JPH0758809B2 - オ−ミツク接合装置 - Google Patents
オ−ミツク接合装置Info
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- JPH0758809B2 JPH0758809B2 JP60274390A JP27439085A JPH0758809B2 JP H0758809 B2 JPH0758809 B2 JP H0758809B2 JP 60274390 A JP60274390 A JP 60274390A JP 27439085 A JP27439085 A JP 27439085A JP H0758809 B2 JPH0758809 B2 JP H0758809B2
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- ohmic
- electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、シリコンもしくはゲルマニウム又はその双
方を主成分とするアモルファス半導体を用いて構成さ
れ、しかも耐熱性を必要とされる電子デバイス、例え
ば、アモルファス熱電対素子、高温用アモルファス歪み
センサ等の構成に必要とされるオーミック接合装置に関
する。
方を主成分とするアモルファス半導体を用いて構成さ
れ、しかも耐熱性を必要とされる電子デバイス、例え
ば、アモルファス熱電対素子、高温用アモルファス歪み
センサ等の構成に必要とされるオーミック接合装置に関
する。
ここで、アモルファス半導体とは、液体及び気体を除く
物質であって、しかも結晶学的に３次元周期性を示さな
い半導体をさし、不規則、非晶質状のもので、Ｘ線回折
図形で特定しうる回折ピークを持たない、いわゆる“ア
モルファス半導体”と、微結晶相を含むことにより、Ｘ
線回折図形で特定しうる回折ピークを示す、いわゆる
“微結晶化（別名マイクロクリスタライン:micro−crys
talline）アモルファス半導体”の両方を含むものをい
う。
物質であって、しかも結晶学的に３次元周期性を示さな
い半導体をさし、不規則、非晶質状のもので、Ｘ線回折
図形で特定しうる回折ピークを持たない、いわゆる“ア
モルファス半導体”と、微結晶相を含むことにより、Ｘ
線回折図形で特定しうる回折ピークを示す、いわゆる
“微結晶化（別名マイクロクリスタライン:micro−crys
talline）アモルファス半導体”の両方を含むものをい
う。
プラズマCVD法をはじめ、スパッタ法、光CVD法、ECRプ
ラズマ法等を用いて低温で形成したアモルファス半導体
膜を用いてデバイスを構成する上において、オーミック
性の良好な電極形成は不可欠である。従来、オーミック
用電極としては、I.T.O（Indium Tin Oxide）薄膜やア
ルミニウム（Al）、金（Au）／ニクロム（NiCr）等の金
属薄膜を、アモルファス半導体薄膜上に被着させる方法
が用いられてきた。
ラズマ法等を用いて低温で形成したアモルファス半導体
膜を用いてデバイスを構成する上において、オーミック
性の良好な電極形成は不可欠である。従来、オーミック
用電極としては、I.T.O（Indium Tin Oxide）薄膜やア
ルミニウム（Al）、金（Au）／ニクロム（NiCr）等の金
属薄膜を、アモルファス半導体薄膜上に被着させる方法
が用いられてきた。
アモルファス半導体基板上への金属薄膜等の被着方法と
しては、通常、真空蒸着法やスパッタ法が一般的であ
り、例えば、真空蒸着法を用いて NiCr合金を被着させ、さらに、その上にAuを被着させる
ことにより、オーミック電極を形成する方法が用いられ
てきた。しかしながら、かかる方法により金属薄膜を用
いてオーミック接合装置を形成した場合、高温でオーミ
ック性がそこなわれるという問題があった。例えば、ゲ
ルマニウムを含んだアモルファス半導体にAu/NiCrより
なる金属薄膜を用いてオーミック接合装置を形成した場
合、400℃以上でAuがアモルファス半導体薄膜中に拡散
し、その結果、接合抵抗の変化をもたらす。この変化に
より、接合抵抗の大きさが接合面内で不均一になり、外
部より電圧を印加し、電流を流すと接合面内の局部に電
流が集中し、オーミック接合装置の溶断をもたらすとい
う問題があった。
しては、通常、真空蒸着法やスパッタ法が一般的であ
り、例えば、真空蒸着法を用いて NiCr合金を被着させ、さらに、その上にAuを被着させる
ことにより、オーミック電極を形成する方法が用いられ
てきた。しかしながら、かかる方法により金属薄膜を用
いてオーミック接合装置を形成した場合、高温でオーミ
