DE10153053C2

DE10153053C2 - Method for producing p-n junctions in a semiconductor

Info

Publication number: DE10153053C2
Application number: DE2001153053
Authority: DE
Inventors: Roland Scheer; Konstantin Gartsmann
Original assignee: Hahn Meitner Institut Berlin GmbH; Yeda Research and Development Co Ltd
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH; Yeda Research and Development Co Ltd
Priority date: 2001-10-21
Filing date: 2001-10-21
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2021-10-22
Also published as: DE10153053A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von p-n- Übergängen zwischen positiv und negativ leitenden Bereichen in einem Halbleiter mittels spannungsabhängig induzierter Ionenwanderung in einem an den Halbleiter zwischen einer metallischen Grundelektrode und einer elektrisch leitenden Punktelektrode angelegten elektrischen Feld.The invention relates to a method for generating p-n Transitions between positive and negative conductive areas in one Semiconductors in one with voltage-induced ion migration the semiconductor between a metallic base electrode and an electrical conductive point electrode applied electrical field.

Übergänge zwischen p (positiv)-leitenden und n (negativ)-leitenden Bereichen in Halbleitermaterialien sind ein wichtiger Bestandteil elektronischer und optoelektronischer Bauelemente. Diese p-n-Übergänge (oder pnp- oder npn- Übergänge oder Kombinationen davon, im Folgenden allgemein p-n- Übergänge genannt) müssen an bestimmten Positionen innerhalb eines Halbleiters erzeugt werden. Will man die erzeugten p-n-Übergänge als elektronisches oder optoelektronisches Bauteil betreiben, so müssen diese auf dem Halbleiter elektrisch angeschlossen werden, im Allgemeinen mittels metallischer Kontakte (Metallisierungen).Transitions between p (positive) leading and n (negative) leading areas in semiconductor materials are an important part of electronic and optoelectronic components. These p-n transitions (or pnp or npn- Transitions or combinations thereof, hereinafter generally p-n- Called transitions) must be at certain positions within a Semiconductor are generated. If you want the generated p-n transitions as Operate electronic or optoelectronic component, so they have to be electrically connected to the semiconductor, generally by means of metallic contacts (metallizations).

Ein bewährtes Verfahren zur Erzeugung von p-n-Übergängen ist die Methode der feldinduzierten Ionenwanderung, wie sie beispielsweise aus der Offenle gungsschrift DE 35 03 264 bekannt ist. Die lokale atomare Zusammensetzung eines Halbleiters wird hierbei durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen zwei Elektroden verändert. Bei einer angelegten Feldspannung oberhalb eines Schwellwertes wandert dann ein Teil der Festkörperatome, insbesondere auch der Dotierungsatome, entsprechend seinem Ionen- Ladungszustand im Kristall in Richtung auf einen der beiden Kontakte. Die an den Halbleiter angelegte äußere Spannung erzeugt ein inneres elektrisches Feld, das eine treibende Kraft für die Diffusion der Ionen im Kristallgitter verband darstellt. Dabei kann eine Temperaturerhöhung den Diffusionseffekt noch unterstützen (vgl. US 5.412.242). Soll für die Erzeugung von p-n- Übergängen die Methode der feldinduzierten Ionenwanderung eingesetzt werden, so muss entweder das äußere elektrische Feld so positioniert werden, dass die durch Ionenwanderung erzeugten positiv und negativ leitenden Bereiche zwischen zuvor auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachten metallischen Kontakten zu liegen kommen, oder es müssen die feldinduzierten p- und n-Bereiche nachträglich mit ausreichender Genauigkeit mit aufzubrin genden Metallisierungen angeschlossen werden.The method is a proven method for generating p-n junctions field-induced ion migration, such as that from Offenle supply document DE 35 03 264 is known. The local atomic composition a semiconductor is created by applying an electrical field changed between two electrodes. With an applied field voltage above a threshold value, some of the solid-state atoms then migrate, especially the doping atoms, according to their ion State of charge in the crystal towards one of the two contacts. The on External voltage applied to the semiconductor produces an internal electrical one Field that is a driving force for the diffusion of the ions in the crystal lattice represents association. An increase in temperature can affect the diffusion effect still support (see US 5,412,242). For the generation of p-n- Transitions used the method of field-induced ion migration either the external electrical field must be positioned that the positive and negative conductive generated by ion migration Areas between previously applied to the semiconductor surface metallic contacts come to rest, or the field-induced must p and n ranges can be retrofitted with sufficient accuracy metallizations.

