JP3730544B2

JP3730544B2 - Electrode forming method and apparatus for β-FeSi2 element

Info

Publication number: JP3730544B2
Application number: JP2001235664A
Authority: JP
Inventors: 雄之助牧田; 靖彦中山
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003051462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロニクス分野で脚光を浴びているβ−ＦｅＳｉ₂薄膜半導体素子デバイスの作製方法に係り、薄膜基板上へ電流を出入流させる電極を形成するためのβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般の半導体デバイスは、シリコン（Ｓｉ）基板やその他の平面基板材の上に機能性の材料薄膜を形成し、その上に発光・受光・メモリ・ＩＣ回路デバイスなどの微細な電極配線を施して構成する。この配線を行うには、金属導電体薄膜をめっき法・蒸着法・スパッタ法・イオンレーティング法を用いて素子表面に堆積させる必要があり、その後、ホトリソグラフィー技術を用いて、金属薄膜を微細なパターンに加工して素子が形成されてきた。
【０００３】
一方で最近、β−ＦｅＳｉ₂薄膜半導体素子（デバイス）に電極配線を行う場合には、レーザ光を絞って半導体薄膜の一点を加熱すると加熱した部分が金属相に変換する性質を利用して、非接触で、金属薄膜を堆積する必要のない電極形成法が提案されている。
【０００４】
この電極形成方法は、従来のように真空中で金属膜形成を行い、高価なホトリソグラフ（パターンマスク作製−レジスト塗布−露光−エッチング）工程など、多くの時間と費用をかけて工程検査を行っていた製作コストの高い方法に較べれば、好ましい方法であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来技術は、レーザビームの焦点で半導体薄膜を加熱して、その点が金属化したならばそのまま加熱点を少しずつずらして連続的に照射し、金属化部分をつないでいくもの（連続掃引）であるが、この連続掃引を行う場合、一旦金属化した部分が冷えるまでの間に、多少の時間だが高温にさらすことになる。
【０００６】
ところがα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相は６５０〜９００℃近傍に放置すると、再びβ−ＦｅＳｉ₂相の半導体層に戻ってしまい、電極としての伝導性が失われ、結果として電極が断線することになる。つまり、レーザ加熱の連続掃引で電極パターンを形成すると、断線が生じてしまうことがあった。
【０００７】
また、曲線が入り組んだ複雑な形状のパターンを作る場合には、連続照射で掃引するよりも、レーザ加熱部分を一点一点スポットでつなげる必要がある。その場合に、一度金属化したスポットに隣接して次のポイントを加熱すると、その重なった部分が高温度に保持されて再び半導体化してしまう。これも前記と同様に断線箇所を生む原因である。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、断線が生じることのない高信頼性のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために、
〔１〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによって前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相化し、次に加熱する場所は、接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行い、この加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、シリンドリカルレンズを用いてビームを細い直線状に集光し、この直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ₂材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔２〕記載のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを用いることによって、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
〔４〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ₂材料表面を照射加熱し、この照射加熱の部分をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相化し、次に、加熱する場所は接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行う手段とを備え、前記加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光を、レンズを用いて平行光線とした後、ビームを細い直線状に集光するシリンドリカルレンズとを備え、このシリンドリカルレンズの直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ₂材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕上記〔６〕記載のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを備え、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
〔８〕半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、この加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、このビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光をレンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを備え、このフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ₂材料表面を照射加熱し、この照射加熱の部分をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
本発明の特徴は、デバイス材料のβ−ＦｅＳｉ₂薄膜が、加熱操作によって結晶変態が発生し、金属体のα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅に変換することを利用しているところにある。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示すレーザ加熱によって、β−ＦｅＳｉ₂相の一部分をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相に変換することを利用する電極形成装置の模式図である。
