DE2530625C2

DE2530625C2 - Verfahren zur Herstellung eines Hall-Elementes

Info

Publication number: DE2530625C2
Application number: DE2530625A
Authority: DE
Inventors: Kohei Tokyo Nonaka; Michio Kuki Saitama Sudo
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1975-07-09
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE2530625A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hall-Elementes mit einer zwischen zwei magnetisierbaren Teilen angeordneten Schicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbewe<;lichkeit, bei dem auf ein Substrat die Schicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit aufgedampft wird, auf der aufgedampften Haibieiterschicht unter Freilassung eines für den Hall-Effekt empfindlichen Bereiches Elektroden erzeugt werden und auf diesen Bereich der Halbleiterschicht ein magnetisierbares Teil aufgesetzt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist aus dem Beitrag »Neuartige Hallgeneratoren mit aufgedampfter Halbleiterschicht« von Karl-Georg Günther und Helmut Freiler in Siemens Zeitschrift, 1962. S. 728-734 bekannt. Bekanntlich hängt die erzielbare Hallspannung u. a. von der Schichtdicke des Halbleitermaterials hoher Trägerbeweglichkeit ab; da die Hallspannung zur Schichtdicke umgekehrt proportional ist, begünstigen geringe Schichtdicken eine hohe Hallspannung. Beim bekannten Verfahren werden Schichten aus lndiumarsenid oder Indiumantimonid einer Schichtdicke von 1 bis 5 μπι im Vakuum auf Trägern wie Hartglasplättchen oder ausgewählten Ferritplättchen aufgedampft. Nach weiteren Maßnahmen wird beispielsweise ein Hall-Element erhalten, bei dem eine 1 bis 5 μπι cMcke aufgedampfte Dünnschicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit auf einem ersten magneiisierbaren Teil angeordnet ist. Die Dünnschicht ist auf einer ihrer Oberflächen mit Hall- und Steuerelektroden versehen und kann zusätzlich auf dieser Oberfläche ein zweites magnetisierbares Teil aufweisen.

Beim bekannten Verfahren verbleibt die Halbleiterschicht auf dem magneiisierbaren Aufdampfsubstrat und muß daher fest an diesem haften. In Verbindung mit der geringen Schichtdicke beeinträchtigt diese unmittelbare Aufbringung die Größe der die Hallspannung bestimmenden Eigenschaften. Beispielsweise soll die HaibieiicTSchichi möglichst pian sein, da Versetzungen, Korngrenzen und dgl. die Beweglichkeit der Ladungsträger und damit letztlich die Hallspannung beeinträchtigen. Dies bedingt ein sehr glattes Aufdampfsubstrat, auf dem jedoch die aufgedampfte Halbleiterschicht mangels Verankerungsmöglichkeiten schlecht haftet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art die Haibieiterschicht auf einem sehr glatten Substrat aufzudampfen, ohne daß beim fertigen Hall-Element Schwierigkeiten wegen der Haftung der Halbleiterschicht auf dem Substrat auftreten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Haibieiterschicht auf einer glatten.

durch Kristallabspaltung erhaltenen Substraioberfläche aufgedampft wird:

daß dann das erste magnetisierbare Teil mittels Klebstoff iitif der Oberfläche der aufgedampften Halbleucrschicht festgeklebt v, irü:

to daß anschließend das Substrat von der aufgedampften Haibieiterschicht entferni wird:

daß nachfolgend unter Freilassung des für den Hall-Effekt wirksamen Bereiches Elektroden auf der nach dem Entfernen des Substrates freiliegenden Oberfläche der Halbleitcrschicht erzeugt werden; und
daß schließlich auf dem für den Hall-Effekt wirksamen Bereich der Halblciierschicht das zweite magnetisierbare Teil mittels Klebstoff festgeklebt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungseemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Die Dünnschicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit kann — wie im wesentlichen aus der o.g. Zeitschrift bekannt — eine Dicke von 0.5 bis 1,5 μιη aufweisen. Eine Schichtdicke der aufgedampften Dünnschicht von weniger als 1,5 μπι gewährleistet ein höheres Ausgangssignal, während der Einfluß des Oberflächeneffektes bei Schichtdicken nicht unter 0,5 μπι beseitigt ist. Da das erste und zweite magnetisierbare Teil mittels einer sehr dünnen Klebstoffschicht auf den gegenüberliegenden Oberflächen der Dünnschicht angebracht sind, erhält man eine ausgezeichnete Flußkonzentration, welche ebenfalls das Ausgangssignal erhöht.

