DE977341C

DE977341C - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE977341C
Application number: DES1870A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Phil Veith
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-02-24
Filing date: 1950-02-24
Publication date: 1965-12-30

Description

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer als Gleichrichter oder Halbleiterverstärker zu verwendenden Halbleiteranordnung mit bei konstanter Temperatur nichtlinearer Kennlinie, bei dem als Halbleitermaterial Erdalkalititanate bzw. -zirkonate mit einer den Wert Ioo beträchtlich übersteigenden Dielektrizitätskonstante, vorzugsweise Bariumtitanat bzw. Bariumzirkonat, verwendet werden und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Halbleitermaterial auf eine als Elektrode dienende metallische Unterlage oder Scheibe aufgedampft, je nach Wirkungsweise des Halbleiters als Defekt- oder Überschußhalbleiter einer reduzierenden bzw. oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt und mit einem rasterartigen als Steuergitter dienenden aufgedampften Metallgitter versehen wird, daß darauf eine weitere Halbleiterschicht durch Aufdampfen aufgebracht und einer reduzierenden bzw. oxydierenden Behandlung unterworfen wird, daß die Reduktion bzw. Oxydation des halbleitenden Materials jeweils von der nichtmetallischen Seite her vorgenommen und derart gesteuert wird, daß die Leitfähigkeit der halbleitenden Schichten, von der metallischen Unterlage ausgehend, kontinuierlich ansteigt und daß dann in einem abschließenden Arbeitsgang als dritte Elektrode eine Metallschicht, insbesondere durch Aufdampfen, aufgebracht wird.
Die Reduktion bzw. Oxydation des halbleitenden Materials wird zweckmäßigerweise dabei derart vorgenommen, daß die Leitfähigkeiten der beiden halbleitenden Schichten in dem dem Metallgitter unmittelbar benachbarten Bereich auf beiden Seiten des Gitters annähernd gleich sind.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Halbleitern zur Verwendung als Gleichrichter oder Halbleiterverstärker als Halbleitermaterial Erdalkalititanate bzw. -zirkonate mit einer Dielektrizitätskonstante, die den Wert Ioo beträchtlich übersteigt, vorzugsweise Bariumtitanat bzw. Bariumzirkonat, zu verwenden.
Die verwendeten Erdalkalititanate haben gegenüber anderen Titanaten, wie beispielsweise Chrom-oder Vanadiumtitanaten, die einen ausgesprochenen Heißleitereffekt aufweisen, den Vorzug, daß die Dielektrizitätskonstante bereits im isolierenden Zustand des Materials, also bei streng stöchiometrischer Zusammensetzung, auftritt.
Durch die Verwendung eines solchen Halbleitermaterials ist die Möglichkeit gegeben, die Richtwirkung der Halbleiteranordnung zu steigern, da die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen gezeigt haben, daß ein direkter Zusammenhang zwischen der Dielektrizitätskonstante und dem Gleichrichtereffekt besteht.
Durch die Verwendung von Erdalkalititanaten bzw. Erdalkalizirkonaten, insbesondere den entsprechenden Bariumverbindungen, die eine Dielektrizitätskonstante von über Ioo bis etwa Ioo ooo haben, läßt sich gegenüber Materialien mit einer Dielektrizitätskonstante von Io bei sonst gleichen Eigenschaften eine um Io- bis Io ooofach vergrößerte Richtwirkung erzielen.
Dieser Vorteil wird beispielsweise bei einer bekannten Anordnung, bei der eine rasterartige Metallschicht als Steuerelektrode in eine Halbleiterschicht eingebettet ist, nicht erreicht, da die mit der dielektrischen Konstante in dielektrischem Zusammenhang stehende Richtwirkung infolge der wesentlich ungünstigeren dielektrischen Eigenschaften der dort verwendeten Materialien wesentlich geringer ist.
Gegenüber der bekannten Anordnung zeichnet sich die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Anordnung durch eine erheblich verbesserte, d. h. um eine Io- bis Io ooofach vergrößerte Richtwirkung aus, die durch die sinnvolle Steuerung der Reduktions- bzw. Oxydationsbehandlung noch erheblich unterstützt wird. Durch diese Steuerung der Reduktion bzw. Oxydation, die jeweils von der nichtmetallischen Seite her vorgenommen wird, wird erreicht, daß die Halbleiterschicht inhomogen leitend wird, insbesondere daß die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht, von der metallischen Unterlage ausgehend, zur abschließend aufgebrachten Elektrode hin kontinuierlich ansteigt, wobei die Leitfähigkeit der Halbleiterschicht in dem der Steuerelektrode unmittelbar benachbarten Bereich auf beiden Seiten des Steuergitters auf einen annähernd gleichen Wert eingestellt wird.
Ein entsprechender Leitfähigkeitsanstieg wird bei der bekannten Anordnung, bei der die halbleitenden Schichten von beiden Seiten auf die als Steuerelektrode dienende rasterartige Schicht aufgebracht werden, nicht erreicht. Vielmehr weisen die Halbleiterschichten zu beiden Seiten der Steuerelektrode gleiche Leitfähigkeit auf.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. I in stark vergrößertem Maßstab ein Ausführungsbeispiel zur Darstellung gebracht.
Auf eine Metallplatte I oder auf eine mit einer Metallschicht versehene Unterlage I wird als halbleitendes Material hoher Dielektrizitätskonstante beispielsweise Bariumtitanat aufgedampft. Diese aufgedampfte halbleitende Schicht 2 wird von der nichtmetallischen Seite her einer reduzierenden Behandlung ausgesetzt, um eine für die Gleichrichter-und Verstärkerwirkung erforderliche Schicht mit einer im Inneren abfallenden Leitfähigkeit zu erhalten. Wäre als halbleitendes Material ein Material verwendet worden, welches nicht wie Bariumtitanat als Defekthalbleiter, sondern als Überschußhalbleiter arbeitet, so würde die aufgedampfte Schicht an Stelle einer reduzierenden einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt werden, so daß auch dieses Material für eine Gleichrichter- und Verstärkerwirkung inhomogen leitend wird.
Auf die halbleitende Schicht 2 wird anschließend ein metallisches Gitter 3 rasterartig aufgedampft und darauf dann wiederum Bariumtitanat durch Aufdampfung mit anschließender Reduktion aufgebracht. Diese halbleitende Schicht 4 wird derart einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt, daß die Leitfähigkeiten der beiden Bariumtitanatschichten 2 und 4 an der Stelle des rasterartigen Gitters 3 vorzugsweise gleich oder annähernd gleich sind. Auf die halbleitende Schicht 4 wird dann abschließend eine Metallschicht 5 aufgedampft oder aufgelegt. Damit ist eine Halbleiteranordnung geschaffen, bei der die metallische Unterlage I und die metallische Schicht 5 zwei Elektroden bilden, während das rasterartige metallische Gitter als Steuergitter dient. Die Leitfähigkeitskurve dieser Anordnung verläuft dann von der metallischen Unterlage I (eine Elektrode) bis zu der auf die letzte Bariumtitanatschicht aufgedampften abschließenden Metallschicht 5 (andere Elektrode) durch das rasterartige Metallgitter 3 (Steuergitter) kontinuierlich.
In der Fig. 2 ist schematisch dieser Kurvenverlauf wiedergegeben. Es sind hier in senkrechtem Verlauf die beiden Bariumtitanatschichten 2 und 4 mit dem Steuergitter 3 in stark vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Leitfähigkeitskurve der Bariumtitanatschicht 2 verläuft von der Metallschicht i zum Steuergitter 3 vom Punkt A kleinerer Leitfähigkeit zum Punkt B größerer Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeitskurve der Bariumtitanatschicht 4 verläuft vom Punkt C kleinerer Leitfähigkeit am Steuergitter 3 zum Punkt D größerer Leitfähigkeit an der metallischen, Schicht 5. Wie schon gesagt, wird die reduzierende Behandlung vorzugsweise so durchgeführt, daß die Punkte B und C zusammenfallen. Es ist auch ausreichend, wenn sie annähernd gleiche Lage besitzen, wobei aber dann der Punkt B eiri Punkt kleinerer Leitfähigkeit als der Punkt C sein muß, damit nicht an dieser Stelle eine der Gleichrichter- oder Verstärkerwirkung entgegengerichtete Wirkung auftritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Herstellen einer als Gleichrichter oder Halbleiterverstärker zu verwendenden Halbleiteranordnung, bei dem als Halbleitermaterial Erdalkalititanate bzw. -zirkonate mit einer den Wert Ioo beträchtlich übersteigenden Dielektrizitätskonstante, vorzugsweise Bariumtitanat bzw. Bariumzirkonat, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Material auf eine als Elektrode dienende metallische Unterlage oder Schicht aufgedampft, je nach Wirkungsweise des Halbleiters als Defekt- oder Überschußhalbleiter einer reduzierenden bzw. oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt und mit einem rasterartigen als Steuergitter dienenden aufgedampften Metallgitter versehen wird, daß darauf eine weitere Halbleiterschicht durch Aufdampfen aufgebracht und einer reduzierenden bzw. oxydierenden Behandlung unterworfen wird, daß die Reduktion bzw. Oxydation des halbleitenden Materials jeweils von der nichtmetallischen Seite her vorgenommen und derart gesteuert wird, daß die Leitfähigkeit der halbleitenden Schichten, von der metallischen Unterlage ausgehend, kontinuierlich ansteigt und daß dann in einem abschließenden Arbeitsgang als dritte Elektrode eine Metallschicht, insbesondere durch Aufdampfen, aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion bzw. Oxydation des halbleitenden Materials derart vorgenommen wird, daß die Leitfähigkeiten der beiden halbleitenden Schichten in dem dem Metallgitter unmittelbar benachbarten Bereich auf beiden Seiten des Gitters annähernd gleich sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 349 584; USA.-Patentschriften Nr. a 173 904, 2 208 q.55.