【００２０】
この実施例では、予めβ−ＦｅＳｉ₂膜がＳｉ結晶基板上に成長している試料板１は、コンピュータ９で制御されて電極パターン２を描画するように駆動するステージ１０に固定されている。同様にコンピュータ９によって制御されるＮｄ：ＹＡＧレーザ８から射出されるレーザビーム６は、装置の光路を最適に構築するミラー５を経て、同じくコンピュータ９によって制御されるビームスイッチ７を通過し、集光レンズ４によって集められ、試料面の加熱点３に焦点を結ぶ。試料面から反射される散乱光は、アブソーバ１１によって吸収される。
【００２１】
図３は本発明の第１実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法の説明図である。
【００２２】
この実施例では、お互いは十分離れているが、電極として連結されなけれならない場所の二つをＡ、Ｂとする。また、時間の経過を、（１）〜（７）に示す。
【００２３】
まず、（１）に示すように、初めにレーザ光を照射した点が場所Ａの▲１▼スポットである。この点を９８２℃以上〜１２００℃以下に加熱すると、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相に変わる。
【００２４】
次に、（２）に示すように、ビームスポットを場所Ａ▲１▼から十分離れた場所Ｂ▲２▼位置に移動して加熱を開始する。この間、場所Ａ▲１▼点は温度が下降した状態の場所Ａ▲１▼′で示す。場所Ｂ▲２▼を加熱している間に１０スポットは急冷して室温でも金属相のままで残る。
【００２５】
次に、（３）に示すように、レーザ光を場所Ｂ▲２▼から場所Ａ▲３▼に移動して加熱を開始する。この際、場所Ａ▲３▼は場所Ａ▲１▼に一部オーバラップした位置にあるが、場所Ａ▲１▼は冷却されているので、金属相のままである。場所Ａ▲３▼を加熱している間は場所Ｂ▲２▼′は冷却している。
【００２６】
次に、場所Ａ▲３▼が十分に加熱されたら、スポットを（４）に示す場所Ｂ▲４▼に移して場所Ｂ▲２▼とオーバラップした点を加熱する。この間、場所Ａ▲３▼′は冷却している。
【００２７】
以下、同様に、（５）に示すように、場所Ａ▲３▼に接した場所Ａ▲５▼点が加熱され、次に、（６）に示すように、場所Ｂ▲６▼点が加熱されて、金属化したスポットが繋がっていく。このように一点を照射加熱したら、次の加熱点は十分に離れた位置に移すという操作をコンピュータ９の制御により繰り返すことにより、（７）に示すように、金属化した点の連なった電極パターンを形成することができる。
【００２８】
図２はこの関係を図示したもので、ＦｅとＳｉの２元状態が示されている。
【００２９】
この図に示すように、半導体β−ＦｅＳｉ₂薄膜を形成した試料の組成は相図上のＡ点に存在する。この材料をレーザアニール法などで加熱してβ相分解温度（９８２℃）Ｂ点を超えてＣ点に至ると、加熱された部分は、わずかのε−ＦｅＳｉ相と大部分がα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相の混合結晶相になる。ここで変換されてできたα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相を、電極材料として利用するものである。
【００３０】
この場合のα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相になった部分の相図位置はＥ点となる。α相に転換した材料を、そのまま急冷して６２０℃以下にすると、本来の安定熱平衡相であるβ−ＦｅＳｉ₂とＳｉの混合体にならずに、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅のままで残る。この結晶相は金属なので電極材料として機能する訳である。
【００３１】
しかし、この際に、６２０℃以下に急冷しないで９００℃〜６５０℃近傍に長時間放置すると、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相は、再びβ−ＦｅＳｉ₂半導体相とＳｉに分解析出されるので、電極としての金属特性は示さなくなる。β−ＦｅＳｉ₂相からα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相に転換した部分を電極として利用するためには、急速に、６２０℃以下に冷却することが肝要である。
【００３２】
このように、連続掃引照射の欠点を避けるためには、一点を金属化した後、十分時間を取って冷えたスポットに隣接した点を急速加熱して十分な時間を取って金属化し、また急冷却する方法がある。この操作を続けるとよい訳だが、こうすると金属化作業の間に間合いが生じ、電極パターンを作るために多くの時間がかかってしまう。
【００３３】
そこで、第１実施例では、レーザスポットを隣り合わせにせず、スポットを作った次のショットは熱の届かない十分離れた位置に取る。十分に熱が下がった所で、先に作ったスポットに隣接してビームを照射していけば、連続した金属スポットの列ができる。したがって、β−ＦｅＳｉ₂半導体材料表面にレーザビームをスポット照射して、予めできていたα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相のスポットにオーバーラップさせて電極を構成することにより、再びβ化して断線してしまうという従来の問題を解決することができる。
【００３４】
一般に、手軽に入手可能で使用できるレーザパワーでは、レーザビームをレンズを用いて絞り込むと、焦点位置の像の大きさは数μｍ〜数１０μｍとなり、これが金属化したときのレーザスポット径である。そのため、電極パターンとして必要な幅と数ｍｍの距離をこのスポット群をつないで電極パターンを作るには、数百〜数千回の加熱冷却操作が必要になり、その作業には多大の工数と時間がかかってしまう。そこで、本発明では、以下の第２実施例によりこのような問題を解決する。
【００３５】
図４は本発明の第２実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置の模式図である。
【００３６】
ここでは、あるパターンの距離を一度の加熱冷却操作でα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相金属化する方法が有効である。
【００３７】
デバイス電極パターンの中に頻繁に作られる図形は直線部分である。そこで、この実施例では、その直線部分を一回のレーザ照射で作成しようとするものである。
【００３８】
すなわち、レーザ源２８から発射したレーザビーム２７が、エキスパンダレンズ２６を通過して十分に広がったところに、平行光線とするためのレンズ２４を置く。レーザ源２８からデバイスまでの空間的距離や配置を最適にするために、レーザビーム２７の方向を変える反射鏡２５などを使用してもよい。
