DE2911660C2 - Halbleiterbauelement - Google Patents

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electrode
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Takeo Fuji Kimura
Kaoru Ohmura
Ichiro Shibasaki
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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und mit Elektroden, die mit dem Halbleiterkörper im ohmschen Kontakt verbunden sind.
Ein aus einem Halbleiterdünnfilmmaterial hergestellter magnet-elektrischer Wandler, beispielsweise ein Hall-Element oder ein Magnetwiderstandselement, wird gewöhnlich so hergestellt, daß der magnetempfindliche Teil dieses Wandlers durch Aufdampfen von metallischen Elektrodenmaterialien unter Ausbildung des speziellen Musters der Elektroden auf der μ Oberfläche des Halbleiterdiinnfilms gebildet wird. Die hier genannte Elektrode stellt beispielsweise die Kurzschliißbügelelektrodc eines Magnetwiderstandselementes dar. Dieser Elektrodentyp muß mit dem Halbleiterdünnfilm in ohmschem Kontakt stehen und wird gewöhnlich in Form einer mehrere, zwei oder drei dünne Schichten aufweisenden Struktur aus verschiedenen Metallen hergestellt Beispielsweise gewährleistet eine mehrschichtige Elektrode aus verschiedenen Metallen, wie beispielsweise Ni-Cr-Au, Ge-Au, Cu-Au oder Cu-Ag, nicht nur den notwendigen ohmschen Kontakt mit dem Halbleitermaterial des Wandlers, sondern stellt ferner sicher, daß die beim Einsatz des Wandlers leicht stattfindende Elektromigration der Elektrodenmetalle zum Halbleitermaterial verhindert und der Halbleiterdünnfilm beim Lötprozeß geschützt wird. Metallische Werkstoffe wie Ni-Cr oder Cu spielen eine wichtige Rolle bei der Ausbildung des ohmschen Kontaktes, als Verstärkung, als oxidationsverhindernde Sperre und als Schutzschicht gegen die Elektromigration. Bei der vorstehend erwähnten üblichen Herstellung von magnet-elektrischen Wandlern erfordert jedoch die Elektrodenbildung verschiedene komplizierte und umständliche, Naß- und Trockenverfahren einschließende Verfahren, insbesondere erfordert das übliche Elektrodenbildungsverfahren die mehrmalige Anwendung von stromlosen Plattierverfahren, die ein herzustellendes Dünnfilmhalbleiterbauelement nachteilig beeinflussen, da sowohl die Wanderung des Elektrodenmaterials als auch die damit verbundene Wanderung von Hremdstoffen aus der Elektrode zum funktionellen Halbleitermaterial des Wandlers während seiner Herstellung unvermeidlich sind. Die auf diese Weise hergestellten Halbleiterbauelemente sind auf Grund des vorstehend beschriebenen komplizierten Herstellungsverfahrens wenig zuverlässig. Außerdem erhöht eine Anzahl der erforderlichen Herstellungsstufen die Herstellungskosten.
Aus der DE-OS 25 34 414 ist ein magnetempfindliches Halbleiterbauelement mit einem schichtförmigen Halbleiterkörper aus InSb bekannt der mit Anschluß- und Kurzschlußelektroden in ohmschem Kontakt verbunden ist. Der Halbleiterkörper w>id hierbei durch eine Wärmebehandlung der übereinanderliegenden Sb-Schichtund In-Schicht gebildet
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art die Elektroden so auszubilden, daß sie nicht aus mehreren Schichten bestehen, daß jedoch der bei mehrschichtigen Elektroden erzielte gute ohmsche Kontakt in gleicher Weise gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektroden aus Teilen des Halbleiterkörpers bestehen, bei denen der Festphasenzustand des Halbleitermaterials durch Beschüß mit energiereicher Strahlung so verändert ist, daß eine Änderung seiner Energiebandstruktur erfolgt und das Halbleitermaterial hierdurch in einen Leiter umgewandelt ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es wurde gefunden, daß durch Einstrahlung einer geeigneten Menge von intensivem Licht auf die Oberfläche eines Dünnfilms aus Verbindungs-Halbleitermaterialien von Elementen der Gruppen III bis V das Verbindungs-Halbleitermaterial eine bleibende Veränderung seines Festphasenzustandes im bestrahlten Bereich erfährt, wodurch eine Änderung der Energiebandstruktur des Halbleitermaterials hervorgerufen wird Der Widerstand des bestrahlten Teils wird erheblich verringert, wodurch er eine Metallen entsprechende hohe Leitfähigkeit aufweist, während der
unbelichtete Teil die Halbleitereigenschaften bewahrt Außerdem wird an den Grenzflächen zwischen den bestrahlten und unbestrahlten Teilen ein ausgezeichneter ohmscher Kontakt geschaffen. Als energiereiche Strahlung kann die intensive pulsierende Strahlung aus einer Xenon-Entladungslampe dienen. Durch die Änderung des Festphasenzustandes des Halbleitermaterials im belichteten Bereich geht dieses in den Legierungszustand oder amorphen Zustand über, wodurch der spezifische Widerstand verringert wird. Die Möglichkeit, den belichteten Bereich in ein im wesentlichen leitfähiges Material umzuwandeln, ist besonders stark bei einem Yerbindungs-Halbleitermaterial in Form eines Dünnfilms. Selbst im Inneren des Verbindungs-Halbleitermaterials kann ein solcher leitfähiger Teil ausgebildet werden, der guten ohmschen Kontakt mit einem unbelichteten Teil bildet
Es v/ird angenommen, daß die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Halbleitermaterial darauf zurückzuführen ist daß das Verbindungs-Halbleitermaterial seine ursprünglichen und inhärenten Eigenschaften verliert wenn es mit energiereichec Strahlung oder energiereichen Teilchen unter Schädigung des Kristallgitters bestrahlt und in den Legierungszustand oder amorphen Zustand überführt wird. Die Bildung eines ohmschen Kontaktes zwischen dem nichtbestrahlten Halbleiterteil und dem bestrahlten leitfähigen Teil ist von großem Interesse und gleichzeitig wichtig für die praktische Verwirklichung der Elektrodenstruktur des Halbleiterbauelementes.
Bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ist es nicht notwendig, das übliche mehrschichtige Elektrodenmetall zu verwenden, das den ohmschen Kontakt zu dem Halbleiterkörper des Halbleiterbauelementes herstellt Daher ist das stromlose Plattieren zur Abscheidung des Elektrodenmetalls für den ohmschen Kontakt nicht erforderlich. Die Verschlechterung der Leistungsfähigkeit des Halbleiterbauelementes, die durch die Verunreinigung infolge der Wanderung von Verunreinigungen au* den Elektroden zum Halbleitermaterial während der stromlosen Plattierung und durch die Wanderung oder Schädigung beim Verdrahten verursacht würde, wird somit weitgehend ausgeschaltet
Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauelement ein solches stromloses Plattieren, das zur Ausbildung der üblichen Mehrscüchtenstruktur der Elektroden mehrmals durchgeführt wird, durch Bildung der Elektroden durch einmalige Energiebestrahlung überflüssig, wodurch das Elektrodenherstellungsverfahren vereinfacht wird un,J die Beseitigung von verunreinigten Plattierungsabfail entfällt. Durch die Erfindung wird demgemäß ein Halbleiterbauelement mit äußerst zuverlässiger Elektrodenstruktur verfügbar, das sich zur Massenproduktion bei minimalem Anfall von Ausschußprodukten eignet
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines als Verbindungs-Halbleitermaterial-Magnetwiderstandseiement mit Kurzschlußbügelelektroden ausgebildeten Ausführungsbeispiels;
F i g. 2 ist eine Schnittansicht einer modifizierten Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Elementes mit Elektroden für den äußeren Anschluß;
F i g. 3A und 3B sind schematische Darstellungen, die die Herstellungsstut'en des in Fig. 2 dargestellten Elementes veranschaulichen;
F i g. 4 ist eine Draufsicht auf ein als Verbindungs-
Halbleitermaterial-Hall-Element ausgebildetes Ausführungsbeispiel;
Fig.5 ist eine Schnittansicht von Fig.4 längs der Linie V-V;
F i g. 6 bis F i g, 10 sind Schnittansichten von magnetelektrischen Wandlern, die verschiedene Modifikationen der Verbindung zwischen äußeren Anschlußelek· troden und Zuleitungen veranschaulichen;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines als Solarzelle ίο ausgebildeten Ausführungsbeispiels.
In F i g. 1 ist im Schnitt ein Magnetwiderstandselement dargestellt Hierbei ist ein Verbindungs-Halbleitermaterial-Dünnfilm 2 auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats 1 unter Bildung eines magnetfeldempfindlichen Teils des Elementes aufgebracht Die Bereiche 3 im Dünnfilmhalbleitermaterial 2 entsprechen Schichten, die infolge der Änderung des Festphasenzustandes des Dünnfilmhalbleitermaterialf 2 unter der Einwirkung von Energiestrahlung in leitfähiges Material umgewandelt wurden. Die Bereiche 3 bilden somit streifenförmige Kurzschlußbügeiüektroden. Diese Kurzschlußbügelelektroden 3 grenzen an Halbleiterbereiche 2a und 26 an und stehen mit diesen in ohmschem Kontakt Anschlußelektroden 4a und 46 aus metallischem Werkstoff sind auf der Oberfläche der Halbleiter- bereiciie 2a in ohmschem Kontakt damit angeordnet und die Kurzschlußbügelelektroden 3 sind zwischen ihnen eingefügt Die Anschlußelektroden 4a und 4b bilden Verbindungsstellen für Anschlußkontakte. Die äußeren Anschlußelektroden in F i g. 1 können auf die in F i g. 2 dargestellte Weise modifiziert werden. Im einzelnen besteht diese Modifikation darin, daß anstelle der den äußeren Anschluß bildenden, auf die Oberfläche der Bereiche 2a des Halbleiterdünnfilms aufgebrachten Kontaktmetalle nunmehr Anschlußelektroden Sa und 56 gebildet sind, die durch Umwandlung des Halbleiterdünnfilms 2 in leitfähiges Material an den entsprechenden Bereichen gleichzeitig mit der Bildung der Kurzschlußbügelelektroden 3 gebildet worden sind. Die Elektroden 5a und 5b sind somit von dotierenden Fr«"mdstoffen freie, in Festphase umgewandelte leitfähige Bereiche entsprechend den Kurzschlußbügelelektroden 3 und grenzen an die Halbleiterbereinhe 2b unter ohmschem Kontakt mit diesen an.
