren läßt, kann
somit auf einfache Weise auch die für optische Anwendungen, z. B. als Fotokathode, zweckmäßig
geringe Stärke der Halbleiterschicht erzielt werden. Als Ätzlösung wird bevorzugt eine Mischung von NH4OH
und H2O2 im Verhältnis von 1 ml zu 700 ml verwendet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Glas-Verbundwerkstoffs,
bei dem mindestens eine Halbleiterschicht dauerhaft mit einem plattenförmigen Glassubstrat verbunden wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Glassubstrat (1) auf seiner dem Halbleiter (5) zugewandten Oberfläche
(2) zumindest teilweise mit einer Schicht (3) bedeckt wird, daß Halbleiter (5) und Glassubstrat (1) an den
nicht mit einer Schicht versehenen Oberflächenbereichen miteinander in Kontakt gebracht und durch
Druck- und Wärmeeinwirkung miteinander verbunden werden, und daß anschließend die Halbleiterschicht
(5) durch Polierätzen (mechanisch-chemisch) bis auf die Stärke der Schicht (3) abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schicht (3) aus Siliziumdioxid hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) durch Sputtern
auf die Oberfläche (2) des Glassubstrats (1) aufgebracht wird, wobei der für die Verbindung mit
dem Halbleiter (5) vorgesehene Bereich der Oberfläche (2) des Glassubstrats (1) durch eine
Maske abgedeckt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) durch Abscheidung
aus der Gasphase erzeugt wird, wobei die Oberfläche (2) des Glassubstrats (1) zunächst
ganzflächig mit der Schicht bedeckt wird und anschließend die für den Verbindungsvorgang mit
dem Halbleiter (5) vorgesehenen Oberflächenteile der Oberfläche (2) des Glassubstrats (1) durch einen
die Schicht (3) an diesen Stellen beseitigenden Ätzprozeß freigelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abätzung der
Halbleiterschicht (5) auf die der Schicht (3) entsprechenden Dicke eine Ätzlösung verwendet
wird, die 700 Millimeter H2O2 und 1 Milliliter
NH4OH enthält.
6. Verwendung eines nach den Ansprüchen 1 bis 5 hergestellten Verbundwerkstoffs als Fotokathode.
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