Um eine Dünnschicht hoher Qualität zu erzeugen, wird eine glatte, durch Abspalten erzeugte Oberfläche eines Kristalls als Aufdampfsubstrat verwendet, was die Unebenheiten auf ein Minimum verringert und eine

ausreichende Schichtqualität selbst bei einer Schichtdikke im Bereich von 0,5 bis 1,5 μπι sicherstellt. Sofern man das Aufdampfsubstrat bei einer möglichst hohen Temperatur hält, die vorzugsweise den Schmelzpunkt des Halbleitermaterials erreicht, erhält man eine aufgedampfte Dünnschicht, die einem Einkristall mit entsprechender Trägerbeweglichkeit sehr nahekommt, was wiederum die Schichteigenschaften verbessert.

Da das Aufdampfsubstrat eine durch Kristallspaltung erhaltene Oberfläche aufweist und dadurch glatt ist, kann die aufgedampfte Dünnschicht ohne Beschädigung abgetrennt werden, beispielsweise durch Abblättern. Nach der Befestigung an dem ersten magnetisierbaren Teil wird die aufgedampfte Dünnschicht photolithographisch bearbeitet, was wegen der festen Haftung zwischen beiden ohne eine Beschädigung der Dünnschicht möglich ist. Da das erste und das zweite magnetisierbar Teil jeweils über eine Kiebstoff-Zwischenschicht an der aufgedampften Dünnschicht befestigt sind, können diese magnetischen Teile aus elektrisch leitendem Material sein.

Gegenüber der 0,5 bis 1,5 μπι dicken aufgedampften Dünnschicht weist die Klebstoffschicht zum Befestigen des ersten magnetisierbaren Teiles eine wesentlich größere Schichtdicke im Bereich von 50 μπι auf, was eine ausreichende Haftung gewährleistet. Selbst ein feuchtigkeitsbeständiger Klebstoff wird, wenn auch in reduziertem Ausmaß, durch die Umgebungsfeuchtigkeit beeinflußt. Sofern das Hall-Element in einer Umgebung mit relativ hoher Feuchtigkeit verwendet wird, kann der Klebstoff seine Dicke verändern, was eine geringfügige Unebenheit der daraufliegenden Halbleiterdünnschicht bewirken und eine wesentliche Beeinträchtigung der Schichteigenschaften zur Folge haben kann. Sofern im Klebstoff Schaumbläschen enthalten sind, können dort in der aufgedampften Dünnschicht Löcher entstehen. Dies wird bei den Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 durch die verstärkende Schicht bzw die Schutzschicht vermieden.

Das Aufkleben eines magnetisierbaren Teils, nämlich einer Eisen- oder Nickelblechfolie auf eine Halbleiterschicht ist in Verbindung mit einem Verfahren zur Herstellung eines magnetfeldabhängigen Widerstands aus der DE-OS 17 65 807 an sich bekannt.

Aus der DE-PS 16 65 794 ist es, ebenfalls in Verbindung mit einem Verfahren zum Herstellen eines magnetfeldabhängigen Widerstands, bekannt, eine Halbleiterscheibe auf eine Arbeitsunterlage in Form einer polierten Platte, insbesondere aus Glas oder Keramik zu kleben, sie dann durch Schleifen oder Ätzen in der Dicke 7U verringern, um sie danach wieder von der Arbeitsunterlage zu lösen.