ック性がそこなわれるという問題があった。例えば、ゲ
ルマニウムを含んだアモルファス半導体にAu/NiCrより
なる金属薄膜を用いてオーミック接合装置を形成した場
合、400℃以上でAuがアモルファス半導体薄膜中に拡散
し、その結果、接合抵抗の変化をもたらす。この変化に
より、接合抵抗の大きさが接合面内で不均一になり、外
部より電圧を印加し、電流を流すと接合面内の局部に電
流が集中し、オーミック接合装置の溶断をもたらすとい
う問題があった。
以上、述べたように、従来の金属薄膜を用いたオーミッ
ク接合装置では、次のような欠点を有する。400℃を越
えた高温にさらされた場合、（１）アモルファス半導体
中にAu、Al等の金属が拡散することにより、オーミック
接合装置の溶断をもたらすこと、（２）抵抗値等の電気
的特性が大きく変化する。その結果、デバイスの信頼性
を著しく低下していたこと。
ク接合装置では、次のような欠点を有する。400℃を越
えた高温にさらされた場合、（１）アモルファス半導体
中にAu、Al等の金属が拡散することにより、オーミック
接合装置の溶断をもたらすこと、（２）抵抗値等の電気
的特性が大きく変化する。その結果、デバイスの信頼性
を著しく低下していたこと。
一般に、アモルファス半導体デバイスの応用は多岐にわ
たるので、高温下における使用や素子内の発熱等により
局所的に高温にさらされることがしばしばある。例え
ば、熱電対素子を電力検出に用いようとした場合、被測
定電力の吸収・発熱により温接点部を形成するオーミッ
ク接合装置においては、400℃以上にさらされることが
しばしばある。そこで、本発明では、高融点金属である
白金（Pt）からなる金属薄膜を用いて、オーミック接合
装置を形成することにより、高温にさらされても特性の
劣化や溶断の生じない良好なオーミック接合装置を提供
するものである。
たるので、高温下における使用や素子内の発熱等により
局所的に高温にさらされることがしばしばある。例え
ば、熱電対素子を電力検出に用いようとした場合、被測
定電力の吸収・発熱により温接点部を形成するオーミッ
ク接合装置においては、400℃以上にさらされることが
しばしばある。そこで、本発明では、高融点金属である
白金（Pt）からなる金属薄膜を用いて、オーミック接合
装置を形成することにより、高温にさらされても特性の
劣化や溶断の生じない良好なオーミック接合装置を提供
するものである。
本発明は、以上述べたように、従来のAl又はAu/NiCrに
代表される金属薄膜とアモルファス半導体とで形成され
るオーミック接合装置の問題点を改善するために高融点
金属であるPtに着目して、良好で安定なオーミック接合
装置を提供するものである。
代表される金属薄膜とアモルファス半導体とで形成され
るオーミック接合装置の問題点を改善するために高融点
金属であるPtに着目して、良好で安定なオーミック接合
装置を提供するものである。
本発明によるオーミック接合装置の目的は、（１）400
℃を越えた高温でも熱拡散現象が起こりにくいようにす
ること、（２）オーミック接合装置が400℃を越えた高
温でも劣化しないようにすること、（３）電極形成が容
易で電気的に良好で安定なオーミック性が得られるよう
にすること、（４）自動車エンジン内の如き高温で利用
しても耐えられること、である。
℃を越えた高温でも熱拡散現象が起こりにくいようにす
ること、（２）オーミック接合装置が400℃を越えた高
温でも劣化しないようにすること、（３）電極形成が容
易で電気的に良好で安定なオーミック性が得られるよう
にすること、（４）自動車エンジン内の如き高温で利用
しても耐えられること、である。
その他、熱電対素子等では異種金属間で生じる熱起電力
を防ぐため対抗用金属薄膜と電極用金属薄膜は同一であ
ることが望まれている。
を防ぐため対抗用金属薄膜と電極用金属薄膜は同一であ
ることが望まれている。
絶縁性基板上に形成したアモルファス半導体と、絶縁性
基板の一部およびアモルファス半導体の一端上に連続的
に設けた一方の金属薄膜電極と、アモルファス半導体の
他端上に設けた他方の金属薄膜電極とからなるオーミッ
ク接合装置において、絶縁性基板の材料として無機質を
用い、さらに、各金属薄膜電極の材料としてPtを用い、
クロム（Cr）薄層を介して絶縁性基板およびアモルファ
ス半導体に接続することにした。Pt薄膜は、電子ビーム
を用いた真空蒸着法により容易に形成されたものを用い
ることができる。
基板の一部およびアモルファス半導体の一端上に連続的
に設けた一方の金属薄膜電極と、アモルファス半導体の
他端上に設けた他方の金属薄膜電極とからなるオーミッ