【００３９】
十分に光線が広がったところにシリンドリカルレンズ２３を置くと、レーザビーム２４Ａはその焦点を結んだところに直線状に集光する。この直線状の焦点位置２２にβ−ＦｅＳｉ₂半導体膜２１を配置すると、一度の照射で幅数１０μｍ、長さ数ｍｍの電極としての金属部分を形成することができ、スポット照射の繰り返し操作に比べると大幅に作業時間や操作工数を節約できる。
【００４０】
ここで用いたエキスパンダやレンズ類は、透明ガラスでもよいし、凹面反射鏡を用いてもよい。
【００４１】
また、エキスパンダレンズとしてシリンドリカルレンズを使用することもできる。本実施例では、エキスパンダでビームを円錐状に拡大し、後で直線状に集光するので、直線状の光パワーは一様ではない。そこで直線状焦点の光パワーを一様にするためにはエキスパンダにシリンドリカルレンズを用いて、集光用のシリンドリカルレンズと光軸を調整すればよい。
【００４２】
図５は本発明の第３実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置の模式図である。
【００４３】
デバイス電極パターンの中でも受光センサによく見られる図形は、円弧の電極である。この図形はビームスポットの直線移動のみで作る場合には手間のかかる図形で、細かなＸ−Ｙ移動を繰り返す必要があるものである。本実施例はその円弧部分を一回のレーザ照射で作成しようとするものである。
【００４４】
すなわち、第２実施例と同様に、レーザ源２８から発射したレーザビーム２７をエキスパンダレンズ２６を用いて十分に広げたところに、平行ビームとするためのレンズ２４を置く（図４参照）。
【００４５】
この実施例ではさらに、十分に平行ビームが広がったところにフレネルレンズ３０を置く。このフレネルレンズ３０はその中心と周辺ふちの間の、半径方向の断面が凸レンズと同様な動作をするような構造になっている。例えばフレネルレンズ３０の中心より右側に相当する部分２７や３１に入射した光線は、点４１Ａに集光される。
【００４６】
また、左側に相当する部分３２に入射した光線は、点４１Ｂの位置に焦点を結ぶ。フレネルレンズ３０の溝３３は、そのレンズ３０の中心から同心円に構成されているから、フレネルレンズ３０に入射した光線は、焦点位置に円弧状になるように集光する。この焦点にβ−ＦｅＳｉ₂半導体膜４０を配置すると、一度の照射で必要な大きさの円弧状の金属部分４２を形成することができ、これが電極の役目をする。
【００４７】
このように、本発明によれば、円弧形状の集光点を金属に変えて電極とすることができ、従来のスポット照射の繰り返し操作に比べると、大幅に作業時間や操作工程を節約することができる。
【００４８】
ここで用いたエキスパンダやレンズ類は、透明ガラスでもよいし反射鏡を用いてもよい。
【００４９】
これまで、パターン電極をレーザビームで作業効率よく作成するための機構として、一つのシリンドリカルレンズやフレネルレンズを用いてきたが、これらを二つ以上組み合わせて、曲線と直線を組み合わせたパターンを作ることも可能である。実際の電極製作を行うには、ステージに取り付けた試料板を縦横に移動させて上記パターンを組み合わせて加工する。
【００５０】
さらに、レーザパワーに余裕があって強力であれば、線の組み合わせで電極パターンを構成する手間のかかる方法を取らず、望みの電極パターンのマスクを作成し、その図形をレンズで半導体膜面上に直接投影し、照射された部分を金属化してしまえば、一度の照射で希望の電極を得ることも可能である。
【００５１】
また、加熱に必要なエネルギーは、被照射材料の光吸収率、熱伝導率、融点、比熱などによって異なるが、半径数１０μｍ領域を１０００℃近傍に加熱するには１０⁺⁶Ｗ／ｃｍ²のエネルギー密度が必要で、秒単位の短時間でよい。ビーム径が１〜２ｍｍの通常のレーザなら数Ｗの出力があればよい。
【００５２】
β−ＦｅＳｉ₂に対して波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザを用いた場合、その光吸収率は１０⁺⁵と高く、熱伝導率は熱電材料に用いられているように大変低いので、５０μｍ径の微小領域を１０００℃近傍に加熱するのは出力１０Ｗ光を数秒間照射すればよい。
【００５３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５５】
（Ａ）β−ＦｅＳｉ₂薄膜の一部分をレーザビームを絞って加熱冷却し、その部分を金属相であるα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相に転換するという操作を行って導電電極とする際に、隣り合った点を重ねないで十分離れた点を金属化していって最終的に連続した電極を形成するようにしたので断線が起こらない。
【００５６】
（Ｂ）小さなスポットをつなげないで、連続した直線や円弧を一度の加熱で作成するようにしたので、電極パターンを作成するのに短時間で済むという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す電極形成装置の模式図である。
【図２】鉄とシリコンの２次元状態図と加熱により金属化する際の現象を説明する原理図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法の説明図である。
【図４】本発明の第２実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置の模式図である。
【図５】本発明の第３実施例を示すβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１試料板
２電極パターン
３加熱点
４集光レンズ
５，２５ミラー（反射鏡）
６，２４Ａ，２７レーザビーム
７ビームスイッチ
８，２８Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（レーザ源）
９コンピュータ
１０ステージ
１１アブソーバ
２１，４０ β−ＦｅＳｉ₂半導体膜
２２直線状の焦点位置
２３シリンドリカルレンズ
２４平行光線とするためのレンズ
２６エキスパンダレンズ
３０フレネルレンズ
３１，３２部分
３３フレネルレンズの溝
４１Ａ，４１Ｂ点
４２円弧状の金属部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a β-FeSi ₂ thin film semiconductor element device which has been in the spotlight in the field of electronics, and a method for forming an electrode of a β-FeSi ₂ element for forming an electrode through which current flows in and out of a thin film substrate. And an apparatus for the same.