Aus der JP-A-45 581 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Hall-Elements bekannt, das zwischen zwei magnetisierbaren Teilen eine Halbleiterschicht hoher Trägerbeweglichkeit aus In-Sb aufweist. Dabei wird auf eines der magnetisierbaren Teile durch Zerstäubung zunächst eine SiO₂-Schicht aufgebracht. Darauf werden dann ebenfalls durch Zerstäubung eine der Keimbildung dienende Schicht aus In oder Al oder eine Donatoren liefernde Schicht wie Te, Se und Sn aufgebracht. Hierauf schließlich wird ein Dünnfilm aus In-Sb aufgedampft. Dann werden die erforderlichen Elektroden ausgebildet und mit Zuleitungsdrähten verlötet. Schließlich wird da., zweite magnetisierbare Teil aufgeklebt. Durch diese besondere Art der Schichtenaufbringung soll bei diesem Stand der Technik die hohe Trägerbeweglichkeit in der ln-Sb-Schicht gewährleistet erden.

Aus dei Druckschrift »Journal of Applied Physics>i, and 45, Nr. 2, Februar 1974, Seiten 892 bis 897 ist es ekannt, Epitaxialschichten aus PbSe und Pb,__r Sn* Se uf durch Kristallabspaltung erhaltenen Oberflächen on Einkristallsubstraten aus BaF₂ und SrF₂ aufwach-3n zu lassen. Diese einkristallinen Schichten zeichnen ich unter anderem bei niedrigen Temperaturen (77°K) urch eine Hall-Beweglichkeit aus, die mindestens ίο leich der von getemperten massiven Kristallen ist. Die chichten werden in der Druckschrift im Zusammensang mit der Verwendung für Infrarotstrahler oder detektoren beschrieben.

Die Druckschrift »Thin Solid Films«, 11 (1972), Seien 343 bis 352 enthält eine Untersuchung über den iinfluß der Substratstruktur aufEpitaxialfilme aus PbS, »bSe und PbTe. Filme dieser Materialien wurden auf lurch Kristallabspaltung erhaltenen Glimmersubstraen hergestellt und untersucht. Für die Untersuchung vurden die Filme von dem Substmi. abgezogen.

Die Druckschrift »Thin Solid Films«, iO (1972), Seilen 11 bis 20 beschreibt eine Untersuchung an Epita-■cial-Dünnfilmen aus ZnS und GaAs, die durch Zcrstäu-Den auf durch Kristallabspaltung gewonnenen NaCl-Substraten ausgebildet wurden. Zum Zwecke der Untersuchung wurden die Dünnschichten durch Wasser vom Substrat getrennt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mit Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 10 näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine aufgedampfte Halbleiter-Dünnschicht auf einem Substrat;

Fig.2 in schematischer Querschnittsdarstellung ein erstes magnetisierbares Teil auf der aufgedampften Dünnschicht nach F i g. 1;

Fig.3 in schematischer Querschnittsdarstellung die Anordnung nach F i g. 2 nach Entfernung des Substrates in umgekehrter Stellung;

Fig.4 eine Draufsicht auf die in eine bestimmte Gestalt gebrachte aufgedampfte Dünnschicht nach Fig.3;

F i g. 5 eine Draufsicht auf die aufgedampfte Dünnschicht der F i g. 4 nach Ausbildung von E'ektroden;
Fig.6 den Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 5;

F i g. 7 eine Draufsicht auf die Schichtanordnung der F i g. 5 und 6 nach Befestigung eines zweiten magnetisierbaren Teiles und Anschlußdrähten;
Fig.8 in schemaiischer Querschnittsdarsteilung das Hall-Element nach Fig. 7 nach Einkapselung In schützendes Harz;

F i g. 9 in schematischer Querschnittsdarstellung eine andere Ausführungsform eines Hall-Elemen'.es; und
F i g. 10 eine Draufsicht auf das teilweise au/geschnittene Hall-Element nach F i g. 9.