Aus der US 5.413.942, von der die Erfindung als nächstliegendem Stand der Technik ausgeht, ist es bekannt, einen p-n-Übergang feldinduziert zu erzeugen, indem zwischen einer Grundelektrode, die gleichzeitig als flächiger Metallisierungskontakt ausgebildet ist, auf der Unterseite eines Halbleiters und einer Punktelektrode, die direkt auf die Oberseite des Halbleiters aufgesetzt wird, eine Spannung oberhalb eines Schwellwertes angelegt wird. Die Punktelektrode ist auch während des Induktionsvorganges ortsfest positioniert. Die feldinduzierte Erzeugung eines p-n-Überganges erfolgt somit ausschließlich lokal im Bereich der aufgesetzten Punktelektrode (vgl. Fig. 2 der US 5.413.942). Die lokal erzeugten p- und n-Bereiche müssen mittels nachträglich aufgebrachter Metallisierungen einzeln und positionsgenau kontaktiert werden. Aus der US 5.413.942 ist es weiterhin bekannt, die Punktelektrode stationär auf einen von mehreren Metallisierungskontakten aufzusetzen (vgl. Fig. 2A der US 5.413.942), die in einem vorangegangenen Verfahrensschritt bereits auf den Halbleiter aufgebracht worden sind. Die Induktionsspannung wird dabei über den vordefinierten Kontakt an einer bestimmten, ortsfesten Position angelegt, sodass hier p- und n-Bereiche entstehen. Es muss jedoch hierbei darauf geachtet werden, dass die an dem einleitenden Metallisierungskontakt entstehenden p- und n-Bereiche auch in Kontakt mit den benachbarten Metallisierungskontakten gelangen. Deshalb werden Metallisierungskontakte bevorzugt an Orten appliziert, an denen ein Zusammenwachsen gleichpolig leitender Bereiche erwartet wird (vgl. Fig. 7 der US 5.413.942). Beide Varianten erfordern jedoch eine hochgenaue und damit aufwändige Positionierung der Metallisierungskontakte oder der lokalen Feldinduktion und schränken somit die Anwendung des Prozesses der p-n Übergangsbildung mittels feldinduzierter Ionenwanderung ein. Strukturie rungen mit Abmessungen bis in den µm-Bereich hinein sind nur unter größtem Herstellungsaufwand produzierbar. Insgesamt ergibt sich eine relativ hohe Fehlerrate nicht brauchbarer strukturierter Halbleiter. Außerdem sind die erzeugbaren p- und n-leitenden Bereiche relativ inhomogen, da die Induktions wirkung von der Punktelektrode aus abnimmt. Es treten an der Elektrode Verarmungseffekte auf, die aus benachbarten Regionen ausgeglichen werden. Auch mit der in US-PS 5.650.337 beschriebenen Lösung, die eine Teilfortführung der US-PS 5.413.942 darstellt und die Formierung eines konzentrisch geformten p-n-Überganges mittels einer stationären Punktelektrode beinhaltet, können die beschrieben Nachteile nicht vermieden werden.From US 5,413,942, from which the invention is based as the closest prior art, it is known to produce a pn junction in a field-induced manner, between a base electrode, which is simultaneously formed as a flat metallization contact, on the underside of a semiconductor and one Point electrode, which is placed directly on the top of the semiconductor, a voltage above a threshold value is applied. The point electrode is also stationary during the induction process. The field-induced generation of a pn junction therefore takes place exclusively locally in the area of the attached point electrode (cf. FIG. 2 of US Pat. No. 5,413,942). The locally generated p and n areas must be contacted individually and in a precise position by means of subsequently applied metallizations. From US 5,413,942 it is also known to place the point electrode stationary on one of several metallization contacts (cf. FIG. 2A of US 5,413,942) which have already been applied to the semiconductor in a previous method step. The induction voltage is applied via the predefined contact at a specific, fixed position, so that p and n ranges are created here. However, care must be taken to ensure that the p and n regions that arise at the introductory metallization contact also come into contact with the adjacent metallization contacts. For this reason, metallization contacts are preferably applied at locations where co-conductive areas are expected to grow together (see FIG. 7 of US 5,413,942). However, both variants require highly precise and therefore complex positioning of the metallization contacts or local field induction and thus restrict the application of the process of pn transition formation by means of field-induced ion migration. Structures with dimensions down to the µm range can only be produced with the greatest manufacturing effort. Overall, there is a relatively high error rate of unusable structured semiconductors. In addition, the p- and n-type regions that can be produced are relatively inhomogeneous, since the induction effect decreases from the point electrode. Depletion effects occur at the electrode, which are compensated for from neighboring regions. The disadvantages described cannot be avoided even with the solution described in US Pat. No. 5,650,337, which is a partial continuation of US Pat. No. 5,413,942 and involves the formation of a concentrically shaped pn junction by means of a stationary point electrode.