Unter Bezugnahme auf F i g. 3A und F i g. 3B v/ird nun die Herstellung des in Fig.2 dargestellten Magnetwiderstandselementes beschrieben.
Es wird eine üblicherweise für diese Art von Bauelement dienende Isolierplatte oder ein Dielektrikum 1 verwendet. Die Platte 1 wird zunächst vorbereitet indem der Halbleiterdünnfilm 2 auf eine Seite der Platte aufgebracht oder mit ihr verklebt wild. Eine Maske 20 mit einem Muster, das einer gewünschton Elektrodenform entspricht, wird dann auf die Platte in enger Berührung damit gelegt (F i g. 3A).
Anschließend wird der auf die Platte 1 aufgebrachte Halbleiterfilm durch die Maske 20 hindurch mit energiereicher Strahlung aus einer nicht dargestellten Energiequelle, beispielsweise einer Xenon-Entladungslampe, bestrahlt wie durch die Pfeile in Fig.3 angedeutet. Als Folge ändern Teile oder Bereiche des Halbleiterdünnfilms 2, die der energiereichen Strahlung ausgesetzt worden sind, ihren Festphasenzustand und werden leitfähig. Diese Bereiche bilden die Elektroden 3, 5a ur;:l 5b. ϋ·ι Bereiche 2b des nicht der Energiestrahlung ausgesetzten Halbleiterdünnfilms bleiben in ihren ursprünglichen Eigenschaften unverändert. Als Alternative zur Belichtung mit der Xenon-Ent-
ladungslampe kann der Halbleiterdünnfilni mit einem tnergiestrahl abgetastet werden.
Das Magnetwiderstandselement kann beispielsweise ein gewöhnlicher Magnetwiderstand, ein Dreipolmagnetwiderstand und ein Corbino-Scheibenelement sein. Die Kurzschlußbügelelektrode eignet sich zur Steue rung der Charakteristiken des Magnetwiderstandselementes und ist innerhalb des magnetempfindlichen Teils des Elementes angeordnet. Form, Lage, Größe und Dicke (Tiefe) der Kurzschlußbügelelektrode werden zweckmäßig in Abhängigkeit von der Art des Elementes und seinen Charakteristiken bestimmt. Im allgemeinen wird angestrebt, die Magnetfeldempfindlichkeit durch Verwendung einer Bandelektrode mit ohmschem Kontakt als Kurzschlußbügelelektrode zu verbessern. Als Alternative kann die Kurzschlußbügelelektrode verschiedene Formen annehmen, beispielsweise die Form eines Schlitzes, einer gekrümmten Linie, einer gefalteten Linie oder einer geschlossenen Kurve.
Ein weiteres typisches Beispiel eines magnet-eiektrischen Wandlers ist ein Halbleiter-Hall-Element mit gitterartigem Muster. Ein solches Element, wie es in F i g. 4 und F i g. 5 dargestellt ist, weist eine Isolierplatte
11 und einen darauf aufgebrachten Halbleiterdünnfilm
12 auf. Teile des Dünnfilms, d. h. energiebestrahlte oder belichtete Bereiche, die hierdurch leitfähig gemacht wurden, bilden Elektroden 16a, 166,17a und 176, die an den Enden des Gitters mit ohmschem Kontakt dazu anstoßen. Diese Elektroden sind nicht mit Fremdstoffen dotiert. Ein unbelichteter Bereich 12a bildet einen stromführenden Bereich, d. h. einen magnetfeldempfindlichen Bereich. Diese Elektroden dienen als äußere Anschlußelektroden, wobei die Elektroden 16a und 166 als Steuerstromelektroden dienen, während die Elektroden 17a und 176 Hall-Spannungsausgangselektroden sind.
Der Halbleiterkörper eines als magnet-elektrischer Wandler ausgebildeten Halbleiterbauelementes wird vorzugsweise als Dünnfilm ausgebildet und kann alle Arten von Verbindungs-Halbleitermaterialien umfassen, die üblicherweise für den gleichen Zweck verwendet werden. Vorzugsweise kommen Halbleitermaterialien in Frage, die hauptsächlich Elemente der Gruppen III und V des Periodischen Systems enthalten, beispielsweise InSb, InAs. InP, InN, GaP, GaAs. GaSb, GaN. AIAs, AISb, AIP, AIN, BSb, BAs. BN, InGaSb, InSbSn, InSb-NiSb, GaAsP, GaAIAs und InGaP.