Beim Aufdampfsubsirat 1 nach F i g. 1 handelt es sich um einen Kristall -nit einer glatten, durch Abspaltung erhaltenen Oberfläche, auf welcher das Aufdampfen erfolgt. Bei dem Kristall kann es sich beispielsweise um Glimmer, Natriumchlorid oder Kaliumbromid handeln, vorzugsweise weist der Kristall ein Gefüge und eine Gittcrkonstante auf, welche denjenigen des aufzudampfenden Halbleitermi trials nahekommen. Sofern es sich f5 bei dem aufzudampfenden Halbleitermaterial um Indiumantimonid handelt, kann ein Glimmerplättchen verwendet werden. Für Germanium können Einkristalle aus Natriumchlorid. Kaliumbromid oder Bariumchlorid

verwendet werden. Auf dem Substrat 1 wird im Vakuum eine Dünnschicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit abgeschieden. Für eine solche Aufdampfung geeignete Halbleitermaterialien sind intermetallische Verbindungen wie Indiumantimonid. Indiumarsenid oder dergleichen. Die aufgedampfte Dünnschicht 2 hai vorzugsweise eine Schichtdicke von 0,5 bis 1,5 um. wobei eine Schichtdicke von 1,0 μηι besonders bevorzugt wird.

Entsprechend F i g. 2 wird ein erstes magnetisierbares Teil 4 aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität, wie Weichferrit. Niekeleisenlcgieru'ig. Siliciumstahl oder dergleichen, auf der aufgedampft"! Schicht 2 miticls einer Klebstoffschicht 3 befestigt. Du· der Schicht 2 gegenüberliegende Oberflache des ersten magnetisierbarer Teils 4 weist eine größere Fläch·? ;iis die Schicht juf und >oll relativ glatt sein mit einer Unebenheit, beispielsweise kleiner als 1 um. Mine üblicherweise zur AuHampfung verwendete Ferri:- scheibc kann mittels Sand der Körnigkcit 1200 auf eine derartige Glatte gelappt werden, daß die maximale Unebenheit kleiner .ils 0.-1 um ist. Alternativ kann eine Scheibe mit größerer Obe: flächeniinebcnhcit bis maximal 20 um verwendet werden, welche durch einfaches l..ipp-.'π mit Sund der Kornigkeit 40!) geglättet werden ist.

Zu geeigtii ten Klebstoffen gehören ungesättigte Pol)ester; F.poxy-. Phenol- und Cyanacrylh.'.r/c. Vorzugsweise wird ein Klebstoff verwendet, welcher weder quillt noch ausbleicht, wenn er nach dem Härten längere Zeit in Wasser getaucht worden ist.

Zumeist wird ein Zwei-Komponenten-Fpoxyhar/-Reaktionsklcbstoff mit erhöhter Feuchtigkeitsbeständigkeit verwendet, der vorzugsweise einen Härter wie Phthalsäureanhydrid enthält. Die Klebstoffschicht 3 soll vorzugsweise eine möglichst kleine Schichtdicke aufweisen, die aber aus praktischen Gründen gewöhnlich im Bereich von 10 bis 100 um liegt.

Anschließend wird das Aufdampfsubstrat I von der Anordnung entfernt, wie es F i g. 3 zeigt. Sofern das Subatrat 1 Glimmer ist. kann das Substrat einfach von der Halbleiicrschicht abgestreift werden. Ein aus Natriumchlorid oder Kaliumbromid bestehendes Substrat kann durch Auslösen in Wasser entfernt werden. Die Verwendung von Glimmer als Substrat wird nicht nur wegen der hohen Glätte der abgespaltenen Oberfläche bevorzugt, sondern auch wegen der geringen Haftung an der aufgedampften Dünnschicht 2, was dessen spätere Entfernung erleichtert Nach der Entfernung des Substrates 1 stellt die freiliegende Oberfläche der aulgedampften Dünnschicht 2 eine Spiegeloberfläche dar, welche den gleichen Glattheitsgrad wie das Substrat I aufweist.

