DE1255820B

DE1255820B - Verfahren zur Kontaktierung eines Koerpers aus einem halbleitenden Selelid oder Tellurid eines zweiwertigen Metalls

Info

Publication number: DE1255820B
Application number: DEN11528A
Authority: DE
Inventors: Dirk De Nobel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1954-12-06
Filing date: 1955-12-02
Publication date: 1967-12-07
Also published as: NL192972A; NL99205C; GB800557A; FR1143213A; BE543390A; CH354169A; US2865793A

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

DeutscheKl.: 21g-11/02

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1 255 820

Aktenzeichen: N11528 VIII c/21:

1 255 820 Anmeldetag: 2.Dezember 1955

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontaktierung eines Körpers aus einem p-halbleitenden Selenid oder Tellurid eines zweiwertigen Metalls mit einem ohmschen Kontakt bzw. aus einem n-halbleitenden SeIenid oder Tellurid mit einem gleichrichtenden Kontakt, insbesondere für Halbleiterbauelemente, wie Photodioden, Phototransistoren, Transistoren, Kristalldioden od. dgl.

Der halbleitende Körper besteht dabei aus Seleniden oder Telluriden der Metalle Zn, Cd, Hg, Sn und Pb. Zum Aufbringen von Metallschichten auf Halbleiterkörpern sind verschiedene Verfahren bekannt, z. B. Aufdampfen, Aufbrennen von Suspensionen oder zersetzbaren Silberverbindungen und das elektrische Aufbringen von Metallschichten.

Eine so aufgebrachte Metallschicht bildet gewöhnlich mit dem Halbleiterkörper elektrisch schlechte Kontakte mit Gleichrichtereigenschaften. So haben z. B. auf elektrischem Wege aufgebrachte Metallschichten sowohl auf η-leitendem als auch auf p-lei- ao tendem Material Gleichrichtereigenschaften.

Diese Verfahren sind darüber hinaus besonders aufwendig. So ist für das Aufdampfen eine Vakuumanlage erforderlich; für das Aufbringen müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, daß die erforderlichen hohen Temperaturen keine Umsetzungen herbeiführen; für das Aufbringen auf elektrolytischem Wege ist die Anwendung einer Elektrolyseanlage erforderlich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, nach dem es möglich ist, auf einem aus einem Selenid oder Tellurid eines zweiwertigen Metalls bestehenden Halbleiterkörper auf einfache Weise eine Metallschicht aufzubringen, die einen guten ohmschen oder gleichrichtenden Kontakt mit dem Halbleiterkörper bildet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der halbleitende Körper mit einer solchen Lösung eines Metallsalzes, dessen Kation ein Edelmetall oder Quecksilber ist, in Berührung gebracht wird, daß unter Abscheidung des Metalls aus der Lösung an der Oberfläche des Körpers das zweiwertige Metall aus dem Selenid oder Tellurid in Lösung geht. Es handelt sich also nicht um ein Salz, in dem das Metall in Komplexform vorliegt.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß bereits vorgeschlagen worden ist, bei der Kontaktierung von Halbleiterkörpern nach einer besonderen Vorbehandlung der Halbleiteroberfläche durch Ätzen oder durch Abtragen mittels einer wasserfreien Schmelze die Halbleiteroberfläche durch Ionenaustausch zu metallisieren.

Verfahren zur Kontaktierung eines Körpers aus
einem halbleitenden Selelid oder Tellurid
eines zweiwertigen Metalls

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dirk de Nobel, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 6. Dezember 1954 (192 972)

Das Verfahren nach der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß gerade bei halbleitenden Seleniden oder Telluriden eines zweiwertigen Metalls sich ausgezeichnete ohmsche oder gleichrichtende Kontakte in vorteilhafter und einfacher Weise herstellen lassen.

Dies beruht auf dem besonderen Effekt, daß sich durch Ionenaustausch unterhalb des sich abscheidenden Metalls durch Lösung des zweiwertigen Metalls des Selenids oder Tellurids eine dünne Schicht bildet, in der die Konzentration an zweiwertigen Metallatomen vermindert ist. Dadurch entsteht eine Verschiebung der Leitfähigkeit dieser Schicht in Richtung von der η-Leitfähigkeit auf die p-Leitfähigkeit hin, so daß auf p-leitendem Material gute ohmsche und auf η-leitendem Material gute gleichrichtende Kontakte herstellbar sind.

Einerseits sind die elektrischen Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebrachten Kontakte, z. B. ihre Gleichrichtereigenschaften, besonders gut wegen des bereits erwähnten Vorhandenseins einer dünnen Halbleiterschicht geringerer Konzentration an zweiwertigen Metallatomen, die während des Aufbringens unter der Metallschicht entstanden ist, andererseits kann jedoch eine andere Eigenschaft der Metallschicht selbst, z. B. ihre Lichtdurchlässigkeit, weniger günstig sein. Die Metallschicht kann dann, z. B. durch Lösen, völlig oder