Die als Dünnfilm ausgebildete Halbleiterschicht hat. wie bei magnet-elektrischen Wandlern üblich, eine Dicke von 0,1 bis ΙΟΟμητ Diese Halbleiterschichten können durch LäDpen oder Polieren von Einkristallen erhalten werden, können polykristallin sein, können aus eutektischen Verbindungs-Halbleitermaterialien bestehen und können durch Aufdampfen, Ionenplattieren oder Zerstäuben und durch Wachsen in der Flüssigoder Dampfphase hergestellt sein.
Die Bedingungen der Energiebestrahlung zur Bildung der Elektroden werden vorzugsweise so gewählt daß der leitfähig gemachte Teil eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die wenigstens das lOfache der Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers beträgt Als allgemein verfügbare Strahlungsquellen für energiereiche Strahlung können außer der vorstehend im Zusammenhang mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen genannten Xenon-Entladungslampen, Laserstrahlen, Elektronenstrahlen verwendet werden, doch erfordern diese Strahlen nachteiligerweise komplizierte und teure Bestrahlungsvorrichtungen.
Für die Dosis der Energiestrahlung gibt es einen optimalen Bereich, der von der Art, Oberflächenbeschaffenheit, Dicke und physikalischen Festigkeit der Halbleiterschicht, der Geometrie des leitfähig gemachten Bereiches und der Festigkeit der Unterlage abhängt. Mit einer Energiemenge unter dem optimalen Bereich wird die Halbleiterschicht nicht leitfähig gemacht, während bei einer den optimalen Bereich übersteigenden Energiemenge die ihr ausgesetzte Schicht geschädigt wird. Die Energiestrahlungsmenge, die zur Umwandlung der Schicht in einen Leiter notwendig ist. hängt von dem Produkt aus Energieintensität und Bestrahlungszeit b. Demgemäß kann die Strahlungsenergiedosis durch Einstellung der Energieintensität ti und/oder der Bestrahlungszeit geregelt werden Auf dieses Basis ist es möglich, den Halbleiterdünnfilm bis zu einer gewissen Tiefe von der Oberfläche aus leitfähig zu machen. Um eine Elektrode in Form eines feinen Musters zu bilden, wird vorzugsweise die Energieinten-JO sitat erhöht und gleichzeitig die BeMraniutigS/.eii verkürzt Kurz gesagt ist eine Art der Energieeinwirkung erforderlich, bei der eine Beschädigung der Unterlage verhindert wird, während der bestrahlte Teil der Halbleiterschicht augenblicklich geschmolzen wird. _'5 ohne daß die Temperatur im unbestrahlten umgebenden Bereich ansteigt.
Da die Bedingungsparanieter, die den optimalen
Wert oder Bereich der Energiedosis bestimmen, von Fall zu Fall ermittelt werden können, wird der Wert oder Bereich im einzelnen Fall durch einen Versuch unter den entsprechenden Bedingungen ermittelt.
Wie ein Vergleich von Fig. 1 mit Fig. 2 zeigt, kann die Musterbildung für verschiedene Elektroden in bekannter Weise leicht durch Verwendung von Masken J5 oder durch Anwendung der Strahlabtasttechnik erreicht werden. Die äußeren Zuleitungen können mit den Anschlußelektroden beispielsweise durch Löten, Drahtverbindung, wie üblich, verbunden werden. Vorzugsweise werden zur elektrischen Verbindung der äußeren Zuleitungen leitfähige Polymerklebcr verwendet, die bei niedrigen Temperaturen aktiviert werden. Diese leitfähigen Polymerkleber sind als leitfähiee Harzpasten im Handel erhältlich oder können, falls gewünscht, als leitfähiee Harze selbst hergestellt werden. Zur Herstellung eines solchen leitfähigen Harzes wird ein feines Metallpulver, beispielsweise ein Silber-, Gold-, Kupfer-. Nickel- oder Palladiumpulver mit einem Bindemittel, beispielsweise einem Epoxyharz, Polyamidimidharz oder Acrylharz gemischt. Das erhaltene Gemisch ist so leitfähig.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis Fig. 10 werden nachstehend Ausführungsformen des Aufbaus der äußeren Zuleitungen beschrieben.
F i g. 6 zeigt im Schnitt eine Harzformpackung, die ein Hall-Element umschließt Eir.e Halbleiterschicht 21, die auf einer Isolierplatte 25 aufgebracht ist, weist durch Strahlung leitfähig gemachte Bereiche 22a und 226 auf, die von dotierenden Fremdstoffen frei sind. Die Bereiche 22a und 226 stellen äußere Anschlußelektroden dar, während ein nicht umgewandelter, d. h. nicht der Energiestrahlung ausgesetzter Bereich 21a der Halbleiterschicht 21 einen magnetfeldempfindlichen Bereich darstellt Die äußeren Zuleitungen 23a und 236 werden mit den Elektroden 22a bzw. 226 in innigem Kontakt gehalten und durch leitfähige Polymerkleber 24a und 246 fest verbunden. Die HaJbleiterschicht 21 ist normalerweise dünn und wird von der Unterlage 25 getragen. Die Außenseite der Halbieiterschicht 21, die
mit der Oberfläche der Unterlage 25 nicht in Berührung ist. ist empfindlich gegen Staub in der Umgebung oder Verkratzen und wird beschädigt, wenn sie nicht bedeckt ist. Demgemäß wird eine Schutzschicht verwendet, um die Außenfläche wie bei gewöhnlichen Halbleiterbau- ·> elementen zu bedecken. Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist das Hall-Element als ganzes in Epoxyharz 26 eingeschlossen.