Entsprechend F i g. 4 wird die von dem ersten magnetisierbaren Teil 4 getragene aufgedampfte Dünnschicht 2 zu einer gewünschten Gestalt photogeätzt, so daß zwei Elektrodenteile 26 und 2c an gegenüberliegenden Seiten eines Strompfades 2a zwischen dessen Enden gebildet werden. Die Elektrodenteile 2b, 2c sind mit dem Strompfad 2a über Abschnitte reduzierter Breite verbunden. Auf den gegenüberliegenden Enden des Strompfades 2a sowie auf den Elektrodenteilen 2b, 2c wird Kupfer, Gold oder Silber durch galvanische Abscheidung, Aufdampfen, Aufstäuben oder dergleichen aufgebracht, wonach die Elektroden 5a bis 5c/(vgl. F i g. 5 und 6) erhalten werden. Der zwischen den Elektroden 5c und 5c/ liegende Abschnitt des Strompfades 2a bildet den für den Hall-Effekt empfindlichen Bereich P. Anschließend wird, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ein zweites magnetisierbares Teil 6 auf der aufgedampften Dünnschicht 2 festgeklebt; das Teil 6 wird je nach Erfordernis auf einen Abschnitt oder die gesamte Fläche der Dünnschicht 2 und einen Abschnitt der Elektroden 5a bis 5c/ gelegt und dort mittels einer Klebstoffschicht befestigt. Die in F i g. 7 gezeigte Anordnung, bei welcher das zweite magnetisierbar Teil 6 über den Elektroden

ίο 5c, Sd liegt und somit die verbindenden Abschnitte reduzierter Breite zwischen den Elektroden 5c. 5c/und dem Strompfad 2a schützt, ist für eine Serienfertigung zweckmäßig, da eine Verunreinigung oder Beschädigung der aufgedampften Dünnschicht 2 verhindert wird.

wenn eine Anzahl Hall-Elemente auf einem gemeinsamen magnetisierbaren Teil 4 gebildet wird, der anschließend in einzelnen Elementen zerteilt wird. Das zweite magnetisierbare Teil 6 kann aus dem gleichen Material bestehen, wie das erste magnetisierbare Teii 4; vorzugsweise hat das Teil 6 senkrecht zur Ebene der aufgedampften Dünnschicht 2 eine größere Höhe, was die Flußkonzentrieriing verbessert.

Auf die Elektroden 5a, 56. 5c bzw. 5c/ werden Anschlußdrähte 8a bis 8c/ aufgelötet. Das Material der Anschlußdrähte unterliegt keiner besonderen Beschränkung und kann zumeist aus einer Legierung aus Eisen, Nickel und Kobalt bestehen. Der zum zweiten magnetisitroaren Teil 6 zeigende Teil des Hall-Elementes wird in ein Schutzharz 10 eingekapselt, wie es F i g. 8 zeigt. Das Harz 10 kann dem Material der Klebstoffschichten 3 und 7 ähnlich sein.

Sofern eine hohe Beständigkeil gegenüber de η Umgebungseinflüssen gefordert wird, kann eine verstärkende Schicht 11 aus elektrisch nicht leitendem, feuchtigkeitsundurchlässigem, anorganischem Material direkt auf der aufgedampften Dünnschicht 2 aufgebracht werden (vgl. Fig. 9 und 10). Die verstärkende Schicht 11 kann aus Siliciumdioxid, Siliciummonoxid oder Siliciumoxid mit Bleizusatz zur Bildung einer glasartigen Masse beste-

■Ό hen; ferner kann die verstärkende Schicht 11 jenen Schutzschichten entsprechen, welche derzeit in der Halbleitertechnik bei der Herstellung von Transistoren und integrierten Schaltungen verwendet werden. Um eine ausreichende Isolierung zu gewährleisten, muß die

*5 verstärkende Schicht 11 mindestens eine Schichtdicke von 0,3 μπι aufweisen; vorzugsweise ist eine Schicntdikke von 0,5 μπι oder mehr vorgesehen, um verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit zu gewährleisten. Die verstärkende Schicht Il wird z. B. durch Vakuumaufdampfung, Ionenplattierung, Aufstäubung oder ähnliche Methoden auf der aufgedampften Dünnschicht 2 abgeschieden, und das erste magnetisierbare Teil 4 wird auf der verstärkenden Schicht 11 aufgebracht Daran schließt sich der oben beschriebene Verfahrensablauf an.

Wie F i g. 9 zeigt, kann eine weitere Schutzschicht 12

aus elektrisch isolierendem unmagnetischem, anorganischem Material direkt auf der, dem zweiten magnetisierbaren Teil 6 gegenüberliegenden Oberfläche der aufgedampften Dünnschicht 2 ausgebildet sein. Zur Bildung der Schutzschicht 12 wird im Anschluß an die Bildung der Elektroden 5a bis Sd Lötmetall an den Schichten 9a bis 9c/ aufgebracht, an welchen die Anschlußdrähte 8a bis 86 angeschlossen werden sollen.

Dann wird das die Schutzschicht 12 bildende anorganische Material, z. B. durch Aufstäuben, Ionenplattieren, Vakuumaufdampfen oder ähnliche Methoden auf einem Teil der aufgedampften Dünnschicht 2, nämlich dem für

den Halleffekt empfindlichen Bereich P, oder, was mehr vorzuziehen ist, auf der gesamten Oberfläche einschließlich der Elektroden 5a bis 5d\ind der Lötmetallstellen 9a bis 9c/ aufgebracht. Das zweite magnetisierbare Teil 6 wird mittels der Klebstoff-Zwischenschicht 7 auf der Schutzschicht 12 befestigt. Daran schließt sich das oben beschriebene Verfahren an. Zur Verbindung mit den Elektroden 5a bis 5rf können die Anschlußdrähte 8a bis %d auf der Schutzschicht 12 an Stellen aufgebracht werden, welche den Lötmetallstellen der zugeordneten Elektroden entsprechen, und es kann von oben ein Lötkolben in Berührung mit der Schutzschicht gebracht werden, um diese ?u zerstören, so daß die Anschluß drähte auf einfache Weise über das Lötmetall mil den darunter befindlichen Elektroden verbunden werden. Sofern die Anschlußdrähte 8a bis 8r/mit den Elektroden 5a bis 5c/ verbunden werden, bevor das zweite mag;: tisierbare Teil 6 festgeklebt wird, kann eine Beschädigung der aufgedampften Dünnschicht 2 durch die Schutzschicht 12 während deren Befestigung weitgehend vermieden werden. Das Material für die Schutzschicht 12 kann dem der verstärkenden Schicht 11 entsprechen.

Im folgenden werden Beispiele in Einzelheiten beschrieben.

Beispiel I

Ein Bruchteil eines(99,99999% reinen) Indiumantimonid-F.inkristalles wurde bei einem Druck von 360 ■ 10-⁶ Pa auf einer bei 480°C gehaltenen Glimmerscheibe aufgedampft (Schichtdicke 65 (im, Durchrresser ca. 60 mm). Nach einer Aufdampfdauer von 100 min wurde eine ca. 0.8 μίτι dicke aufgedampfte Indiumantimonidschicht erhalten.

Ein Zweikomponenten-Epoxy-Reaktionsklebstoff mit Phthalsäureanhydrid als Härter wurde im Vakuum entschäumt und in einer Schichtdicke von 50 μπι aufgebracht, wonach eine erste Klebstoffschicht erhalten wurde. Als erstes magnetisierbares Teil wurde eine quadratische (Kantenlänge 30 mm) Platte aus wekrhem Ferrit mit hoher magnetischer Permeabilität unter einem Druck von nahezu 19 613 Pa 5 h lang bei 60⁰C in horizontaler Ausrichtung gegen die erste Klebstoffschicht gedruckt. Anschließend wurde 2 h lang bei 100⁰C gehalten, um den Klebstoff auszuhärten. Dann wurde die Glimmerscheibe vorsichtig entfernt und ein mit einem druckempfindlichen Gummiklebstoff beschichtetes durchsichtiges Celluphanband gegen die freiliegende Fläche der aufgedampften Dünnschicht gedruckt und daraufhin wieder abgezogen; damit wurden auf der aufgedampften Schicht zurückgebliebene Glimmerspuren entfernt