[0002]
[Prior art]
In general semiconductor devices, a functional material thin film is formed on a silicon (Si) substrate or other flat substrate material, and fine electrode wirings such as light emitting / receiving / memory / IC circuit devices are formed thereon. Constitute. In order to perform this wiring, it is necessary to deposit a metal conductor thin film on the surface of the element by using a plating method, a vapor deposition method, a sputtering method, and an ion rating method, and then use a photolithographic technique to form a fine metal thin film. Elements have been formed by processing into patterns.
[0003]
On the other hand, recently, when performing electrode wiring on β-FeSi ₂ thin film semiconductor elements (devices), utilizing the property that when one point of the semiconductor thin film is heated by squeezing the laser light, the heated part is converted into a metal phase, There has been proposed an electrode forming method which is non-contact and does not require deposition of a metal thin film.
[0004]
In this electrode forming method, a metal film is formed in a vacuum as in the past, and a process inspection is performed with a lot of time and expense such as an expensive photolithograph (pattern mask preparation-resist coating-exposure-etching) process. It was a preferable method as compared with the high manufacturing cost method.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional technique heats the semiconductor thin film at the focal point of the laser beam, and if the point is metallized, the heating point is shifted little by little and continuously irradiated to connect the metallized portions. Although it is a thing (continuous sweep), when performing this continuous sweep, it will be exposed to high temperature for some time until the metallized part cools down.
[0006]
However, if the α-Fe ₂ Si ₅ phase is left in the vicinity of 650 to 900 ° C., the α-Fe ₂ Si ₅ phase returns to the β-FeSi ₂ phase semiconductor layer again, the conductivity as an electrode is lost, and as a result, the electrode is disconnected. . That is, when the electrode pattern is formed by continuous sweeping with laser heating, disconnection may occur.
[0007]
Further, when creating a complicated pattern with complicated curves, it is necessary to connect the laser heating portions one by one with a spot rather than sweeping with continuous irradiation. In that case, when the next point is heated adjacent to the spot once metallized, the overlapped portion is kept at a high temperature and becomes semiconductor again. This is also a cause of the occurrence of a disconnection portion as described above.
[0008]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a highly reliable β-FeSi ₂ element electrode forming method and an apparatus thereof in which disconnection does not occur.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides
(1) an electrode forming method of a semiconductor of beta-FeSi ₂ element, air or in an inert gas atmosphere, the beta-FeSi ₂ material by all or a portion of the beta-FeSi ₂ material surface portions, heated Is transformed into an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transformed part is cooled and heated to one point on the surface of the sample placed on the stage when returning to room temperature to form a conductive electrode. Apply the source to form α-Fe ₂ Si ₅ phase, and then heat it by moving the heating source to a point that is far enough so that heat does not spread, and do not place it next to the connected place. Heating / metallization is performed by contacting a point that has already been cooled, and then applying a heat source by cooling the previously heated point, and by connecting the metallized portions while repeating this heating and cooling operation, a desired electrode is obtained. pattern Formed, characterized in that.
[0010]
[2] A method for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element, wherein all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated in the air or an inert gas atmosphere to thereby form α-Fe ₂ Si _5. When the phase transition is performed to the metal phase, and then the phase-transitioned portion is cooled and returned to room temperature to form a conductive electrode, the laser beam is expanded by a beam expander, and a parallel beam is obtained using a lens. After that, the beam is condensed into a thin linear shape using a cylindrical lens, and a β-FeSi ₂ material is placed at this linear focal position and heated to form an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form a linear electrode. A pattern is formed.
[0011]
[3] In the method for forming an electrode of the β-FeSi ₂ element according to [2], a linear shape when the cylindrical lens is used as a lens of a beam expander that expands the laser light, and the light is condensed linearly. The power distribution is configured to be uniform.
[0012]
[4] A method for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element, wherein all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated in the air or an inert gas atmosphere to thereby form α-Fe ₂ Si _5. When the phase transition is performed to the metal phase, and then the phase-transitioned portion is cooled and returned to room temperature to form a conductive electrode, the laser beam is expanded by a beam expander, and a parallel beam is obtained using a lens. After that, the surface of the β-FeSi ₂ material is irradiated and heated using a Fresnel lens whose imaging at the focal point becomes an arc, and this irradiation heating portion is converted into an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form an arc-shaped electrode pattern. It is characterized by.
[0013]
[5] An apparatus for forming a semiconductor β-FeSi ₂ element, wherein the whole or a part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated in the atmosphere or in an inert gas atmosphere, The β-FeSi ₂ material was phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transformed portion was cooled and placed on the stage when returned to room temperature to form a conductive electrode. Apply a heating source to one point on the sample surface to make it α-Fe ₂ Si ₅ phase, and then move the heating source to a point that is far enough so that heat does not spread, without making the place to be heated adjacent to the connected place And heating / metallization by contacting a point that has already been cooled and then applying a heating source by cooling the previously heated point, and repeating the heating and cooling operation. Metallization part By ligation and forming the desired electrode pattern.
[0014]
[6] An electrode forming apparatus for a semiconductor β-FeSi ₂ element, in which the whole or a part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated in the air or in an inert gas atmosphere, When the β-FeSi ₂ material is phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transformed part is cooled and returned to room temperature to form a conductive electrode, the laser beam is expanded. A beam expander, and a cylindrical lens that condenses the beam into a thin linear shape after the laser light expanded by the beam expander is converted into a parallel light beam using a lens, and the linear shape of the cylindrical lens A β-FeSi ₂ material is placed at the focal position and heated to form an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form a linear electrode pattern.
[0015]
[7] The β-FeSi ₂ element electrode forming apparatus according to [6], wherein the cylindrical lens is provided as a beam expander lens for expanding the laser beam, and linear power when the laser beam is linearly condensed. It is characterized by having a uniform distribution.
[0016]
[8] An apparatus for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element, in which the whole or a part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated in the atmosphere or in an inert gas atmosphere, When the β-FeSi ₂ material is phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transformed part is cooled and returned to room temperature to form a conductive electrode, the laser beam is expanded. A beam expander, and a laser beam magnified by the beam expander into a parallel ray using a lens, and then a Fresnel lens in which an image at the focal point becomes an arc. The surface of the FeSi ₂ material is irradiated and heated, and this irradiation and heating portion is converted into an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form an arc-shaped electrode pattern.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
A feature of the present invention resides in that the β-FeSi ₂ thin film of the device material is utilized by the crystal transformation caused by the heating operation and converted into α-Fe ₂ Si ₅ of the metal body.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode forming apparatus that utilizes the conversion of a part of a β-FeSi ₂ phase into an α-Fe ₂ Si ₅ phase by laser heating according to a first embodiment of the present invention.
[0020]
In this embodiment, a sample plate 1 on which a β-FeSi ₂ film is previously grown on a Si crystal substrate is fixed to a stage 10 that is controlled by a computer 9 and is driven so as to draw an electrode pattern 2. Similarly, a laser beam 6 emitted from an Nd: YAG laser 8 controlled by a computer 9 passes through a mirror 5 that optimally constructs the optical path of the apparatus, passes through a beam switch 7 also controlled by the computer 9, and is collected. It is collected by the optical lens 4 and focused on the heating point 3 on the sample surface. Scattered light reflected from the sample surface is absorbed by the absorber 11.
[0021]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for forming an electrode of a β-FeSi ₂ element according to the first embodiment of the present invention.
[0022]
In this embodiment, A and B are two places that are sufficiently separated from each other but must be connected as electrodes. Further, the passage of time is shown in (1) to (7).
[0023]
First, as shown in (1), the first spot irradiated with the laser beam is the spot (1) at the location A. When this point is heated to 982 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, it changes to the α-Fe ₂ Si ₅ phase.
[0024]
Next, as shown in (2), the beam spot is moved to a location B (2) sufficiently away from the location A (1) and heating is started. During this time, the point A (1) is indicated by a place A (1) ′ in a state where the temperature is lowered. While spot B (2) is heated, 10 spots are rapidly cooled and remain in the metal phase even at room temperature.
[0025]
Next, as shown in (3), the laser beam is moved from the location B (2) to the location A (3) to start heating. At this time, the place A (3) is in a position partially overlapping with the place A (1), but the place A (1) is cooled, and thus remains in the metal phase. While the place A (3) is heated, the place B (2) 'is cooling.
[0026]
Next, when the place A {circle over (3)} is sufficiently heated, the spot is moved to the place B {circle around (4)} shown in (4) and the point overlapping the place B {circle around (2)} is heated. During this time, the location A (3) ′ is cooling.
[0027]
Hereinafter, similarly, as shown in (5), the point A (5) in contact with the place A (3) is heated, and then the point B (6) is heated as shown in (6). As a result, metallized spots are connected. When one point is irradiated and heated in this way, the operation of moving the next heating point to a sufficiently distant position is repeated under the control of the computer 9, so that an electrode pattern with a series of metallized points is obtained as shown in (7). Can be formed.
[0028]
FIG. 2 illustrates this relationship and shows a binary state of Fe and Si.
[0029]
As shown in this figure, the composition of the sample on which the semiconductor β-FeSi ₂ thin film is formed exists at point A on the phase diagram. When this material is heated by a laser annealing method or the like and exceeds the β-phase decomposition temperature (982 ° C.) B point to the C point, the heated part is slightly ε-FeSi phase and most is α-Fe _2. It becomes a mixed crystal phase of Si ₅ phase. The α-Fe ₂ Si ₅ phase formed here is used as an electrode material.
[0030]
In this case, the phase diagram position of the portion that has become the α-Fe ₂ Si ₅ phase is the point E. When the material converted into the α phase is rapidly cooled to 620 ° C. or less as it is, it does not become a mixture of β-FeSi ₂ and Si, which is the original stable thermal equilibrium phase, but remains as α-Fe ₂ Si ₅ . Since this crystal phase is a metal, it functions as an electrode material.
[0031]
However, at this time, if left at 900 ° C. to 650 ° C. for a long time without rapidly cooling to 620 ° C. or lower, the α-Fe ₂ Si ₅ phase is decomposed and precipitated again into the β-FeSi ₂ semiconductor phase and Si. The metal properties as an electrode are not shown. In order to use the portion converted from the β-FeSi ₂ phase to the α-Fe ₂ Si ₅ phase as an electrode, it is important to rapidly cool to 620 ° C. or lower.
[0032]
Thus, in order to avoid the disadvantages of continuous sweep irradiation, after metallizing a point, a sufficient time is taken to rapidly heat the point adjacent to the cooled spot to allow sufficient time for the metallization, and then suddenly. There is a way to cool. It would be good to continue this operation, but this would cause a gap between the metallization operations and take a lot of time to create the electrode pattern.
[0033]
Therefore, in the first embodiment, the laser spots are not adjacent to each other, and the next shot after the spot is taken at a position sufficiently distant from the reach of heat. If the beam is irradiated adjacent to the previously created spot when the heat is sufficiently lowered, a continuous row of metal spots can be formed. Therefore, by irradiating the surface of the β-FeSi ₂ semiconductor material with a laser beam and overlapping the α-Fe ₂ Si ₅ phase spot formed in advance, the electrode is formed, and then the β-FeSi ₂ semiconductor material is broken and disconnected. Can solve the conventional problem.
[0034]
In general, with a laser power that can be easily obtained and used, when the laser beam is narrowed down using a lens, the size of the image at the focal position becomes several μm to several tens of μm, which is the laser spot diameter when metallized. Therefore, several hundreds to thousands of heating / cooling operations are required to create an electrode pattern by connecting this spot group with a necessary width and a distance of several millimeters as an electrode pattern. It takes time. Therefore, in the present invention, such a problem is solved by the following second embodiment.
[0035]
FIG. 4 is a schematic view of a β-FeSi ₂ element electrode forming apparatus showing a second embodiment of the present invention.
[0036]
Here, a method of metallizing α-Fe ₂ Si ₅ phase by a single heating / cooling operation at a certain pattern distance is effective.
[0037]
A graphic frequently created in the device electrode pattern is a straight line portion. Therefore, in this embodiment, the straight line portion is to be created by a single laser irradiation.
[0038]
That is, the lens 24 for collimating light is placed where the laser beam 27 emitted from the laser source 28 has sufficiently spread through the expander lens 26. In order to optimize the spatial distance and arrangement from the laser source 28 to the device, a reflecting mirror 25 that changes the direction of the laser beam 27 may be used.
[0039]
When the cylindrical lens 23 is placed at a position where the light beam is sufficiently spread, the laser beam 24A is condensed in a straight line where the focal point is formed. When the β-FeSi ₂ semiconductor film 21 is arranged at the linear focal position 22, a metal portion as an electrode having a width of several 10 μm and a length of several mm can be formed by one-time irradiation. Compared to this, it can save a lot of work time and man-hours.
[0040]
The expander and lenses used here may be transparent glass or a concave reflecting mirror.
[0041]
Moreover, a cylindrical lens can also be used as an expander lens. In the present embodiment, the beam is expanded in a conical shape by an expander and then condensed linearly, so that the linear optical power is not uniform. Therefore, in order to make the optical power of the linear focus uniform, a cylindrical lens is used as an expander, and the condensing cylindrical lens and the optical axis may be adjusted.
[0042]
FIG. 5 is a schematic view of an electrode forming apparatus for a β-FeSi ₂ element showing a third embodiment of the present invention.
[0043]
Of the device electrode patterns, a figure often seen in a light receiving sensor is an arc electrode. This figure is a troublesome figure when it is created only by linear movement of the beam spot, and it is necessary to repeat fine XY movement. In the present embodiment, the arc portion is to be created by a single laser irradiation.
[0044]
That is, as in the second embodiment, a laser beam 27 emitted from a laser source 28 is sufficiently spread using an expander lens 26, and a lens 24 for making a parallel beam is placed (see FIG. 4).
[0045]
Furthermore, in this embodiment, the Fresnel lens 30 is placed where the parallel beam is sufficiently spread. The Fresnel lens 30 has a structure in which the radial cross section between the center and the peripheral edge operates in the same manner as a convex lens. For example, light rays incident on the portions 27 and 31 corresponding to the right side from the center of the Fresnel lens 30 are collected at the point 41A.
[0046]
Further, the light beam incident on the portion 32 corresponding to the left side is focused on the position of the point 41B. Since the groove 33 of the Fresnel lens 30 is formed concentrically from the center of the lens 30, the light incident on the Fresnel lens 30 is condensed so as to form an arc shape at the focal position. When the β-FeSi ₂ semiconductor film 40 is disposed at this focal point, an arc-shaped metal portion 42 having a required size can be formed by one irradiation, and this serves as an electrode.