ク接合装置において、絶縁性基板の材料として無機質を
用い、さらに、各金属薄膜電極の材料としてPtを用い、
クロム（Cr）薄層を介して絶縁性基板およびアモルファ
ス半導体に接続することにした。Pt薄膜は、電子ビーム
を用いた真空蒸着法により容易に形成されたものを用い
ることができる。
Pt/Crは高融点であるばかりか、アモルファス半導体中
に拡散しにくい性質があることが発明者の実験によって
判明している。又、Crを介することによりアモルファス
半導体、無機質材料からなる絶縁性基板に対して付着力
が向上した。したがって、Pt/Crを用いて構成したオー
ミック接合装置を備えたデバイスは経時変化がほとんど
なく、しかも溶断しにくく、なおかつ、耐熱性に優れて
いるので、デバイスの高機能化、高信頼性化が図れる。
に拡散しにくい性質があることが発明者の実験によって
判明している。又、Crを介することによりアモルファス
半導体、無機質材料からなる絶縁性基板に対して付着力
が向上した。したがって、Pt/Crを用いて構成したオー
ミック接合装置を備えたデバイスは経時変化がほとんど
なく、しかも溶断しにくく、なおかつ、耐熱性に優れて
いるので、デバイスの高機能化、高信頼性化が図れる。
本発明によるオーミック接合装置に用いられるアモルフ
ァス半導体薄膜は、通常のプラズマCVD法、熱CVD法、光
CVD法、スパッタ法等で容易に形成できる。例えば、プ
ラズマCVD法とは、シランやゲルマン等の水素化物原料
ガスをプラズマ放電により分解し、低温で加熱された基
板上（例えば600℃以下）にシリコン（Si）又はゲルマ
ニウム（Ge）を主とするアモルファス半導体薄膜を堆積
する方法であり、大面積に均一した良質なものを形成で
きる特徴を有する。原料ガスとしては、水素化物以外に
フッ化シランやフッ化ゲルマニウム等のハロゲン族系フ
ッ化物が用いられる。また、ｐ形やｎ形を制御するた
め、微量のジボラン（B2H6）やホスフィン（PH3）やア
ルシン（AsH3）等の水素化物が添加される。光CVD法で
は、原料ガスの分解に光エネルギーを利用する方法によ
り水銀増感法や直接励起法が一般的に用いられ、イオン
ダメージがないので基板温度が200℃以下でも良好な膜
形成ができる。しかし、堆積速度が遅いこと（〜１Å／
秒以下）と厚い膜形成が困難である（せいぜい数千Åま
で）等の問題点を有する。そこで、この欠点を補足する
意味において、光CVD法はプラズマCVD法と組み合わせて
使用することによりお互いの長所を引き出すことができ
る。
ァス半導体薄膜は、通常のプラズマCVD法、熱CVD法、光
CVD法、スパッタ法等で容易に形成できる。例えば、プ
ラズマCVD法とは、シランやゲルマン等の水素化物原料
ガスをプラズマ放電により分解し、低温で加熱された基
板上（例えば600℃以下）にシリコン（Si）又はゲルマ
ニウム（Ge）を主とするアモルファス半導体薄膜を堆積
する方法であり、大面積に均一した良質なものを形成で
きる特徴を有する。原料ガスとしては、水素化物以外に
フッ化シランやフッ化ゲルマニウム等のハロゲン族系フ
ッ化物が用いられる。また、ｐ形やｎ形を制御するた
め、微量のジボラン（B2H6）やホスフィン（PH3）やア
ルシン（AsH3）等の水素化物が添加される。光CVD法で
は、原料ガスの分解に光エネルギーを利用する方法によ
り水銀増感法や直接励起法が一般的に用いられ、イオン
ダメージがないので基板温度が200℃以下でも良好な膜
形成ができる。しかし、堆積速度が遅いこと（〜１Å／
秒以下）と厚い膜形成が困難である（せいぜい数千Åま
で）等の問題点を有する。そこで、この欠点を補足する
意味において、光CVD法はプラズマCVD法と組み合わせて
使用することによりお互いの長所を引き出すことができ
る。
第１図は本発明によるオーミック接合装置を用いて構成
される熱電対素子の一実施例を示す。第１図（ａ）は平
面図、第１図（ｂ）はＡ、Ｂ点断面を示すＹ−Ｙ′断面
図、第１図（ｃ）は各点の断面を示すＸ−Ｘ′断面図
（説明のため直線状にした図）、第１図（ｄ）はＤ部の
断層を示す断層図である。
される熱電対素子の一実施例を示す。第１図（ａ）は平
面図、第１図（ｂ）はＡ、Ｂ点断面を示すＹ−Ｙ′断面
図、第１図（ｃ）は各点の断面を示すＸ−Ｘ′断面図
（説明のため直線状にした図）、第１図（ｄ）はＤ部の
断層を示す断層図である。
熱電対素子は無機質材料からなる絶縁性基板１と、この
絶縁性基板１上の一部にアモルファス半導体薄膜２を形
成する（X2−X7部分）。アモルファス半導体薄膜２が形
成されていない絶縁性基板１の一部（X7−X8部分）、お
よびアモルファス半導体薄膜２の一端（X4−X7部分）
を、Cr薄層4aを介してPt薄膜電極3aで連続的に被覆す
る。また、アモルファス半導体薄膜２の他端（X2−X3部
分）を、同様にCr薄層4bを介してPt薄膜電極3bで被覆す
る。
絶縁性基板１上の一部にアモルファス半導体薄膜２を形
成する（X2−X7部分）。アモルファス半導体薄膜２が形
成されていない絶縁性基板１の一部（X7−X8部分）、お
よびアモルファス半導体薄膜２の一端（X4−X7部分）
を、Cr薄層4aを介してPt薄膜電極3aで連続的に被覆す
る。また、アモルファス半導体薄膜２の他端（X2−X3部
分）を、同様にCr薄層4bを介してPt薄膜電極3bで被覆す
る。
Ｂ点は、熱電対の一方の取出し電極となり、絶縁性基板
１上にCr薄層4aを介したPt薄膜電極3aからなる。Ａ点
は、熱電対の他方の取出し電極となり、絶縁性基板１上
に形成したアモルファス半導体薄膜２の上にCr薄層4bを
介したPt薄膜電極3bからなる。また、Ａ点、Ｂ点は熱電
対の冷接点を構成する。これに対し、Ｃ点は、熱電対の
温接点を構成し、絶縁性基板１上に形成したアモルファ
ス半導体薄膜２の上にCr薄層4aを介したPt薄膜電極3aか
らなる。
１上にCr薄層4aを介したPt薄膜電極3aからなる。Ａ点
は、熱電対の他方の取出し電極となり、絶縁性基板１上
に形成したアモルファス半導体薄膜２の上にCr薄層4bを
介したPt薄膜電極3bからなる。また、Ａ点、Ｂ点は熱電
対の冷接点を構成する。これに対し、Ｃ点は、熱電対の
温接点を構成し、絶縁性基板１上に形成したアモルファ
ス半導体薄膜２の上にCr薄層4aを介したPt薄膜電極3aか
らなる。
また、第１図（ａ）の矢印方向からみた、Ｄ部の断層図
を、第１図（ｄ）に示す。Ｄ部は、高温下で、電極を構
成する金属の拡散状況を観察する領域であり、アモルフ
ァス半導体薄膜２をまたがるようにCr薄層4aを介してPt
薄膜電極3aが形成されている。第６図（第５図はCr薄層
の除く）の顕微鏡写真の部分を、第１図（ｃ）の破線で
示す。通常、熱電対素子は、検出感度を高めるために温
度差をできるだけ大きくなるように、アモルファス半導
体薄膜２を残して金属薄膜電極３で被覆することが知ら
れている。
を、第１図（ｄ）に示す。Ｄ部は、高温下で、電極を構
成する金属の拡散状況を観察する領域であり、アモルフ
ァス半導体薄膜２をまたがるようにCr薄層4aを介してPt
薄膜電極3aが形成されている。第６図（第５図はCr薄層
の除く）の顕微鏡写真の部分を、第１図（ｃ）の破線で
示す。通常、熱電対素子は、検出感度を高めるために温
度差をできるだけ大きくなるように、アモルファス半導
体薄膜２を残して金属薄膜電極３で被覆することが知ら
れている。
ここで、図示した熱電対素子は、オーミック接合装置の
アモルファス半導体薄膜の膜特性に与える影響を顕示す
る構造の一例であり、他の構造の電子デバイスを用いて
も同様の結果が得られる。絶縁性基板１としては、熱伝
導率が小さく、かつ、電気的絶縁を示すガラス板等の無
機質材料が用いられる。本実施例ではコーニング7059を
用いた場合について示す。アモルファス半導体薄膜２に
はシリコン・ゲルマニウムを主成分とするものを用い
た。また、Pt薄膜電極3a、3bは、超高真空中での電子ビ
ーム蒸着法を用いてPtを堆積した。さらに、Cr薄層4a、
4bは、電子ビーム蒸着法、スパッタ法によりCrを数百Å
堆積した。パターン形成にはホトエッチング法、メタル
マスク法を用いた。
アモルファス半導体薄膜の膜特性に与える影響を顕示す
る構造の一例であり、他の構造の電子デバイスを用いて
も同様の結果が得られる。絶縁性基板１としては、熱伝
導率が小さく、かつ、電気的絶縁を示すガラス板等の無
機質材料が用いられる。本実施例ではコーニング7059を
用いた場合について示す。アモルファス半導体薄膜２に
はシリコン・ゲルマニウムを主成分とするものを用い
た。また、Pt薄膜電極3a、3bは、超高真空中での電子ビ
ーム蒸着法を用いてPtを堆積した。さらに、Cr薄層4a、
4bは、電子ビーム蒸着法、スパッタ法によりCrを数百Å
堆積した。パターン形成にはホトエッチング法、メタル
マスク法を用いた。
第２図は、第１図に示した本発明によるオーミック接合
装置を用いて構成される熱電対素子のオーミック特性を
示すオシロ写真である。オーミック特性の評価の方法と
しては、アモルファス半導体薄膜２の一端を被覆するよ
うに形成されたオーミック接合装置の取り出し電極Ｂ点
と、アモルファス半導体薄膜２の他端を被覆するように
形成されたオーミック接合装置Ａ点との間に流れる電流
の大きさの電圧依存性を調べることにより求めた。第２