Mittels Photoätzung wurden der Strompfad 2a und die Elektrodenteile 2b, 2c an der Halbleiterschicht ausgebildet; daraufhin wurden durch stromlose Kupferabscheidung die Elektroden 5a bis 5d fertiggestellt. Die Breite IV, des für den Halleffekt empfindlichen Bereichs P betrug 0.4 mm; der Abstand l\ zwischen den Elektroden 5a, 5b betrug 0.80 mm und die Breite VV₂ der schmalen Verbindungsteile zwischen dem Strompfad 2a und den Elektroden 5c5c/betrug0.20 mm (vgl. Fig. 10). Eine Anzahl solcher Elementemuster wurde gleichzeitig erzeugt. Um Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten und das Aufbringen des Lötmaterials zu erleichtern, wurde jede Elektrode 5a bis Sd stromlos mit Silber beschichtet. Die gesamte obere Oberfläche einschließlich des für den Halleffekt empfindlichen Bereichs und der Elektroden wurde mit einem lichtempfindlichen Harz beschichtet und belichtet, wobei die Lötmatcrialstellen 9;) bis 9c/ über den Elektroden mittels Masken abgedeckt waren. Das ungehärtete lichtempfinliche Harz unter der jeweiligen Maske wurde entfernt und daraufhin die Anordnung in geschmolzenes Lötmaterial getaucht, um eine Lötschicht auf den Silberolektroden aufzubringen. Anschließend wurde die zurückgebliebene, belichtete und gehärtete Harzschicht entfernt.

Als zweites magnetisierbares Teil wurde Weichferrit in Form eines Zylinders (Höhe 1.2 mm, Durchmesser 1.2 mm) auf dem für den Halleffckt empfindlichen Bereich mittels dem für die erste Klebstoffschicht verwendeten Klebstoff befestigt. Ankleben und Aushär-ϊ ten des Klebstoffes erfolgten in gleicher Weise.

Die einzelnen Hall-Elemente wurden mittels eines Diamantschneiders getrennt und rechteckige Drähte ai,s einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung (Höhe 0,1 mm. Hreite O₁J mm) aul den jeweiligen Elektroden jedes Elementes aufgelötet. Jedes Hall-Element wurde daraufhin in einem dem Klebstoff entsprechenden Schutzharzh 10 eingekapselt, und anschließend 5 h lang auf 60^r C und daraufhin 2 h lang auf 100'C erwärmt. Auf diese Weise wurden zehn Hall-Elemente hergestellt.

Bei einem Nennstrom von 5 mA und einer Flußdichte von 0.1 T wurde als effektives Ausgangssignal eine Hall-Spannum: von 372 mV gemessen.

Beispiel 2

Eine 0.8 μπι dicke Indiumantimonidschicht werde analog zu Beispiel 1 auf einer Glimmerscheibe aufgedampft. Zur Aufbringung einer verstärkenden Schicht auf der aufgedampften Halbleiterschicht wurde bei einem Druck von 0,04 Pa mehr als 99.9% reines Siliciummonoxid aufgedampft; hierzu wurde das, das Siliciummonoxid enthaltende Aiiiminiunioxidschiffchen auf 1200' C erhitzt und 7 min lang aufgedampft, was emc 0.4 um dicke verstärkende Schicht ergab. Es wurde ein. für eine Dünnschicht typischer Intcrferen/strcifen beobachtet; wurde die verstärkende Schicht vorsichtig mit einem Finger gerieben, so trat keine mit bloßem Auge sichtbare Beschädigung der verstärkenden Schicht auf.

Mittels dem Klebstoff nach Bespiel I wurde eine Weichferrit-Platte (Kantenlange 30 mm) hoher magnetischer Permeabilität analog zu Beispiel 1 auf der verstärkenden Schicht befestigt; die Schichtdicke der ersten Klebstoffschicht betrug 40 μπι. Anschließend wurden zehn Hall-Elemente analog zu Beispiel ' hergestellt; an diesen wurde unter den gleichen P'üfbedingungen eine Hall-Spannung von 370 mV gemessen.

Beispiel 3

Im wesentlichen wurde das Verfahren nach Beispiel 2 wiederholt; abweichend wurde auch auf der anderen Oberfläche der aufgedampften Dünnschicht vor Befestigung des zweiten magnetisierbaren Teiles die gleiche Schutzschichr aufgebracht und daran unter den gleichen Prüfbedingungen eine Hallspannung von 367 mV gemessen.

Die nach den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Hail-Elemente wurden wiederholten Feuchtigkeits- und Trocknungszyklen ausgesetzt, nämlich ca. 12 h lang bei 65⁰C i»n(j einer relativen Feuchtigkeit von 97%> und anschließend ca. 12 h lang bei 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 65%. Nach Beendigung jedes Zyklus wurden die Elemente mit einem MikroskoD untersucht:

nach 10 Zyklen wurde die Hallspannung gemessen. Hierbei zeigten die nach Beispiel 1 erhaltenen Hall-Elemente nach 3 Zyklen eine Oberflächenverformung, was die Bestimmung der Hallspannung unmöglich machte; die nach den Beispielen 2 und 3 erhaltenen HaIl-EIemente blieben dagegen hinsichtlich ihres Zustandes und der Hallspannung ''nverändert.

Wie dargelegt, v»urde an den Hall-Elementen nach den Beispielen 1 bis 3 unter den angegebenen Prüfbedingungen eine Hallspannung von ca. 370 mV gemessen. Im Handel erhältliche Hall-Elemente weisen unter den gleichen Prüfbedingungen eine Hall Spannung im Bereich von 60 bis 80 mV auf.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

35

50

55

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hall-Elementes mit einer zwischen zwei magnetisierbaren Teilen angeordneten Schicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit, bei dem auf ein Substrat die Schicht aus Halbleitermaterial hoher Trägerbeweglichkeit aufgedampft wird, auf der aufgedampften Halbleiterschichi unter Freilassung eines für den Hall-Effekt empfindlichen Bereiches Elektroden erzeugt werden und auf diesen Bereich der Halbleiterschicht ein magnetisierbares Teil aufgeklebt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbleiterschicht (2) auf einer glatten, durch Kristallabspaltung erhaltenen Substratoberfläche aufgedampft wird;

daß dann das erste magnetisierbare Teil (4) mittels Klebstoff auf der Oberfläche der aufgedampften Halbleiterschicht festgeklebt wird;
daß anschließend das Substrat (1) von der aufgedampften Haibieiterschicht entfernt wird;
daß nachfolgend unter Freilassung des für den Hall-Effekt wirksamen Bereiches (/^Elektroden auf der nach dem Entfernen des Substrates freiliegenden Oberfläche der Halbleiterschicht erzeugt werden; und

daß schließlich auf dem für den Hall-Effekt wirksamen Bereich (P) der Halbleiterschicht das zweite magnetisierbare Teil (6) mittels Klebstoff (7) festgeklebt wird.

2. Verfahren ;_ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine verstärkende Schicht (II) aus elektrisch isolierenden? und feuchtigkeitsundurchlässigem anorganischen Material dircK- auf der auf der Substratoberfläche aufgedampften Halbleiterschicht (2) aufgebracht wird und daß das erste magnetisierbare Teil auf der verstärkenden Schicht (11) festgeklebt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht (12) aus elektrisch isolierendem und feuchtigkeitsundurchlässigem anorganischen Material direkt auf der nach dem Entfernen des Substrats freiliegenden Oberfläche der Halbleiterschicht und wenigstens über dem für den Hall-Effekt wirksamen Bereich (P) gebildet wird; und das zweite magnetisierbar Teil (6) an der Schulzschicht (12) festgeklebt wird.