DE2252197A1 - Duennschicht-halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Duennschicht-halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2252197A1
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  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
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Description

PA7E NTA H WS LT E
DR. E.WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 225219/
DR. M. KOHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
TELEFON: 395314 2000 HAMBU RG 50, 23 . Okt. 1972
TELEGRAMME; KARPATENT KONIGSTRASSE 28
W.25496/7*2 8/qu
Pioneer Electronic Corporation Tokyo (Japan)
Dünnschicht-Halbleitervorrichtimg und Verfahren zur ihrer Herstellung .
Die Erfindung bezieht sich auf Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen, die durch Aufdampfen gebildet sind, und insbesondere auf solche, die ein hohes magnetoelektrisches Umwandlungsvermögen haben.
Es ist weitgehend bekannt -, daß Indium-Antimon (InSb) ein hohes magnetoelektrisches Umwand lungs vermöge η hat und daß diese Substanz durch einen AufdampfVorgang in eine dünne Schicht gebildet werden kann, die als Hall-Element zu verwenden ist.
In dem Fall, in welchem das Indium-Antimon (InSb) in eine aufgedampfte Schicht gebildet wird, wird die sogenannte "Dreitemperaturmethode" angewendet, um die Temperatur an drei Punkten zu steuern, and zwar an einem Substrat, auf welches das Indium-Antimon niederzuschlagen ist, an einem Gefäß, in welchem Indium (In) angeordnet ist, und an einem weiteren Gefäß, in welchem Antimon (Sb) getrennt angeordnet ist, weil die Dampfdrücke von Indium und Antimon sich erheblich voneinander unterscheiden. Jedoch kann wegen der Schwierigkeit, die Temperaturen an diesen drei Punkten zu steuern, eine dünne Schicht von guter Qualität nicht in reproduzierbarer Weise erhalten werden.
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Um die vorgenannten Schwierigkeiten zu beheben, ist eine Methode entwickelt worden (US-PS 3 674 5^9), die als "Zweipunktmethode" bezeichnet werden kann, bei welcher Indium-Antimon (InSb) und Antimon (Sb) in einem einzigen Gefäß angeordnet werden und die Temperaturen dieses GE-fäftes und des Substrats in der gewünschten Weise gesteuert werden.
Diese Methode hat sich als vorteilhaft erwiesen, jedoch weist sie den Nachteil auf, daß die Temperaturen an den beiden Punkten genau gesteuert werden müssen, obwohl es sich nur um zwei Punkte handelt, weil die nach dieser "Zweipunktmethode" auf dem Substrat durch Aufdampfen zu bildende dünne Schicht anfänglich geschmolzen ist und danach wächst, nachdem sie auf dem Substrat niedergeschlagen ist. Wenn in diesem Fall die Temperatur des Substrats zu hoch ist, wird die so niedergeschlagene Schicht wieder verdampft, und wenn diffPemperatur des Substrats zu niedrig ist, wird das Wachsen der dünnen Schicht nicht erhalten. Ferner ist die auf diese Weise gebildete dünne Schicht nicht genügend gleichförmig, so daß sich ein Ungleichgewicht in den Hall-Ausgangsspannungen ergibt, oder es können keine dünnen Schichten mit gleichförmigen Charakteristiken erhalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die vorgenannten Nachteile der bekannten Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen zu beheben.
Ein erster Zweck der Erfindung besteht darin, eine Dünnschicht-Halbleitervorrichtung zu schaffen, deren Dicke wesentlich gleichförmiger als diejenige von bekannten Vorrichtungen ist und deren Charakteristiken gegenüber Temperaturschwankungen stabiler sind.
Ein zweiter Zweck der Erfindung besteht darin* eine Dünnschicht-Halbleitervorrichtung zu schaffen, die mit einer guten Reproduzierbarkeit hergestellt werden kann.
Die vorgenannten Zwecke werden mittels des Verfahrens
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gemäß der Erfindung erreicht, welches darin besteht, daß auf einem erhitzten Substrat im Vakuum eine dünne Schicht aus Indium-Antimon-Arsen gebildet wird, indem Indium-Antimon (InSb) und Arsen (As) getrennt aufgedampft werden, so daß eine Dünnschicht-Halbleitervorrichtung aus InSb,., »As erhalten wird, in dem χ die Bedingung 0<x<0,3 erfüllt.
Ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Dünnschicht-Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Substrat bezeichnet, auf welches die dünne Schicht aufzudampfen ist. 2 ist ein Heizelement zum Erhitzen des Substrats 1, und 3 ist ein aus Molybdän hergestelltes erstes Gefäß zur Aufnahme von Indium-Antimon (InSb), das mit 1J bezeichnet ist. 5 ist ein ebenfalls aus Molybdän hergestelltes zweites Gefäß zur Aufnahme von Arsen (As), das mit 6 bezeichnet ist. Mit 7 und sind Heizelemente zum Erhitzen des ersten Gefäßes 3 bzw. des zweiten GEfäßes 5 bezeichnet.
Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung werden die Heizelemente 2, 7 und 8 in einem Vakuum-Aufdampfungsbehälter derart gesteuert, daß das mit 4 bezeichnete Indium-Antimon (InSb) aus dem Gefäß 3 verdampft wird und das mit 6 bezeichnete Arsen (As) aus dem Gefäß 5 verdampft wird, so daß auf dem Substrat 1 eine dünne Schicht 9 gebildet wird, die aus Indium-Antimon-Arsen InSho »As besteht. Mit Io ist eine Maske bezeichnet.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zwei Gefäße 3 und 5 verwendet werden, ist die Anzahl der Gefäße, d.h. die Anzahl der Stellen, an welchen die Temperaturen gesteuert werden müssen, für die Erfindung nicht wesentlich. Das wichtige Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Arsen (As) der üblichen Zusammensetzung von Indium-Antimon (InSb) zugesetzt wird.
Bei Verwendung der üblichen Zusammensetzung hat
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die einmal gebildete Indium-Antimon-Schicht das Bestreben, teilweise wieder zu verdampfen, so daß es schwierig ist, auf dem Substrat eine gleichförmige dünne Schicht zu bilden. Mit dem Zusatz von Arsen (As) kann dieses Wiederverdampfen der Indium-Antimon-Schicht verhindert und eine dünne Schicht von gleichförmiger Zusammensetzung erhalten werden.
Ferner ist häufig beobachtet worden, daß bei dem bekannten Verfahren das Indium in verschiedenen Teilen der dünnen Schicht sich in Form kollektiver Ablagerungen trennt, was dazu führt, daß die dünne Schicht indiumreich wird. Jedoch bildet bei Zusatz von Arsen das getrennte Indium Mischkristalle von Indium-Antimon-Arsen (InSb,^ »As ), so daß eine dünne Schicht von stöchiometrisch guter Qualität erhalten wird, die sehr wenig getrenntes Indium enthält.
Gemäß der Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, können verschiedene Vorteile, wie die nachstehend genannten, erhalten werden. Erstens kann eine gleichförmige dünne Schicht über die ganze Fläche erhalen werden, ohne daß eine genaue Steuerung der Temperatur erforderlich ist. Zweitens sind, selbst wenn eine außerordentlich große Zahl von dünnen Schichten hergestellt wird, die Unterschiede in den Charakteristiken sehr gering, so daß eine Anzahl dünner Schichten mit im wesentlichen gleichen Charakteristiken erhalten werden kann. Drittens ändern sich die dünnen Schichten in ihren Charakteristiken, beispielsweise in ihrem spezifischen Widerstand,mit Bezug auf Temperaturschwankungen wenig, so daß stabile Charakteristiken erhalten werden können. Viertens kann eine dünne Schicht erhalten werden, die über die ganze Fläch« außergewöhnlich gleichförmig ist, so daß, wenn die dünne Schicht als Hall-Element verwendet wird, das Ungleichgewicht in den Hall-Ausgangsspannungen außerordentlich klein ist, und eine überlegene magnetoelektrische Umwandlungscharakte-
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ristik verwirklicht werden kann, die bei Raumtemperatur
ο eine Elektronenbeweglichkeit von mehr als ^o ooo cm /V*see,
An den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Abänderungen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Claims (2)

2?5?197 Patentansprüche
1. Dünnschicht-Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mischkristall aus InSb,,, χ As aufweist, in dem χ die Bedingung 0<^χ<το,3 erfüllt.
2. Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht-Halbleitervorrichtung, die einen Mischkristall aus InSh** As aufweist, in dem χ die Bedingung 0_"^x<^o,3 erfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem erhitzten Substrat im Vakuum eine dünne Schicht des Mischkristalls aus Indium-Antimon-Arsen gebildet wird, indem Indium-Antimon durch Erhitzen verdampft wird und gleichzeitig Arsen durch Erhitzen verdampft wird, so daß das verdampfte Indium-Antimon und das verdampfte Arsen auf dem Substrat als Mischkristalle aus dem genannten Indium-Antimon-Arsen niedergeschlagen werden.
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DE2252197A 1971-10-26 1972-10-25 Duennschicht-halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung Pending DE2252197A1 (de)

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CH541880A (de) 1973-09-15
ZA727392B (en) 1973-06-27
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AU4801772A (en) 1974-04-26
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