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Claims

teilweise entfernt und z. B. durch Aufdampfen eine Schicht aus einem anderen Metall, z. B. Iridium, aufgebracht werden, die eine günstigere Lichtdurchlässigkeit besitzt, ohne daß dadurch die elektrischen Eigenschaften des Kontaktes beeinträchtigt werden, da die dünne Halbleiterschicht mit verminderter Konzentration an zweiwertigen Metallatomen bestehenbleibt. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich sehr einfach durchführen, wenn eine Quecksilberschicht auf den Halbleiterkörper aufgebracht wird, da sich Quecksilber, nachdem es sich abgelagert hat, sehr einfach, z. B. mechanisch, wieder entfernen läßt. Die Konzentration und der pH-Wert der Metallsalzlösung ist ohne großen Einfluß auf das Verfahren. Lösungen mit einem Metallsalzgehalt von 1Ii, 5 und 50%, nicht angesäuert und angesäuert bis zu einem HCl-Gehalt von 20%, ergeben gleiche Resultate. Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eignen sich z. B. Lösungen von AgNO3, AuCl3, PtCl4 und RhCl3. Salze, in denen das Metallion in Komplexform vorkommt, ergeben jedoch nicht die verlangte Metallschicht, da sie meistens nicht ausreichend Edelmetallionen abspalten. Lösungen von Salzen von Ag und Au ergeben bereits bei Zimmertemperatur schnell eine gut haftende Schicht. Bei Behandlung mit einer Lösung von Salzen von Pt und Rh ist es erwünscht, während einiger Minuten eine geringe Erwärmung, z. B. von 50° C5 durchzuführen. Beispiel I Eine Platte aus p-leitfähigem CdTe wird auf beiden Seiten mit einem Goldkontakt versehen, indem ein Tropfen einer 10%-AuCl3-Lösung aufgebracht wird, worauf während etwa einer Minute Einwirkung zugelassen und darauf gespült wird. Die erhaltenen Kontakte v/eisen auch bei einer niedrigen Spannung keine Abweichung von der ohmschen Natur auf. Ein ähnliches Resultat ergibt sich mittels einer Lösung von 0,5% AuCl3, auch wenn diese bis zu z. B. 20% Salzsäure angesäuert ist. Beispiel II Auf eine Platte gemäß Beispiel I wird ein Tropfen einer 5 %-RhCl3-Lösung gebracht. Nach Erwärmung während einiger Minuten auf etwa 50° C und nach Spülen erhält man einen Rhodiumkontakt mit ohmscher Natur. Ein ähnliches Ergebnis erhält man mittels einer 10%-PtCl4-Lösung, angesäuert oder nicht angesäuert bis zu 20% Salzsäure. Beispiel III Ein Platte aus p-leitfähigem HgSe wird mit einem Goldkontakt versehen, indem ein Tropfen einer 10 %-AuCl3-Lösung darauf einwirkt. Beispiel IV Eine n-leitfähige CdTe-Kristallplatte mit etwa 3 · IO17 Ladungsträgern pro Kubikzentimeter wird auf einer Seite mit einem ohmschen Kontakt versehen, indem Indium in einer Stickstoffatmosphäre mit 10% Wasserstoff aufgeschmolzen wird. Die andere Seite der Platte wird mit einer 10%-AgNO3-Lösung behandelt. Nach der Einwirkung der Lösung während einer Minute hat sich eine Silberschicht abgelagert. Auf diese Weise erhält man einen Gleichrichter mit einer Strom-Spannungs-Kennlinie nach Fig. 1. Bei Belichtung mit etwa 2700 Lux durch eine Wolframbandlampe (Farbtemperatur 2800° K) erteilt der Silberschicht eine Photo-EMK und/oder einen Photostrom. Der Kurzschlußstrom beträgt 140 μΑ und die Spannung bei einem unendlichen Außenwiderstand 395 mV. Wie dies aus F i g. 2 ersichtlich ist, in der der Verlauf der Photo-EMK und des Photostroms gegen die Wellenlänge des Bestrahlungslichtes aufgetragen ist, liegt eine maximale Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 7800 A vor. Beispiel V Auf einer Platte aus CdTe mit η-Leitfähigkeit mit einem spezifischen Widerstand von 0,1 Ω cm wird durch Behandlung mit einer Lösung von AuCl3 eine Goldschicht angebracht. Diese wird mittels einer Lösung von Kaliumcyanid entfernt, worauf eine so dünne Iridiumschicht angebracht wird, daß 80% des sichtbaren Lichtes durchgelassen wird. Es ergibt sich dabei, daß ein Kurzschlußstrom erhalten werden kann, der fünfmal größer ist als der mittels einer Goldelektrode erhaltene Kurzschlußstrom. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kontaktierung eines Körpers aus einem p-halbleitenden Selenid oder Tellurid eines zweiwertigen Metalls mit einem ohmschen Kontakt bzw. aus einem n-halbleitenden Selenid oder Tellurid mit einem gleichrichtenden Kontakt, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Körper mit einer solchen Lösung eines Metallsalzes, dessen Kation ein Edelmetall oder Quecksilber ist, in Berührung gebracht wird, daß unter Abscheidung des Metalls aus der Lösung an der Oberfläche des Körpers das zweiwertige Metall aus dem Selenid oder Tellurid in Lösung geht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedene Metallschicht wieder entfernt wird, z. B. durch Lösen, und durch eine andere Metallschicht ersetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem eine Quecksilberschicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Quecksilberschicht auf mechanischem Wege entfernt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2 560 979;

Eucken, »Grundriß der physikalischen Chemie«, 6. Auflage, 1948, § 248, S. 562 bis 565;

»Handbuch der Physik«, Bd. 19, 1956, S. 360 bis 370, und Bd, 20,1957, S. 238/239.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1 000 533, 1052 575.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen