DE1114251B

DE1114251B - Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern

Info

Publication number: DE1114251B
Application number: DES33546A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Nitsche; Hans Nagorsen
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-05-23
Filing date: 1953-05-23
Publication date: 1961-09-28

Description

Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern Bei Selengleichrichtern bildet sich die Sperrschicht im allgemeinen an der Grenzfläche zwischen der halbleitenden Selenschicht und einer ebenfalls halbleitenden Schicht aus, die aus einer Verbindung des Selens mit einer metallischen Komponente der Gegenelektrode besteht. In der Regel ist Kadmium der wirksame Bestandteil der Gegenelektrode, so daß sich die Sperrschicht zwischen Selen und Kadmiumselenid ausbildet. Bei den bisher üblichen Gleichrichtern dieser Art ist das Kadmium der Gegenelektrode im überschuß vorhanden, so daß die Kadmiumselenidschicht während des Betriebes des Gleichrichters ständig an Dicke zunimmt und daher der Gleichrichter im Sinne einer Erhöhung des Durchlaßwiderstandes altert. Es ist bekannt, zur Vermeidung dieses Nachteiles Kadmium nur in begrenzter Menge auf die Selenschicht aufzubringen und mit Hilfe einer Erwärmung vollständig in Kadmiumselenid umzuwandeln. Erst nach Abschluß dieser Behandlung wird die durch Aufbringen einer Gegenelektrode vervollständigte Gleichrichterscheibe elektrisch formiert.
Es ist ferner bekannt, auf die Selenschicht eine Schicht aus Kadmiumsulfid durch Verdampfen aufzubringen und diese Schicht mit einer kadmiumhaltigen Gegenelektrode zu bedecken. Auch bei diesen Gleichrichtern ist Kadmium im Überschuß vorhanden, so daß die obengenannten Nachteile auftreten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit kadmiumfreier Gegenelektrode, bei dem auf die Sperrschichtseite der Halbleiterschicht eine Kadmiumschicht aufgebracht und durch Reaktion des Kadmiums mit dem Selen eine Kadmiumselenidschicht gebildet wird, wobei das aufgebrachte Kadmium praktisch vollständig verbraucht wird. Das Verfahren nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine derartige Durchführung der' an sich bekannten thermischen und elektrischen Formierungen des mit der Kadmiumschicht versehenen Selengleichrichters, daß die Selenidbildung während einer eventuell vorgenommenen thermischen Formierung höchstens teilweise, vorwiegend jedoch bei der elektrischen Formierung unter Ausnutzung der durch die Formierspannung verursachten Kad-'miumionenwanderung stattfindet: Das Verfahren nach der Erfindung hat gegenüber der bekannten Herbeiführung der Kadmiumselenidreaktion durch Erwärmung wesentliche Vorteile. Das Wachsen der Selenidschicht im Laufe der Reaktion setzt voraus; daß freie Kadmiumionen vorhanden sind, die durch die bereits gebildete Kadmiumselenidteilschicht bis zur Selenschicht hindurchwandern. Je dicker die Selenidschicht bereits ist, um so mehr behindert sie den Zutritt der Kadmiumionen zur Selenschicht. Bei dem bekannten Verfahren steht den Kadmiumionen zur Überwindung dieser Sperre nur ihre thermische Energie zur Verfügung. Bei dem vorliegenden Verfahren gelangen dagegen die Kadmiumionen, sobald sie die Grenze der Selenidschicht erreichen, in ein Gebiet hoher elektrischer Feldstärke, da die Formierspannung vorwiegend an der bereits gebildeten Kadmiumselenidschicht abfällt. Die Diffusion der Kadmiumionen durch die Selenidschicht hindurch wird daher durch starke elektrische Feldkräfte gefördert; es lassen sich also Selenschichten vorgegebener Dicke unter dem Einfluß der Formierspannung wesentlich schneller erzielen als durch eine lediglich thermisch geförderte Reaktion. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß die Kadmiumionen bevorzugt durch solche Stellen der Selenidschicht hindurchwandern, die noch verhältnismäßig dünn sind, da an diesen Stellen die Feldstärke am größten ist. Daraus ergibt sich eine Selbstregelung der Selenidschichtdicke mit dem Ergebnis, daß Ungleichmäßigkeiten der Schichtdicke im Laufe des Formierungsprozesses ausgeglichen werden. Die Gleichmäßigkeit der ausgebildeten Selenidschicht ist aber dann besonders wichtig; wenn, wie es für die Erfindung wesentlich ist, nur eine begrenzte Menge von Kadmium zur Verfügung steht, da dann nach Abschluß des Herstellungsverfahrens eine Ausfüllung eventueller Fehlstellen nicht mehr möglich ist.