F ι %. 7 zeigt im Schnitt eine Harzformpackung, die ein Magnetwiderstandselement umschließt. Zusätzlich zu den durch Strahlung umgewandelten Litfähigen äußeren Anschlußelcklroden 22a und 22b für die Zuleitungen sind in der Halbleiterschicht 21 ähnliche leitfähige Bereiche, die Kurzschlußbügelelektroden 27 bilden, vorgesehen. Die Anschlüsse der Zuleitungen sind ähnlich denen von F i g. 6.
Fig. 8 zeigt eine Modifikation der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform, bei der eine Isolierplatte 25. eine darauf aufgebrachte Halbleiterschicht 21 und durch Strahlung leitfähig gemachte Elektroden 22a und 226 in ein umschließendes Formteil 29 eingebettet sind. Leiterfilme 28a und 286 sind mit den Elektroden 22a bzw. 22b durch leitfähige Polymerschichten 24a und 24b verbunden. Die Elektronen sind zusammen mit den Anschlüssen und der Halbleiterschicht von einer Schutzfolie 30 bedeckt.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des in Fig. 6 dargestellten Elementes, wobei ein Halbleiterdünnfilm 21, durch Strahlung leitfähig gemachte Anschlußelektroden 22a und 22i>. Zuleitungen 23a und 23b die mit den vorgenannten Elektroden verbunden sind, und leitfähige Polymerfilme 24a und 24b in ähnlicher Weise wie in F i g. 6 ausgebildet sind, wobei jedoch eine Isolierschicht 31 zwischen der Unterlage 25 und der Halbleiterschicht 21 eingefügt ist. Diese Isolierschicht 31 erleichtert nicht nur die ständige Isolierung des Halbleiterdünnfilms 21 von der Unterlage, sondern dient auch als Schutzschicht gegen Wanderung v>n Fremdstoff™ aus der Unterlage zum llalbleiterdünnfilm. Dies wird später genauer beschriebon.
Die Magnetfeldempfir.dlichkeit des in F i g. 10 dargestellten magnet-elektrischen Wandlers ist durch Konzentration des Magnetfelde.1, gesteigert. Zu diesem Zweck wird ein Bauteil 32 aus ferromagnetischem <5 Material mit der Oberfläche eines Halbleiterdünnfüms 21 beispielsweise durch einen K U bstoff 33 verklebt. Die Unterlage 25 besteht ebenfalls aus ferromagnetischem Material. Der in dieser Weise ausgebildete Wandler ist von einem geformten Harz 34 umschlossen. Die Unterlage 25 kann ebenso wie bei der Modifikation gemäß Fig.9 aus nicht-magnetischem Werkstoff bestehen.
Das Bauteil 32 sowie die Unterlage bestehen vorzugsweise aus ferromagnetischem Material mit großer Magnetflußsättigungsdichte, beispielsweise reinem Eisen, Permalloy oder Ferrit Das Bauteil kann die Form einer rechtwinkligen Platte, einer Scheibe oder Säule haben und nach Bedarf demensioniert werden. Im allgemeinen wird eine symmetrische Form bevorzugt, da diese lineare Magnetfeldkonzentration aufweist Die Elektroden sind ähnlich denen von F i g. 6, Fig 7 oder Fig. 9.
Wenn die Unterlage 25 nicht magnetisch sein soll, kann sie aus einem Metallblech hergestellt werden, dessen Oberfläche einer isoiierbehandiung unterworfen oder mit Glas, Keramik oder Saphir beschichtet worden ist Für die Isolierbehandlung und Ausschaltung der Fremdstoffwanderung in den I lalbleiterdünnfilm ist es zweckmäßig, die Oberfläche der Unterlage mit einem Überzug zu versehen, der durch Auftrag eines Polymerisats, Kathodenzerstäubung, Vakuumbedampfung oder lonenplattierung aufgebracht wird.
Fig. 11 zeigt als Beispiel eine Solarzelle. Die Solarzelle weist eine p-leitende Halbleiterschicht 40 und eine η-leitende Halbleiterschicht 41 auf, die so angeordnet ist, daß ein pn-Übergang mit der Schicht 40 an ihrer Grenzfläche gebildet wird. Eine Elektrode 42 ist auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 41 angeordnet. Die Elektrode 42 wird gebildet, indem ein Teil des Halbleitermaterials der Schicht 41 durch Bestrahlen mit intensivem Licht in einen Leiter überführt wird. Die andere Elektrode 43 von der Art eines durchlässigen Gitters ist auf die Halbleitcschicht 40 aufgebracht und stellt die Lichtaufnahmefläche für die Zelle dar. Leitungsdrähte 45a und 45£> sind mit der transparenten Elektrode 43 bzw. mil der durch Strahlung leitfähig gemachten Elektrode 42 verbunden. Die Zelle ist zur Vervollständigung vom Formharz 46 umschlossen.
Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung kann beispielsweise auch eine Fotodiode sein.
Die folgenden Beispiele I und 2 beschreiben die Herstellung von Magnetwiderstandselementen gemäß dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Beispiel I
Eine InSb-Schicht mit einer Elektronenbeweglichkeit von 20 000 cmVV.s, 1 μτη Dicke, 4 mm Länge und 0,4 mm Breite wurde auf einem Ferritsubstrat von 0,5 mm Dicke, 2 mm Breite und 5 mm Länge gebildet. Anschließend wurde eine Cr-Maske, die durch Aufdampfen von Chrom auf eine Glasplatte hergestellt worden war, oder eine Maske, die durch Aufdampfen von Silber auf eine Polymerfolie hergestellt worden war, auf die InSb-Schicht in innigem Kontakt damit gelegt, worauf intensives Licht mit einer Impulsbreite von 100 μ · s aus einer Xenon-Entladungslampe als Strahlungsquelle, die über der Maske angeordnet war, auf die InSb-Schicht unter Normaldruck bei Raumtemperatur eingestrahlt wurde. Die Xenon-Entladungslampe hatte eine Nenn-Eangangsspannung von 3000 V und eine Mindest-Entladungsimpulsbreite von 50 μ · s. In dieser Weise wurden 30 Kurzschlußbügelelektroden 3 mit einer Breite von je 50 μπι und einem Abstand von jeweils 50 μιτι sowie Anschlußelektroden 5a und 5b mit einer Breite von je 0,4 mm und einer Länge von 0,5 mm, die. in Längsrichtung gesehen, an den gegenüberliegenden Enden der InSb-Schicht lagen, wie in Fig.2 dargestellt, gleichzeitig und augenblicklich durch die Liehtcnergiestrahlung au.«, der Xenon-Entladungslampe gebildet, ohne daß Dotierung mit Fremdstoffen zu Hilfe genommen wurde. Die Bestrahlung mit der Xenon-Entladungslampe unterlag keinen besonderen Bedingungen, so daß sie unter Normaldruck bei Raumtemperatur ohne jede Störung vorgenommen wurde. Zuleitungen wurden mit den Anschlußelektroden verbunden, und durch geeignete Einkapselung des in dieser Weise gebildeten Magnetwiderstandselementes auf dem Substrat mit einem Epoxyharz wurde das Bauelement fertiggestellt
Für einen Vergleich des gemäß Beispiel 1 hergestellten Produktes mit einem nach üblichen Verfahren hergestellten Produkt wurden Kurzschlußbügelelektroden und Änschiußeiektroden, insbesondere mehrschichtige Anschlußelektroden, auf die gleiche InSb-Schicht wie in Beispiel 1 durch Plattieren bildmäßig aufgebracht
Durch Anbringen von Zuleitungen an die Anschlußelektroden wurde ein Magnetwiderstandselement nach dem üblichen Verfahren fertiggestellt. Die Kurzschlußbügelelektroden dieses Elementes wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Schablone aufgebracht und waren zweischichtig aus Kupfer und Silber ausgebildet. D>e Doppelschicht hatte eine Dicke von 0,3 μιη. Dieses Produkt wurde mit Epoxyharz eingekapselt. Die Charakteristik und Zuverlässigkeit der beiden Vergleichspiodukte wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 genannt.
Tabelle 1
Widerstands- Temperaturanstieg Feuchtigkeits-,„,, Zyklustest
Produkt gemäß 32
Beispiel 1
Übliches Produkt 28
bis 11 Zyklen
einwandfrei
bis 8 Zyklen
einwandfrei
den Anschlußelektroden versehen und in Epoxyharz eingebettet waren, wurden die Charakteristiken und die Zuverlässigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 genannt.
Tabelle 2 Widerstands
anstieg		 Temperatur-
Feuchtigkeits-
Zyklustest
92
80		 bis zu 12 Zyklen
einwandfrei
bis zu 8 Zyklen
einwandfrei
Produkt gemäß
Beispiel 2
Übliches Produkt
Die Temperatur-Feuchtigkeitstests wurden mit 12stündigem Zyklus bei 6O0C und 95% rchiliver Feuchtigkeit in Kombination und 250C und 60% relativer Feuchtigkeit in Kombination durchgeführt. Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß das Ausführung*- beispiel der Erfindung einen größeren Anstieg des Widerstandes, d. h. einp liöhere Empfindlichkeit und Vj Feuchtigkeitsfestigkeit aufweist als das nach dem
ν üblichen Verfahren hergestellte Bauelement.
Beispiel 2
Ein InSb-Einkristall-Dünnfilm mit einer Elektronenbeweglichkeit von 70 000 cm2/V · s, 4 mm Länge. 0,4 mm Breite und 20 μπι Dicke wurde mit einer Unterlage aus reinem Eisen von 0.5 mm Dicke. 2 mm
'ii. Breite und 5 mm Länge mit Hilfe eines Isolierklebers auf
■0. Basis eines Epoxyharzes verklebt. Anschließend wurde
φ auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise Licht mit einer
!j Impulsbreite von 100 μ · s aus einer Xenon-Entladungs-
H lampe mit einmaliger Belichtung auf den Dünnfilm
P durch eine Chrom-Maske, die durch Aufdampfen von
Chrom auf eine Glasplatte hergestellt worden war. eingestrahlt. In dieser Weise wurden Kurzschlußbüge!- elektroden mit einer Breite von je 50 μιη und einem Abstand von je 50 μπι und Anschlußelektroden mit einer Breite von je 0.4 mm und einer Länge von 0,5 mm. die sich an den gegenüberliegenden Enden des Dünnfilms befanden, gleichzeitig gebildet, wodurch ein Magnetwiderstandselement erhalten wurde.
Zum Vergleich wurden Kurzschlußbügelelektroden und Anschlußelektroden auf dem gleichen InSb-Einkristall-Dünnfilm auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise durch bildmäßiges Plattieren gebildet, wobei ein Magnetwiderstandselement nach üblichem Verfahren erhalten wurde. Die Anschlußelektroden wurden in der gleichen Weise, wie in Beispiel 2 beschrieben, bildmäßig aufgebracht Die aufplattierten Kurzschlußbügelelektroden waren zweischichtig und bestanden aus Kupfer und Silber bei einer Dicke der Doppelschicht von OJ um.
Für diese Vergleichsprodukte, die mit Zuleitungen an
Die Meßbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1 beschrieben.
Die nachstehenden Pvispiele 3 und 4 beschreiben Jie Herstellung von Hall-Elementen gemäß den in F i g. 4 und F i g. 5 dargestellten Ausfuhrungsbeispielen.
Beispiel 3
Auf eine quadratische Ferritunterlage von O.i mm Dicke und 5 mm Kantenlänge wurde ein InSb-Film mit einer Elektronenbeweglichkeit \pn 15 0C0cm:/V ■ s in einem Gittermuster mit elekirodniWdciiden Bereichen 16». 166. 17;nind 176 entsprechend F i g. 4 gebildet.
Anschließend wurde gemäß Beispiel 1 eine Chrom-Maske auf den InSb-FiIm in engem Kontakt damit
J5 gelegt und Licht aus einer Xenon-Entladungslampe durch die Chrom-Maske auf den Film eingestrahlt. Die Chrom-Maske war so beschaffen, daß die Elektrodenbildungsbereiche frei lagen und belichtet wurden. Der InSb-FiIm wurde mit dem Licht der Xenon-Entladungslampe an seinen Elektrodenbildungsbereichen belichtet, wobei diese Bereiche >n leitendes Material überführt wurden, d. h. nach der Belichtung verlor die Halbleiterschicht an den Elektrodenbildungsbereicnen 16a, 166. 17;) und 17b die Halblcitereigenschaften und zeigte hohe elektrische Leitfähigkeit. Ein magnetfeldempfindlicher, den Steuerstrom fühlender Teil 12a wurde in einer Breite von 1.5 mm und einer Länge von 3,0 mm gebildet. Jede Ausgangselektrode hatte eine Breite von 0.3 mm und erstreckte sich von der Mitte jeder Seite des magnetfeldempfindlichen Teils. Die Elektroden 16a. 166 und 17a, 176 hatten einen großen Anschlußbereich, um das Anbringen der äußeren Anschlußleitungen zu erleichtern.
Anschließend wurden die Zuleitungen an die Steuer-Stromelektroden 16a und 166 und die Hall-Spannungsausgangselektroden 17a und 176 durch Löten mit einem In-Sn-Lot angeschlossen, wodurch ein Hall-Element fertiggestellt wurde. Das erhaltene Bauelement wurde in Epoxyharz e-'igebettet.
Das in dieser Weise hergestellte Hall-Element zeigte eine Spannung von 1,2 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA und einem angelegten Magnetfeld von 0. Es zeigte ferner eine hohe Hall-Spannung von 150 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA bei angelegtem Magnetfeld.
Wurde das Produkt dem Temperatur-Feuchtigkeitstest bei 60° C und 95% relativer Feuchtigkeit unterworfen, zeigte es eine um 20% längere Lebensdauer als ein
übliches Vergleichsprodukt der gleichen Konstruktion, das eine durch stromloses Hbttieren aufgebrachte doppelschichtige Elektrode aus Kupfer und Silber aufwies. Cies ist ein Beweis für verbesserte Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb.
Beispiel 4
Auf einem quadratischen Ferritsubstrat von 0,5 mm Dicke und 5 mm Kantenlänge wurde ein InSb-Einkristalldünnfilm mit einer Elektronenbeweglichkeit von 75 000 cmW · s in einem Muster mit elcktrodenbildenden Bereichen, wie sie in F i g. 4 dargestellt sind, gebildet. Der InSb-Dünnfilm wurde mit einer Xenon-Entladungslampe auf die in Beispiel 3 beschriebene Weise selektiv belichtet, wodurch die elektrodenbildenden Bereiche des Hall-Elementes in elektrisch leitfähiges Material umgewandelt wurden. Die Abmessungen des magnetfeldempfindlichen Bereiches 12a und der Steuerstrom- und Hall-Spannungsausgangselektroden waren die gleichen wie in Beispiel 3.
Die Messung der Charakteristik des in dieser Weise hergestellten Hall-Elementes ergab eine Spannung von 0,3 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA und einem angelegten Magnetfeld von 0. Es zeigte ferner eine hohe Hall-Spannung von 50 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA bei angelegtem Magnetfeld. Wenn das Hall-Element der Prüfung bei hoher Temperatur und hoher relativer Feuchtigkeit unterworfen wurde, zeigte es hohe Zuverlässigkeit wie dar gemäß Beispiel 3 hergestellte Element
Beispiel 5
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung einer Modifikation des in F i g. 4 hergestellten Hall-Elementes. Auf einem quadratischen Ferritsubstrat von 0,5 nim Dicke und 5 mm Kantenlänge wurde eine InSb-FiImauflage mit einer Dicke von 1,0 μιπ und einer E'ektr MjenbewegliJ .-.eit von 15 ü00cm2/V · s in einem Gittf.rmuster mit den in Fig.4 dargestellten elektrodenbildenden Bereichen gebildet. Anschli'ßend wurde eine Belichtungsmaske hergestellt, r.dem Silber auf eine Platte aus Polyäthylenglykolterephthalat in einer Dicke von 0,2 μίτι aufgedampft wurde und die entsprechenden
ίο Elektrodenbildungsbereiche des Gittermusters weggeätzt wurden. Die InSb-Filmauflage wurde durch die Belichtungsmaske mit einer Xenon-Entladungslampe auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise belichtet, wobei Steuerstrom- und Hall-Spannungsausgangselektroden
is eines magnetfeldempfindlichen Teils mit den gleichen Abmessungen wie in Beispiel 4 gebildet wurden. An diese Elektroden wurden Zuleitungen mit leitfähiger Harzpaste angeschlossen. Das erhaltene Bauelement wurde im Epoxyharz eingekapselt.
Das in dieser Weise hergestellte Haii-Eiement zeigte eine Spannung von 1,2 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA und einem angelegten Magnetfeld von 0 sowie eine Hall-Spannung von 150 mV bei einem Eingangssteuerstrom von 5 mA und angelegtem f/agnetfeld.
Ein Vergleich von 500 Proben, die gemäß diesem Beispiel hergestellt wurden und deren äußere Leitungen an die Elektroden mit Hilfe eines leitfähigen Polymerisats angeschlossen waren, mit der gleichen Zahl von Proben, die nach dem üblichen Verfahren hergestellt waren, und deren Leitungsanschlüsse durch Löten hergestellt waren, ergab für die erstgenannten Produkte einen Ausschuß von 7% und für die nach dem üblichen Verfahren hergestellten Produkte einen Ausschuß von 32%.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und mit Elektroden, die mit dem Halbleiterkörper in ohmschem Kontakt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 5, 16. 17, 22, 27, 42) aus Teilen des Halbleiterkörpers (2, 12, 21, 40, 41) bestehen, bei denen der Festphasenzustand des Halbleitermate- ι ο rials durch Beschüß mit energiereicher Strahlung so verändert ist, daß eine Änderung seiner Energiebandstruktur erfolgt und das Halbleitermaterial hierdurch in einen Leiter umgewandelt ist
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch ; gekennzeichnet, daß das Material der durch Umwandlung des Halbleitermaterials erzeugten Elektroden im Legierungszustand vorliegt
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der durch Umwamüung des Halbleitermaterials erzeugten Elektroden im amorphen Zustand vorliegt
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5a, 5b; 22a, 226) eine Verbindung mit Zuleitungen bilden.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3; 27) Kurzschlußbügelelektroden bilden.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,5a, 5b; 22a, 2Xb, 27) eine Verbindung mit Zuleitungen und Kurzschlußbüge'elektri Jen bilden.
7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, da? die Elektroden (22a, 220) mit den Zuleitungen (23a, 236) über einen leitfähigen polymeren Klebstoff (24a, 246) verbunden sind.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Halbleiterkörper eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 100 μπι aufweist.
9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 5, 16, 17, 22, 27, 42) an der Oberfläche des Halbleiterkörpers (2,12,21,40,41) angeordnet sind.
10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus 111- bis V-Verbindungshalbleitermaterial besteht.
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper w aus InSb besteht.
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