[0047]
As described above, according to the present invention, the arc-shaped condensing point can be changed to a metal to be an electrode, and the working time and the operation process can be greatly reduced as compared with the conventional repeated spot irradiation operation. Can do.
[0048]
The expanders and lenses used here may be transparent glass or reflective mirrors.
[0049]
Up to now, a single cylindrical lens or Fresnel lens has been used as a mechanism for efficiently creating pattern electrodes with a laser beam. However, combining two or more of these to create a pattern that combines curves and straight lines. Is also possible. In order to actually manufacture the electrodes, the sample plate attached to the stage is moved vertically and horizontally and processed by combining the above patterns.
[0050]
Furthermore, if the laser power is sufficient and powerful, a mask of the desired electrode pattern is created without using the time-consuming method of configuring the electrode pattern with a combination of lines, and the figure is formed on the semiconductor film surface with a lens. It is also possible to obtain a desired electrode by one-time irradiation by projecting directly onto the metal and metallizing the irradiated part.
[0051]
The energy required for heating varies depending on the light absorption rate, thermal conductivity, melting point, specific heat, etc. of the irradiated material, but it is 10 ⁺⁶ W / cm ² to heat the region of several tens of micrometers in the vicinity of 1000 ° C Energy density is required and a short time in seconds is sufficient. An ordinary laser having a beam diameter of 1 to 2 mm may have an output of several W.
[0052]
When an Nd: YAG laser with a wavelength of 1.06 μm is used for β-FeSi ₂ , its optical absorption is as high as 10 ⁺⁵ and the thermal conductivity is very low as used in thermoelectric materials, so 50 μm The minute area of the diameter is heated to around 1000 ° C. by irradiating the output with 10 W light for several seconds.
[0053]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0054]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0055]
(A) When a part of a β-FeSi ₂ thin film is heated and cooled by squeezing a laser beam and converted into an α-Fe ₂ Si ₅ phase, which is a metal phase, to form a conductive electrode, Since the points that are sufficiently far apart from each other are metallized without overlapping the coincident points to finally form a continuous electrode, disconnection does not occur.
[0056]
(B) Since continuous straight lines and arcs are created by one-time heating without connecting small spots, there is an effect that it takes only a short time to create an electrode pattern.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an electrode forming apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a principle diagram illustrating a two-dimensional phase diagram of iron and silicon and a phenomenon when metallizing by heating.
FIG. 3 is an explanatory view of a method for forming an electrode of a β-FeSi ₂ element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of an electrode forming apparatus for a β-FeSi ₂ element showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of a β-FeSi ₂ element electrode forming apparatus showing a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample plate 2 Electrode pattern 3 Heating point 4 Condensing lenses 5, 25 Mirror (reflecting mirror)
6, 24A, 27 Laser beam 7 Beam switch 8, 28 Nd: YAG laser (laser source)
9 Computer 10 Stage 11 Absorber 21, 40 β-FeSi ₂ Semiconductor film 22 Linear focal position 23 Cylindrical lens 24 Lens for parallel light 26 Expander lens 30 Fresnel lens 31, 32 Part 33 Fresnel lens groove 41A, 41B Point 42 Arc-shaped metal part

Claims

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによって前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相化し、次に加熱する場所は、接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行い、この加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法。A method for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element,
In the atmosphere or inert gas atmosphere, all or a portion of the beta-FeSi ₂ material surface portion, said beta-FeSi ₂ material is a phase transition to α-Fe ₂ Si ₅ metal phase by heating, thereafter, said phase When the transferred part is cooled and returned to room temperature to make an electrode with good conductivity, a place of heating is applied to one point on the sample surface placed on the stage to form an α-Fe ₂ Si ₅ phase, and then heating Do not place them adjacent to each other, and move the heating source to a point that is far enough so that heat does not spread, and then touch the point that has already been cooled by cooling the previously heated point. subjected to heat / metallized by Te then applying a heat source, the electrode formation side of the beta-FeSi ₂ element and forming a desired electrode pattern by ligation of metallization while repeating the operation of the heating and cooling .

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、シリンドリカルレンズを用いてビームを細い直線状に集光し、該直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ₂材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法。A method for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element,
In the air or an inert gas atmosphere, all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated to cause a phase transition to the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transferred portion is cooled. When returning to room temperature to make an electrode with good conductivity, the laser beam is expanded by a beam expander and converted into parallel rays using a lens, and then the beam is condensed into a thin linear shape using a cylindrical lens. An electrode forming method for a β-FeSi ₂ element, wherein a β-FeSi ₂ material is placed at the linear focal position and heated to form an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form a linear electrode pattern .

請求項２記載のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを用いることによって、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法。In the electrode forming process of beta-FeSi ₂ element according to claim 2, wherein, by using the cylindrical lens as a beam expander lens for enlarging the laser beam, the linear power distribution when the focused linearly A method of forming an electrode of a β-FeSi ₂ element, characterized by being configured to be uniform.