Die Ausbildung der Selenidschicht kann gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens dadurch abgekürzt werden, daß zunächst auf die Selen- Schicht in an sich bekannter Weise eine besondere, sogenannte nicht genetische, halbleitende Zwischenschicht aufgebracht wird, die noch nicht die für das gewünschte Sperrverhalten des Gleichrichters erforderliche Dicke hat. Auf diese Zwischenschicht wird dann eine Kadmiumschicht aufgebracht, die vorwiegend durch einen elektrischen Formierungsprozeß zur praktisch restlosen Diffusion durch die Zwischenschicht gebracht und zur Bildung einer genetischen Kadmiumselenidschicht an der Oberfläche der Selenschicht verbraucht wird. Auch hierbei ist es wesentlich, daß die Diffusion der Kadmiumionen unter dem Einfluß der Formierspannung an solchen Stellen der vorher aufgebrachten bzw. bereits genetisch verstärkten Zwischenschicht stattfindet, die noch verhältnismäßig dünn sind. Fehler in der nichtgenetischen Zwischenschicht werden auf diese Weise noch ausgeglichen. Die nichtgenetische Zwischenschicht kann beispielsweise eine Kadmiumselenid- oder Kadmiumsulfidschicht sein. Die Zwischenschicht kann auch noch einen Gehalt von Zusatzstoffen haben, die die Sperrschichtbildung begünstigen, wie z. B. Thallium.
Auf die so gebildete Selenidschicht kann dann zur Herstellung eines guten Kontaktes bzw. elektrischen Anschlusses eine zusätzliche, kadmiumfreie Metallschicht aufgebracht werden. mischen und elektrischen Formierungen des mit der Kadmiumschicht versehenen Selengleichrichters, daß die Selenidbildung während einer eventuell vorgenommenen thermischen Formierung höchstens teilweise, vorwiegend jedoch bei der elektrischen Förrnierung unter Ausnutzung der durch die Formierspannung verursachten Kadmiumionenwanderung stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einer besonderen halbleitenden Zwischenschicht zwischen der Deckelektrode und der eigentlichen Halbleiterschicht von anderer Zusammensetzung als diese Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiumschicht auf die Zwischenschicht aufgebracht und vorwiegend durch den elektrischen Formierungsprozeß zur praktisch restlosen Diffusion durch die Zwischenschicht gebracht und zur Bildung einer genetischen Kädmiumselenidschicht an der Oberfläche der eigentlichen Halbleiterschicht verbraucht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer kadmiumhaltigen Schicht, wie einer Kadmiumsulfidschicht oder einer Kadmiumselenidschicht, besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit kadmiumfreier Gegenelektrode, bei dem auf die Sperrschichtseite der Halbleiterschicht eine Kadmiumschicht aufgebracht und durch Reaktion des Kadmiums mit dem Selen eine Kadmiumselenidschicht gebildet wird, wobei das aufgebrachte Kadmium praktisch vollständig verbraucht wird, gekennzeichnet durch eine derartige Durchführung der an sich bekannten ther-In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldungen W 1630 VIII c/ 21 g (bekanntgemacht am 21.12.1950,p 4871 VIIIc/21g (bekanntgemacht am 26. 4. 1951); britische Patentschrift Nr. 439 774; USA.-Patentschrift Nr. 2 279187; »Der Radiomarkt«, Beilage in der »Elektrotechnik<< vom 9. 2. 1951, S. 14/15; G. J o o s , »Physik der festen Körper«, Band 9, Teil 11, 1948, S. 107 bis 910; »Fiat Final Report«, Nr. 706, S. 11 und 36.