図において、横軸は印加電圧を、縦軸は流れる電流の大
きさを示す図から判るように、印加電圧の大きさと、流
れる電流の大きさは正比例している。これにより本発明
によるオーミック接合装置は良好なオーミック特性を示
すことが確認された。
装置を用いて構成される熱電対素子のオーミック特性を
示すオシロ写真である。オーミック特性の評価の方法と
しては、アモルファス半導体薄膜２の一端を被覆するよ
うに形成されたオーミック接合装置の取り出し電極Ｂ点
と、アモルファス半導体薄膜２の他端を被覆するように
形成されたオーミック接合装置Ａ点との間に流れる電流
の大きさの電圧依存性を調べることにより求めた。第２
図において、横軸は印加電圧を、縦軸は流れる電流の大
きさを示す図から判るように、印加電圧の大きさと、流
れる電流の大きさは正比例している。これにより本発明
によるオーミック接合装置は良好なオーミック特性を示
すことが確認された。
第３図は、第１図に示した熱電対素子の抵抗値の熱処理
に伴う変化率を示すものである。熱処理は該熱電対素子
を窒素雰囲気中で３分間高温に保持し、その後室温に戻
す方法を用いた。横軸は、熱処理温度の高さを、また、
縦軸は熱処理に伴う抵抗値の初期値（熱処理前）に対す
る変化率（％）の大きさをそれぞれ示す。第３図におい
て黒丸印は、本発明によるPt/Cr電極を用いて形成した
オーミック接合装置を備えた熱電対素子の抵抗値の変化
率（％）の大きさを、また、白丸印は従来まで最も高温
に耐えるといわれていたAu/NiCr電極を用いて形成した
オーミック接合装置を備えた熱電対素子の抵抗値の変化
率（％）の大きさをそれぞれ示す。Au/NiCr電極を用い
た場合は、500℃以上で熱処理すると、該熱処理に伴い
抵抗値が変化しはじめ、600℃では該抵抗値が急激に減
少する（22％）のに対し、Pt/Cr電極を用いた場合は、6
00℃で該抵抗値が変化しはじめ、その後もゆっくり減少
することが示されている。
に伴う変化率を示すものである。熱処理は該熱電対素子
を窒素雰囲気中で３分間高温に保持し、その後室温に戻
す方法を用いた。横軸は、熱処理温度の高さを、また、
縦軸は熱処理に伴う抵抗値の初期値（熱処理前）に対す
る変化率（％）の大きさをそれぞれ示す。第３図におい
て黒丸印は、本発明によるPt/Cr電極を用いて形成した
オーミック接合装置を備えた熱電対素子の抵抗値の変化
率（％）の大きさを、また、白丸印は従来まで最も高温
に耐えるといわれていたAu/NiCr電極を用いて形成した
オーミック接合装置を備えた熱電対素子の抵抗値の変化
率（％）の大きさをそれぞれ示す。Au/NiCr電極を用い
た場合は、500℃以上で熱処理すると、該熱処理に伴い
抵抗値が変化しはじめ、600℃では該抵抗値が急激に減
少する（22％）のに対し、Pt/Cr電極を用いた場合は、6
00℃で該抵抗値が変化しはじめ、その後もゆっくり減少
することが示されている。
第４図は、第１図に示した熱電対素子を用いて測定した
ゼーベック係数の熱処理に伴う変化率を示す図である。
ゼーベック係数の測定方法としては、第１図中における
アモルファス半導体薄膜２とPt薄膜電極3aとの接合部Ｃ
点を温接点（Ｔ＋ΔＴ）と、取り出し電極部Ａ点、Ｂ点
を冷接点（Ｔ）とし、該温接点と冷接点との間に温度差
を与え、各電極部Ａ点、Ｂ点間に発生する直流電圧の大
きさを、前記温度差で除する方法を用いた。横軸は熱処
理温度の高さを、また、縦軸は熱処理に伴うゼーベック
係数の初期値（熱処理前）に対する変化率（％）の大き
さをそれぞれ示す。第４図において、黒丸印は本発明に
よるPt/Cr電極を用いて形成したオーミック接合装置を
備えた熱電対素子のゼーベック係数の変化率（％）の大
きさを、また、白丸印は、従来のAu/NiCr電極を用いて
形成したオーミック接合装置を備えた熱電対素子のゼー
ベック係数の変化率（％）の大きさをそれぞれ示す。Au
/NiCr電極を用いた場合は、熱処理温度が400℃以上でゼ
ーベック係数が変化しはじめ、熱処理温度が500℃、600
℃と高くなるに従って変化率が約20％、40％と急激に増
大する。一方、Pt/Cr電極を用いた場合は、熱処理温度
が900℃まで、ほとんど変化しないことが示されてい
る。
ゼーベック係数の熱処理に伴う変化率を示す図である。
ゼーベック係数の測定方法としては、第１図中における
アモルファス半導体薄膜２とPt薄膜電極3aとの接合部Ｃ
点を温接点（Ｔ＋ΔＴ）と、取り出し電極部Ａ点、Ｂ点
を冷接点（Ｔ）とし、該温接点と冷接点との間に温度差
を与え、各電極部Ａ点、Ｂ点間に発生する直流電圧の大
きさを、前記温度差で除する方法を用いた。横軸は熱処
理温度の高さを、また、縦軸は熱処理に伴うゼーベック
係数の初期値（熱処理前）に対する変化率（％）の大き
さをそれぞれ示す。第４図において、黒丸印は本発明に
よるPt/Cr電極を用いて形成したオーミック接合装置を
備えた熱電対素子のゼーベック係数の変化率（％）の大
きさを、また、白丸印は、従来のAu/NiCr電極を用いて
形成したオーミック接合装置を備えた熱電対素子のゼー
ベック係数の変化率（％）の大きさをそれぞれ示す。Au
/NiCr電極を用いた場合は、熱処理温度が400℃以上でゼ
ーベック係数が変化しはじめ、熱処理温度が500℃、600
℃と高くなるに従って変化率が約20％、40％と急激に増
大する。一方、Pt/Cr電極を用いた場合は、熱処理温度
が900℃まで、ほとんど変化しないことが示されてい
る。
以上の実験結果で示されたオーミック接合装置における
電極材料の違いによる熱処理に伴う抵抗値およびゼーベ
ック係数の各変化率（％）の大きさの違いは、電極材料
のアモルファス半導体薄膜中への拡散係数の差異による
ことが拡散現象を顕微鏡で観察することにより確認する
ことができた。
電極材料の違いによる熱処理に伴う抵抗値およびゼーベ
ック係数の各変化率（％）の大きさの違いは、電極材料
のアモルファス半導体薄膜中への拡散係数の差異による
ことが拡散現象を顕微鏡で観察することにより確認する
ことができた。
第５図および第６図は、第１図（Ｃ）に示した熱電対素
子におけるＤ部のガラス基板１の裏側より眺めた顕微鏡
拡大写真を示す。第５図は、電極材料に従来のAu/NiCr
金属薄膜を用いて400℃で熱処理した後の状態を、又、
第６図は、電極材料に本発明のPt/Cr金属薄膜を用いて6
00℃で熱処理した後の状態をそれぞれ撮影したものであ
る。図中、12、16はシリコン・ゲルマニウム薄膜、13は
Au/NiCr金属薄膜、14はAuがシリコン・ゲルマニウム薄
膜中に拡散した部分を、15、18はガラス基板、17はPt/C
r金属薄膜をそれぞれ示す。第５図の写真より明らかな
ように、Au/NiCr金属薄膜を用いた場合には、400℃の熱
処理でAuがシリコン・ゲルマニウム薄膜中に拡散するこ
とが判る。図中、拡散部が帯状になっているのは、Auの
拡散がNiCrにより阻止され、シリコン・ゲルマニウム薄
膜とAu薄膜が近接している周囲でのみ生じるためであ
る。一方、第６図の顕微鏡写真は、Pt/Cr金属薄膜を用
いた場合であり、600℃の熱処理を行っても拡散は生じ
ていないことを示している。
子におけるＤ部のガラス基板１の裏側より眺めた顕微鏡
拡大写真を示す。第５図は、電極材料に従来のAu/NiCr
金属薄膜を用いて400℃で熱処理した後の状態を、又、
第６図は、電極材料に本発明のPt/Cr金属薄膜を用いて6
00℃で熱処理した後の状態をそれぞれ撮影したものであ
る。図中、12、16はシリコン・ゲルマニウム薄膜、13は
Au/NiCr金属薄膜、14はAuがシリコン・ゲルマニウム薄
膜中に拡散した部分を、15、18はガラス基板、17はPt/C
r金属薄膜をそれぞれ示す。第５図の写真より明らかな
ように、Au/NiCr金属薄膜を用いた場合には、400℃の熱
処理でAuがシリコン・ゲルマニウム薄膜中に拡散するこ
とが判る。図中、拡散部が帯状になっているのは、Auの
拡散がNiCrにより阻止され、シリコン・ゲルマニウム薄
膜とAu薄膜が近接している周囲でのみ生じるためであ
る。一方、第６図の顕微鏡写真は、Pt/Cr金属薄膜を用
いた場合であり、600℃の熱処理を行っても拡散は生じ
ていないことを示している。
以上、述べたことから、熱処理による抵抗値およびゼー
ベック係数の変化をもたらす要因としては、Auがシリコ
ン・ゲルマニウム薄膜中に拡散することであることが示
された。従って、耐熱性に優れ、かつ素子特性の変化の
ないオーミック接合装置用金属薄膜材料としては、高融
点金属で、しかもアモルファス半導体中への拡散係数が
小さいPtがよいことが確認できた。
ベック係数の変化をもたらす要因としては、Auがシリコ
ン・ゲルマニウム薄膜中に拡散することであることが示
された。従って、耐熱性に優れ、かつ素子特性の変化の
ないオーミック接合装置用金属薄膜材料としては、高融
点金属で、しかもアモルファス半導体中への拡散係数が
小さいPtがよいことが確認できた。
以上、アモルファス半導体薄膜としてシリコン・ゲルマ
ニウム薄膜を、金属薄膜としてPt/Crを用いた場合につ
いて、耐熱性の向上、信頼性の向上が図れることを詳述
したが、アモルファス半導体薄膜としては、アモルファ
スシリコン、アモルファスゲルマニウム、アモルファス
シリコン・カーバイド等の各アモルファス半導体におい
てPt/Cr高融点金属薄膜を用いてオーミック接合装置を
形成することにより、アモルファスデバイスの耐熱性の
向上、信頼性の向上を得ることができた。
ニウム薄膜を、金属薄膜としてPt/Crを用いた場合につ
いて、耐熱性の向上、信頼性の向上が図れることを詳述
したが、アモルファス半導体薄膜としては、アモルファ
スシリコン、アモルファスゲルマニウム、アモルファス
シリコン・カーバイド等の各アモルファス半導体におい
てPt/Cr高融点金属薄膜を用いてオーミック接合装置を
形成することにより、アモルファスデバイスの耐熱性の
向上、信頼性の向上を得ることができた。
本発明によるアモルファス半導体デバイスの耐熱性の向
上および信頼性の向上により、従来、アモルファス半導
体デバイスの用途が限られていたのを拡張することがで
きた。特に、耐熱性熱電対素子や、自動車エンジン周囲
等の環境条件が厳しい条件での使用に耐えるアモルファ
スセンサを作成することができた。
上および信頼性の向上により、従来、アモルファス半導
体デバイスの用途が限られていたのを拡張することがで
きた。特に、耐熱性熱電対素子や、自動車エンジン周囲
等の環境条件が厳しい条件での使用に耐えるアモルファ
スセンサを作成することができた。
（１） 金属材料として高融点金属からなるPt/Cr金属
薄膜を用いてオーミック接合装置を形成したので、従来
不可能といわれていた400℃を越え600℃以下の高温にお
いても、拡散や共晶等による劣化のない。シリコンもし
くはゲルマニウムまたはその双方を主成分とするアモル
ファス半導体薄膜用オーミック接合装置を実現できた。
薄膜を用いてオーミック接合装置を形成したので、従来
不可能といわれていた400℃を越え600℃以下の高温にお
いても、拡散や共晶等による劣化のない。シリコンもし
くはゲルマニウムまたはその双方を主成分とするアモル
ファス半導体薄膜用オーミック接合装置を実現できた。
（２） 耐熱性に優れ、かつ劣化の少ないオーミック接
合装置を用いることにより、高信頼性アモルファスデバ
イス、特に耐熱性熱電対素子を実現できた。
合装置を用いることにより、高信頼性アモルファスデバ
イス、特に耐熱性熱電対素子を実現できた。
（３） 耐熱性に優れ、かつ劣化の少ないオーミック接
合装置を用いることにより、悪環境下でも使用できるア
モルファスセンサを実現できた。
合装置を用いることにより、悪環境下でも使用できるア
モルファスセンサを実現できた。
（４） Cr薄層は、アモルファス半導体、無機質材料か
らなる絶縁性基板ともに付着力が強い。そのため、両電
極を同一材料で形成でき、異種金属材料間で問題となる
熱起電力の影響を受けないアモルファスデバイスを実現
できた。
らなる絶縁性基板ともに付着力が強い。そのため、両電
極を同一材料で形成でき、異種金属材料間で問題となる
熱起電力の影響を受けないアモルファスデバイスを実現
できた。
第１図は、オーミック接合装置を用いた熱電対素子を示
す。 第２図は、Cr薄層を介しているPt薄膜とアモルファス半
導体薄膜とからなるオーミック接合装置におけるオーミ
ック特性を示すオシロ写真である。 第３図は、熱処理前後の抵抗値の変化率を各熱処理温度
に対してプロットしたものを示す。 第４図は、熱処理前後のゼーベック係数の変化率を各熱
処理温度に対してプロットしたものを示す。 第５図は、400℃で熱処理したときのAuのアモルファス
半導体薄膜中への熱拡散現象の様子を示す顕微鏡写真で
ある。 第６図は、本発明のPt/Cr金属薄膜を用いて600℃で熱処
理した後の状態を示す顕微鏡写真である。 図中、１は無機質材料からなる絶縁性基板、２はシリコ
ンもしくはゲルマニウム、またはその双方を主成分とす
るアモルファス半導体薄膜、3a、3bはPt薄膜電極、4a、
4bはCr薄層をそれぞれ示す。
す。 第２図は、Cr薄層を介しているPt薄膜とアモルファス半
導体薄膜とからなるオーミック接合装置におけるオーミ
ック特性を示すオシロ写真である。 第３図は、熱処理前後の抵抗値の変化率を各熱処理温度
に対してプロットしたものを示す。 第４図は、熱処理前後のゼーベック係数の変化率を各熱
処理温度に対してプロットしたものを示す。 第５図は、400℃で熱処理したときのAuのアモルファス
半導体薄膜中への熱拡散現象の様子を示す顕微鏡写真で
ある。 第６図は、本発明のPt/Cr金属薄膜を用いて600℃で熱処
理した後の状態を示す顕微鏡写真である。 図中、１は無機質材料からなる絶縁性基板、２はシリコ
ンもしくはゲルマニウム、またはその双方を主成分とす
るアモルファス半導体薄膜、3a、3bはPt薄膜電極、4a、
4bはCr薄層をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁性基板（１）と、該絶縁性基板上に形
成されたシリコンもしくはゲルマニウム又はその双方を
主成分とするアモルファス半導体（２）と、前記絶縁性
基板の一部上および前記アモルファス半導体の一端上に
連続的に備えられた一方の金属薄膜電極（3a）と、前記
アモルファス半導体の他端上に備えられた他方の金属薄
膜電極（3b）とからなるオーミック接合装置において、 前記絶縁性基板が無機質材料からなり、又、前記一方の
金属薄膜電極がPtからなりCr薄層（4a）を介して前記絶
縁性基板の一部およびアモルファス半導体の一端に接続
され、前記他方の金属薄膜電極がPtからなりCr薄層（4
b）を介して前記アモルファス半導体の他端に接続され4
00℃を越え600℃以下の温度範囲で使用されるオーミッ
ク接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60274390A JPH0758809B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | オ−ミツク接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60274390A JPH0758809B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | オ−ミツク接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62133770A JPS62133770A (ja) | 1987-06-16 |
| JPH0758809B2 true JPH0758809B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17541001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60274390A Expired - Lifetime JPH0758809B2 (ja) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | オ−ミツク接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758809B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988003319A1 (en) * | 1986-10-24 | 1988-05-05 | Anritsu Corporation | Electric resistor equipped with thin film conductor and power detector |
| JP2003031860A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Toshiba Corp | 熱電材料および熱電変換モジュール |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54137289A (en) * | 1978-04-17 | 1979-10-24 | Asahi Chemical Ind | Method of fabricating photovoltaic element |
| JP60041878B2 (en) * | 1979-02-14 | 1985-09-19 | Sharp Kk | Thin film solar cell |
| JPS57103370A (en) * | 1980-12-19 | 1982-06-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Amorphous semiconductor solar cell |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP60274390A patent/JPH0758809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62133770A (ja) | 1987-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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