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法であって、
大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を、加熱することによってα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光をビームエキスパンダにより拡大し、レンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ₂材料表面を照射加熱し、該照射加熱の部分をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成方法。A method for forming an electrode of a semiconductor β-FeSi ₂ element,
In the air or an inert gas atmosphere, all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material is heated to cause a phase transition to the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase, and then the phase-transferred portion is cooled. When using a Fresnel lens that expands the laser beam with a beam expander and converts it into parallel rays using a lens and then forms an arc at the focal point when returning to room temperature to make a conductive electrode A method for forming an electrode for a β-FeSi ₂ element, wherein the surface of the β-FeSi ₂ material is irradiated and heated, and the portion of the irradiation and heating is formed into an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form an arc-shaped electrode pattern.

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、この相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、ステージに載せた試料表面の一点に加熱源を当ててα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅相化し、次に、加熱する場所は接続した隣り合う場所にしないで、熱が波及しないほど離れた位置の一点へ加熱源を移動させて加熱し、その間に先に加熱した点の冷却により、既に冷却している点に接して次いで加熱源を当てることによって加熱／金属化を行う手段とを備え、
前記加熱冷却の操作を繰り返しながら金属化部分の連結によって所望の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置。An electrode forming apparatus for semiconductor β-FeSi ₂ element,
(A) means for heating all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material in air or an inert gas atmosphere;
(B) The β-FeSi ₂ material is phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase by the heating means, and then the phase-transformed portion is cooled and returned to room temperature to have a good conductivity. When applying a heating source to one point on the sample surface placed on the stage, the α-Fe ₂ Si ₅ phase is formed, and then the place to be heated should not be adjacent to the connected place, so that the heat will not spread. A means for heating / metallizing by moving the heating source to one point at a predetermined position and heating the metal in the meantime by contacting the point that has already been cooled and then applying the heating source by cooling the previously heated point. Prepared,
An electrode forming apparatus for a β-FeSi ₂ element, wherein a desired electrode pattern is formed by connecting metallized portions while repeating the heating and cooling operation.

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって、前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、
（ｃ）該ビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光を、レンズを用いて平行光線とした後、ビームを細い直線状に集光するシリンドリカルレンズとを備え、
（ｄ）該シリンドリカルレンズの直線状の焦点位置にβ−ＦｅＳｉ₂材料を置いて加熱し、α−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して直線状の電極パターンを形成することを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置。An electrode forming apparatus for semiconductor β-FeSi ₂ element,
(A) means for heating all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material in air or an inert gas atmosphere;
(B) The β-FeSi ₂ material is phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase by the heating means, and then the phase-transformed portion is cooled and returned to room temperature to provide an electrode having good conductivity. A beam expander that expands the laser beam,
(C) a laser beam expanded by the beam expander is converted into a parallel light beam using a lens, and then a cylindrical lens that focuses the beam into a thin linear shape,
(D) β-FeSi _{2 characterized in} that a β-FeSi ₂ material is placed at a linear focal position of the cylindrical lens and heated to form an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form a linear electrode pattern. _2- element electrode forming device.

請求項６記載のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置において、前記レーザ光を拡大するビームエキスパンダのレンズとして前記シリンドリカルレンズを備え、直線状に集光したときの直線状のパワー分布が一様になるように構成したことを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置。The electrode forming apparatus for a β-FeSi ₂ element according to claim 6, wherein the cylindrical lens is provided as a lens of a beam expander for expanding the laser beam, and a linear power distribution is uniform when condensed linearly. An electrode forming apparatus for a β-FeSi ₂ element, characterized in that:

半導体のβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置であって、
（ａ）大気または不活性ガス雰囲気において、前記β−ＦｅＳｉ₂材料表面部分の全部または一部分を加熱する手段と、
（ｂ）該加熱する手段によって前記β−ＦｅＳｉ₂材料をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相に相転移させ、その後、該相転移させた部分を冷し、室温に戻して導電性の良い電極にする際に、レーザ光を拡大するビームエキスパンダと、
（ｃ）該ビームエキスパンダにより拡大されたレーザ光をレンズを用いて平行光線とした後、焦点における結像が円弧となるようなフレネルレンズを備え、
（ｄ）該フレネルレンズを用いてβ−ＦｅＳｉ₂材料表面を照射加熱し、該照射加熱の部分をα−Ｆｅ₂Ｓｉ₅金属相化して円弧状の電極パターンとすることを特徴とするβ−ＦｅＳｉ₂素子の電極形成装置。An electrode forming apparatus for semiconductor β-FeSi ₂ element,
(A) means for heating all or part of the surface portion of the β-FeSi ₂ material in air or an inert gas atmosphere;
(B) The β-FeSi ₂ material is phase-transformed into the α-Fe ₂ Si ₅ metal phase by the heating means, and then the phase-transformed portion is cooled and returned to room temperature to form an electrode having good conductivity. A beam expander that expands the laser beam,
(C) a laser beam expanded by the beam expander is converted into a parallel light beam using a lens, and then a Fresnel lens is formed so that the image at the focal point becomes an arc.
(D) The β-FeSi ₂ material surface is irradiated and heated using the Fresnel lens, and the irradiated and heated portion is converted into an α-Fe ₂ Si ₅ metal phase to form an arc-shaped electrode pattern. FeSi ₂ element electrode forming apparatus.