Die Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist daher darin zu sehen, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von p-n-Übergängen in einem Halbleiter unter Anwendung der Feldinduktionsmethode anzugeben, mit dem eine einfache, aber trotzdem hochgenaue Positionierung und Kontaktie rung der erzeugten p- und n-leitenden Bereiche möglich ist. Dabei sollen die Bereiche möglichst homogen sein. Des Weiteren soll das Verfahren einfach in seiner Durchführung sein und eine möglichst niedrige Fehlerrate aufweisen.The object for the present invention is therefore to be seen in a Process of the type mentioned at the outset for producing p-n junctions in to specify a semiconductor using the field induction method, with the simple, but still highly accurate positioning and contact tion of the generated p- and n-type areas is possible. The should Areas should be as homogeneous as possible. Furthermore, the process should be simple in be carried out and have the lowest possible error rate.

Als Lösung hierfür ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der gattungsgemäßen Art deshalb vorgesehen, dass die elektrisch leitende Punktelektrode in einer Ausbildung als frei in einer zur Oberfläche des Halbleiters parallelen Ebene bewegbarer Schreibkopf kontinuierlich auf zumindest einer vorgegebenen Schreibbahn über die Oberfläche des Halbleiters zur Formierung homogen strukturierter positiv und negativ leitender Bereiche geführt wird, wobei als Schreibmodus die spannungsabhängig induzierte Ionenwanderung aufrechterhalten wird. The solution to this in the method according to the invention is Generic type therefore provided that the electrically conductive Point electrode in a training as free in a to the surface of the Semiconductor parallel plane movable write head continuously at least one predetermined writing path over the surface of the Semiconductor for the formation of homogeneously structured positive and negative conductive Areas is guided, the voltage-dependent as the write mode induced ion migration is maintained.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden p-n-Übergänge direkt in den Halbleiter eingeschrieben. Dazu wird die bekannte stationäre Punktelektrode prinzipiell umkonzipiert in eine dynamische Punktelektrode, die nunmehr Teil eines in der Ebene frei verschieblichen Schreibkopfes ist. Durch die erfindungsgemäße Dynamisierung des Erzeugungsprozesses der p- und n- leitenden Bereiche kann deren Formgebung und Positionierung hochgenau festgelegt und eingehalten werden. Bildeten sich bei der stationären Punktelektrode insbesondere konzentrische Flächen mit abnehmender Ladungskonzentration um die Elektrodenspitze aus, sind nunmehr mit der frei verschieblichen Punktelektrode leitende Bereiche in definierter Linearstruktur erzeugbar. Diese sind durch den mit der bewegten Elektrodenspitze mitgeführten, lokal stets gleichbleibend starken Induktionseinfluss auf die Ionen im Halbleiter besonders stabil und homogen in ihrer Ausbildung. Das induzierende elektrische Feld wird von der Punktelektrode vorangetrieben, sodass die Diffusionswirkung ständig fortgeschrieben wird und nicht abnimmt. Damit lassen sich ausgedehnte p- und n-leitende Bereiche im Halbleiter erzeugen. Zum Aktivieren des Schreibmodus wird die Spannung an der Spitze der Punktelektrode gegenüber dem Halbleiter direkt oder gegenüber einem zuvor aufgebrachten Metallisierungskontakt so erhöht, dass feldinduzierte Ionenwanderung auftritt. Unter Aufrechterhaltung dieses Schreibmodus wird die Punktelektrode dann über die Oberfläche des Halbleiters geführt, sodass sich die feldinduzierte Ionenwanderung entlang der Schreibbahn erstreckt. Eine einfache Strukturierung der p-n-Übergänge kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darüber hinaus nicht nur durch die Wahl der Schreibbahnen, sondern auch durch gezieltes Ein- und Ausschalten des Schreibmodus erreicht werden.With the method according to the invention, p-n transitions are made directly in the Semiconductor inscribed. For this, the well-known stationary point electrode basically redesigned into a dynamic point electrode, which is now part is a write head that is freely movable in the plane. Through the Dynamization of the generation process of the p- and n- conductive areas, their shape and positioning can be highly precise fixed and adhered to. Formed at the stationary Point electrode especially concentric surfaces with decreasing Charge concentration around the electrode tip are now free with the movable point electrode conductive areas in a defined linear structure produced. These are due to the moving electrode tip carried, locally constant constant influence of induction on the Ions in semiconductors are particularly stable and homogeneous in their formation. The inducing electric field is driven by the point electrode so that the diffusion effect is continuously updated and does not decrease. This allows extensive p- and n-type areas in the semiconductor produce. To activate the write mode, the voltage is at the top the point electrode against the semiconductor directly or against one previously applied metallization contact increased so that field-induced Ion migration occurs. While maintaining this write mode the point electrode is then guided over the surface of the semiconductor, so that the field-induced ion migration extends along the writing path. A simple structuring of the p-n junctions can be done with the In addition, the inventive method not only by the choice of Writing paths, but also by switching the Write mode can be achieved.

Auf dem Gebiet der Magnetspeichertechnik ist das Einschreiben von magnetischen Strukturen mittels eines magnetisierbaren Schreibkopfes, der entlang eines magnetisierbaren Datenträgers mit elementaren Dipolen geführt wird, seit langem bekannt (vgl. beispielsweise US 5.646.882, Fig. 1). Dieses bekannte Verfahren basiert jedoch auf dem einfachen physikalischen Prinzip der magnetischen Wechselwirkung. Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen basiert auf dem komplexen physikalischen Prinzip der elektrostatischen Wechselwirkung, insbesondere zwischen einem elektrischen Feld und Ionen innerhalb eines Festkörpers, wobei die Wechselwirkung immer auch materialabhängig ist. Damit liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren zum direkten Schreiben von p-n Übergängen in einen Halbleiter ein Prinzip zugrunde, das von dem Prinzip beim Magnetschreiben grundsätzlich verschieden ist. Eine Parallele zwischen den beiden Schreibverfahren ist auch schon aus dem Grunde nicht ziehbar, da es bei der Erfindung absolut unerwartet gewesen ist, dass, obwohl der Effekt der feldinduzierten Ionenwanderung ebenfalls seit Langem an sich bekannt ist, bereits durch eine einfache Bewegung einer elektrischen Punktelektrode über die Oberfläche eines Halbleiters eine lineare Struktur bestehend aus nebeneinanderliegenden p- und n-leitenden Bereichen hergestellt werden kann.In the field of magnetic memory technology, the writing of magnetic structures using a magnetizable write head, which is guided along a magnetizable data carrier with elementary dipoles, has been known for a long time (cf., for example, US 5,646,882, FIG. 1). However, this known method is based on the simple physical principle of magnetic interaction. The method according to the invention, however, is based on the complex physical principle of the electrostatic interaction, in particular between an electric field and ions within a solid, the interaction always being dependent on the material. The method according to the invention for direct writing of pn junctions in a semiconductor is therefore based on a principle which is fundamentally different from the principle in magnetic writing. A parallel between the two writing methods cannot be drawn for the very reason that it was absolutely unexpected in the case of the invention that although the effect of the field-induced ion migration has also been known for a long time, a simple movement of an electrical point electrode means that it can be moved the surface of a semiconductor a linear structure consisting of juxtaposed p- and n-type regions can be produced.

Aus der Aufsatz "Field induced local oxidation of Ti and Ti/Au structures by an atomic force microscope with diamond coated tips" (R. J. M. Vullers et al., Leuve, Belgien, angenommen zur Veröffentlichung in "J. Vac. Sci. Technol. B", Internetveröffentlichung unter www.fys.kuleuven.ac.be/vsm/spm/publications/Vullers03.pdf Stand 07.10.2001) auf dem Gebiet der Oberflächenmodifizierung ist die feldinduzierte Oxidation von Metallfilmen in Gegenwart eines dünnen Wasserfilmes bekannt. Die Feldausrichtung der Wasserdipole beschleunigt hier die oberflächliche Oxidation. Ähnlich dem erfindungsgemäßen Verfahren führt eine ortsabhängige Anbringung des Feldes zur Herstellung von lateral strukturierten Schichten. Der Wirkmechanismus der Oxidation ist jedoch wiederum von dem der feldinduzierten Ionenwanderung grundsätzlich verschieden. Eine Ionenwanderung innerhalb des Filmvolumens findet bei der feldinduzierten Oxidation nicht statt. Die Wechselwirkung dieses bekannten Verfahrens ist auf die Oberfläche oder auf oberflächenahe Bereiche beschränkt. Ein Schreiben von oxidierten Oberflächenbereichen folgt zudem unmittelbar aus dem stationären Prozess: Da bei der feldinduzierten Oxidation am Aufpunkt des Schreibkopfes keine konzentrische zum Schreibkopf gerichtete Volumenmodifikation stattfindet, ist die lineare Führung des Schreibkopfes keine prinzipielle Erweiterung des stationären Wirkprinzips. Bei der feldinduzierten Oxidation stellt die Dynamisierung des Prozesses daher eine Aneinanderreihung einzelner stationärer Modifikationen dar.From the essay "Field induced local oxidation of Ti and Ti / Au structures by an atomic force microscope with diamond coated tips "(R.J.M. Vullers et al., Leuve, Belgium, accepted for publication in "J. Vac. Sci. Technol. B", Internet publication at www.fys.kuleuven.ac.be/vsm/spm/publications/Vullers03.pdf As of 07.10.2001) in the field of surface modification is field-induced oxidation of metal films in the presence of a thin Water film known. The field alignment of the water dipoles accelerates here the surface oxidation. Similar to the method according to the invention leads a location-dependent attachment of the field to the production of lateral structured layers. However, the mechanism of action of the oxidation is again from that of field-induced ion migration different. Ion migration within the film volume takes place at the field-induced oxidation does not take place. The interaction of this known Process is on the surface or on near-surface areas limited. A writing of oxidized surface areas also follows directly from the stationary process: as with field-induced oxidation at the point of the print head no concentric to the print head directed volume modification takes place, is the linear leadership of the Printhead does not extend the principle of the stationary operating principle. at The field-induced oxidation therefore makes the process dynamic a sequence of individual stationary modifications.

Aus der WO 94/20991 ist ein elektrochemisches Dotierungsverfahren beispielsweise für einen Supraleiter bekannt, bei dem an einer Probe in einer Lösung zwischen zwei Elektroden ein elektrisches Feld angelegt und hieraus eine selektive Dotierung in Form eines Dotierungsmusters gewonnen wird. Dazu wird eine Punktelektrode über die Probe geführt und das Dotierungsmuster entlang einer parallel zur Oberfläche der Probe verlaufenden Bewegungsbahn der Punktelektrode in der Probe formiert. Dabei beruht die feldinduzierte Dotierung auf einer Einlagerung von Fremdatomen in einen vergebenen Atomverbund. Der Probe wird ein in der Lösung vorhandener Dotand, bevorzugt Sauerstoff, homogen von außen zugeführt. Es findet keine konzentrisch zum Schreibkopf gerichtete Volumenmodifikation statt. Bereits dotierte Gebiete können nicht mehr rückgewandelt werden, ein Überschreiben findet nicht statt. Dadurch stellt die lineare Führung des Schreibkopfes bei diesem Verfahren ebenfalls keine prinzipielle Erweiterung des stationären Wirkprinzips dar.An electrochemical doping process is known from WO 94/20991 known for example for a superconductor in which a sample in a Solution created an electrical field between two electrodes and from there selective doping is obtained in the form of a doping pattern. For this purpose, a point electrode is passed over the sample and that Doping pattern along a parallel to the surface of the sample Path of movement of the point electrode formed in the sample. Thereby the field-induced doping on the incorporation of foreign atoms into one assigned atomic network. The sample becomes one that is present in the solution Dopant, preferably oxygen, supplied homogeneously from the outside. It doesn't find any Volume modification directed concentrically to the print head instead. Already endowed areas can no longer be converted, an overwriting does not take place. This provides the linear guidance of the print head this procedure also does not in principle extend the inpatient Working principle.

Während des Einschreibens von p-n-Übergängen durch die Erzeugung ent sprechender p- und n-leitender Bereiche im Halbleiter wird bei dem erfindungs gemäßen Verfahren der Schreibmodus aufrecht erhalten. Dieser zeichnet sich durch eine Überschreitung eines Spannungsschwellwertes aus, bei dem feldinduzierte Ionenwanderung im Halbleiter auftritt. Dabei ist der Schwellwert in erster Linie material- und temperaturabhängig. Die einsetzende Ionenwan derung ist damit charakterisiert durch eine bestimmte Durchlassstromdichte. Deshalb ist es gemäß einer Fortführung des Verfahrens zur Erzeugung von p- n-Übergängen nach der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn eine in-situ- Kontrolle des aufrecht zu erhaltenden Schreibmodus, der durch eine halbleitermaterialabhängige Durchlassstromdichte charakterisiert ist, durch eine Messung der Strom-Spannungskennlinie durchgeführt wird, wobei Abweichungen durch eine Spannungsregelung ausgeglichen werden. Wird der Schreibmodus bzw. das elektrische Feld beispielsweise in einem Sägezahn verlauf aktiviert, kann die in-situ-Kontrolle in den Pausenzeiten zwischen den einzelnen Sägezähnen vorgenommen werden. Somit kann die Stromaufnahme beim Schreibvorgang durch eine geeignete Regelung der Spannung und des Bewegungsvorschubs (bei zu schnellem Vorschub kann die Kontinuität der Ionenwanderung abreißen) kontrolliert im Bereich des Schreibmodus gehalten werden.During the writing of p-n transitions through the generation ent speaking p- and n-type areas in the semiconductor is in the invention maintain the write mode according to the procedure. This stands out by exceeding a voltage threshold at which field-induced ion migration occurs in the semiconductor. Here is the threshold primarily dependent on material and temperature. The deployed ion wall The change is characterized by a certain forward current density. Therefore, according to a continuation of the process for generating p- n-junctions according to the invention are particularly advantageous if an in-situ Control of the write mode to be maintained by a is characterized by semiconductor material-dependent forward current density a measurement of the current-voltage characteristic is carried out, wherein Deviations can be compensated for by voltage regulation. Will the Writing mode or the electrical field, for example in a sawtooth activated, the in-situ control can be carried out during the breaks between the individual saw teeth. Thus the current consumption in the writing process by a suitable regulation of the voltage and the Movement feed (if the feed is too fast, the continuity of the Tear off ion migration) controlled in the area of the write mode become.

Auch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einschreiben von p-n- Übergängen in Halbleiter können unterschiedlich kontaktierte elektronische Bauelemente in der Elektronik und in der Optoelektronik konzipiert werden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen einer vorangegangen und einer nachträg lichen Kontaktierung der p- und n-leitenden Bereiche mittels Metallisierungen. Insbesondere bei der vorangehenden Kontaktierung kann gemäß einer nächsten Erfindungsfortführung vorteilhaft vorgesehen sein, dass die vorgegebene Schreibbahn zwischen bis in den sub-µm-Abmessungsbereich vorstrukturierbaren Metallisierungskontakten auf der Oberseite des Halbleiters verläuft. Die vorangegangene Kontaktstrukturierung ist hochgenau ausführbar. Dabei kann die Halbleiterfläche optimal ausgenutzt werden, da noch keine p- und n-leitenden Bereiche existieren. Diese werden erst durch das erfindungs gemäße Verfahren eingeschrieben und dabei hochgenau relativ zu den Metallisierungskontakten positioniert. Durch eine geeignete Wahl der Schreibbahn können p- und n-leitende Bereiche im Halbleiter so erzeugt werden, dass diese jeweils an unterschiedlichen Metallisierungskontakten zu liegen kommen und damit p-leitende und n-leitende Bereiche getrennt kontaktiert werden können. Ein besonderer Vorteil dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, dass die Kontaktierungen Strukturen bis in den sub-µm- Bereich aufweisen können. Derartig kleine Strukturen konnten bislang mit sich lokal relativ unkontrolliert ausbildenden p- und n-leitenden Bereichen nicht in der erforderlichen Genauigkeit kontaktiert und damit nicht realisiert werden. With the method according to the invention for inscribing p-n Transitions in semiconductors can be differently contacted electronic Components in electronics and optoelectronics can be designed. A distinction must be made between a previous and a subsequent one Liche contacting of the p- and n-type areas by means of metallizations. In particular in the preceding contacting, according to one next continuation of the invention can be advantageously provided that the predefined writing path between up to the sub-µm dimension range pre-structurable metallization contacts on the top of the semiconductor runs. The previous contact structuring can be carried out with high precision. The semiconductor surface can be used optimally since no p- and n-type areas exist. These are only through the fiction according to the procedures described and highly accurate relative to the Metallization contacts positioned. By a suitable choice of Writing paths can thus produce p- and n-type areas in the semiconductor that they are connected to different metallization contacts come and separate p-type and n-type areas can be contacted. A particular advantage of this procedure is to see that the contact structures down to the sub-µm May have area. Such small structures have so far been possible locally relatively uncontrolled forming p- and n-type areas not in contacted with the required accuracy and thus not be realized.

Weiterhin ist eine Kontaktierung der vorgegebenen Metallisierungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Verlaufswahl der Schreibbahnen sicher gewährleistet und unterliegt nicht einem unkontrollierbaren Ausbrei tungsprozess, wie es bei dem bekannten Verfahren mit vorab aufgebrachten Kontakten der Fall ist.Furthermore, the specified metallizations are contacted at the inventive method by the choice of course of the writing paths safely guaranteed and is not subject to an uncontrollable spread tion process, as it is applied in advance in the known method Contacts is the case.

Für eine einfache Kontaktierung des Halbleiters durch die beiden Feld elektroden während des Schreibprozesses ist es gemäß einer anderen Erfindungsausgestaltung vorteilhaft, wenn die metallische Grundelektrode auf der Oberseite des Halbleiters angeordnet ist. Damit erfolgt eine einfache Kontaktierung ausschließlich auf der Oberseite des Halbleiters. Über diese Kontaktierung kann auch die in-situ-Spannungsüberwachung zur Aufrechter haltung des Schreibmodus erfolgen. In Hinblick auf vorgesehene Anwendun gen des strukturierten Halbleiters ist es jedoch auch möglich und besonders sinnvoll, wenn entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die metallische Grundelektrode, insbesondere in Form eines flächigen Metallisie rungskontakts, auf der Unterseite des Halbleiters angeordnet ist. Eine Mikrostrukturierung der Metallisierungen zur Kontaktierung der p- und n- leitenden Bereiche bietet sich in der Hauptsache auf der Oberseite des zu strukturierenden Halbleiters an. Eine Strukturierung auch der Unterseite oder eine frei verschiebbare Grundelektrode in Nadelform bieten keine ohne Weiteres ersichtlichen Vorteile. Durch die Identität von Grundelektrode und Grundkontakt wird hingegen gleichzeitig eine gute Halterung des Halbleiters und eine gute Feldverteilung während des Strukturierungsprozesses erreicht.For easy contacting of the semiconductor through the two fields electrodes during the writing process it is according to another Invention design advantageous if the metallic base electrode on the top of the semiconductor is arranged. This is easy Contacting only on the top of the semiconductor. About these Contacting can also be used to maintain the in-situ voltage monitoring hold the write mode. With regard to intended applications However, it is also possible and special against the structured semiconductor useful if, according to an alternative embodiment of the invention metallic base electrode, in particular in the form of a flat metallisie tion contact is arranged on the underside of the semiconductor. A Microstructuring of the metallizations for contacting the p- and n- leading areas are mainly on the top of the to structuring semiconductor. Structuring the bottom or a freely displaceable base electrode in the form of a needle is not available without Other obvious advantages. Due to the identity of the base electrode and On the other hand, basic contact becomes a good holder for the semiconductor and achieved a good field distribution during the structuring process.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einschreiben von p-n-Übergängen in Halbleitermaterialien ist die erreichbare Homogenität der eingeschriebenen Bereiche durch das kontinuierliche Vorantreiben des elektrischen Feldes mit dem Schreibkopf. Entlang einer Schreibbahn bilden sich linear strukturierte Bereiche aus. Gemäß einer nächsten Erfindungsfort führung ist es weiterhin möglich, dass ausgedehnte positiv und negativ leitende Bereiche durch mehrmaliges Führen des Schreibkopfes auf benachbarten Schreibbahnen eingeschrieben werden. Der Vorteil der besonders homogenen Ausprägung wird dann auch bei flächigen Bereichen erreicht. Zur Flächen abdeckung sind verschiedene Schreibbahnverläufe vorgebbar, insbesondere kann eine effektive Mäanderbahn abgefahren werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass bereits eingeschriebene Bereiche nicht wieder überschrieben werden. Es wurde nämlich auch festgestellt, dass der einfache Vorgang des Einschreibens von p-n-Übergängen durch Ionendiffusion lokal wiederholbar ist. Das bedeutet, dass an einem Ort durch mehrfaches Überfahren mit dem aktivierten Schreibkopf jeweils Veränderungen in der Strukturierung bewirkt werden können. Deshalb ist es gemäß einer anderen Fortführung der Erfindung vorteilhaft möglich, wenn positiv und negativ leitende Bereiche durch wiederholtes Führen des Schreibkopfes auf entsprechenden Schreibbahnen in verbesserter Ausprägung eingeschrieben oder in den jeweils gegenpoligen Bereich überschrieben werden. Somit sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher Weise Modifikationen und Umpolungen bereits eingeschriebener Bereiche möglich. Diese Möglichkeit ist insbesondere für ein fehlerkorrigierendes Feintuning nach der Fertigprozessierung der strukturierten Halbleiter und deren Qualitätskontrolle von Bedeutung.A particular advantage of the registration method according to the invention of p-n junctions in semiconductor materials is the attainable homogeneity of the enrolled areas by continuously driving the electrical field with the write head. Form along a writing path linearly structured areas. According to a next invention leadership, it is still possible that extensive positive and negative conductors Areas by repeatedly guiding the print head on neighboring ones Writing tracks can be inscribed. The advantage of the particularly homogeneous Characterization is then also achieved in flat areas. To surfaces different writing path courses can be specified, in particular an effective meander track can be followed. However, it is on it to ensure that areas already enrolled are not overwritten again become. It was also found that the simple process of Inscription of p-n junctions can be repeated locally by ion diffusion. That means that in one place by multiple passes with the activated write head causes changes in the structuring can be. Therefore, according to another continuation of the Invention advantageously possible if positive and negative conductive areas through repeated guiding of the printhead on corresponding writing paths in improved version registered or in the opposite polarity Area will be overwritten. Thus with the invention Processes simple modifications and polarity reversal already registered areas possible. This option is especially for one error-correcting fine tuning after the finished processing of the structured Semiconductors and their quality control are important.

Eine erhöhte Aktivierung der feldinduzierten Ionenwanderung beim Schreibvor gang kann noch erreicht werden, wenn gemäß einer anderen Erfindungsfort führung vorgesehen ist, dass der Schreibkopf während des Schreibmodus geheizt wird. Durch das Heizen wird die Diffusion der Ionen erhöht und ihre Verteilung im Halbleiterkristall noch weiter vergleichmäßigt, sodass besonders homogene Bereiche entstehen.An increased activation of the field-induced ion migration when writing gang can still be achieved if according to another invention guidance is provided that the write head during the write mode is heated. Heating increases the diffusion of the ions and theirs Distribution in the semiconductor crystal even more uniform, so that special homogeneous areas arise.

Bei dem bekannten Verfahren mit der stationären Punktelektrode wird diese unter leichtem Druck direkt auf die Halbleiteroberfläche oder auf den Metallisierungskontakt aufgesetzt. Dadurch fließt ein Strom durch den Halbleiter, der gegebenenfalls den Diffusionsprozess der Ionen behindern kann. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn entsprechend einer nächsten Fortfüh rung des Verfahrens nach der Erfindung die Punktelektrode im Schreibkopf in einer Ausbildung als Schreibnadel die Oberfläche des Halbleiters im Schreibmodus unter Vermeidung eines Stromflusses zwischen Schreibnadel und Halbleiter gerade nicht berührt. Weitere Vorteile hierbei sind die nahezu widerstandsfreie Verschiebbarkeit der Schreibnadel und die Kontaktlosigkeit zur Oberfläche. Diese kann durch eine aufsetzende Schreibnadel beim Schreibprozess gegebenenfalls geringfügig eingeritzt werden, was aber in der Regel tolerierbar ist. Insbesondere jedoch im Bereich von dünnen Metallisie rungskontaktfilmen, in die der Schreibvorgang für eine sichere Kontaktierung hineinreichen kann, sollte eine direkte Berührung der Schreibnadel vermieden werden. Obwohl der Abstand zur Oberfläche des Halbleiters so groß gewählt ist, dass ein Übertritt elektrischer Ladung nicht erfolgen kann, ist trotzdem das induzierte elektrische Feld im Halbleiter hinreichend groß, um eine Ionenwanderung im Bereich des projizierten Aufpunktes der Schreibnadel auf dem Halbleiter zu gewährleisten. Thermisch unterstützt werden kann der Effekt der Ionenwanderung noch gemäß einer nächsten Erfindungsfortführung dadurch, dass der jeweilige Einschreibbereich auf der Oberfläche des Halbleiters unter der nicht berührenden Schreibnadel durch eine Lichtquelle im Schreibkopf geheizt wird. Auf diese Weise kann wiederum eine Diffusions erhöhung durch thermische Energiezufuhr erreicht werden.In the known method with the stationary point electrode, this is under light pressure directly on the semiconductor surface or on the Metallization contact attached. This causes a current to flow through the Semiconductor, which may hinder the diffusion process of the ions can. Therefore, it is advantageous if according to a next continuation tion of the method according to the invention, the point electrode in the write head an education as a stylus the surface of the semiconductor Write mode avoiding current flow between the stylus and semiconductor just not touched. Other advantages here are almost resistance-free displacement of the stylus and the lack of contact to the surface. This can be done with an attached stylus Writing process may be slightly incised, but what in the Is usually tolerable. But especially in the area of thin metallization rungskontaktfilmen in which the writing process for a safe contact touching the stylus should be avoided become. Although the distance to the surface of the semiconductor is chosen so large is that an electrical charge cannot be transferred, that is still induced electric field in the semiconductor sufficiently large to be a Ion migration in the area of the projected point of the stylus to ensure the semiconductor. The effect can be thermally supported ion migration according to a next invention in that the respective inscription area on the surface of the Semiconductor under the non-touching stylus by a light source in the Printhead is heated. In this way, diffusion can in turn increase can be achieved by supplying thermal energy.

Ausführungsbeispiele zum erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfol gend anhand der Figuren und Diagramme zum weiteren Verständnis näher erläutert. Dabei zeigt:Exemplary embodiments of the method according to the invention are described below based on the figures and diagrams for further understanding explained. It shows:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Schreibanlage zur Durchführung des Schreibverfahrens nach der Erfindung, Fig. 1 shows the basic structure of a writing system for performing the writing method according to the invention,

Fig. 2 die Strom-Spannungs-Kurve des Systems Schreibkopf-Halb leiter, Fig. 2 shows the current-voltage curve of the system Stylus semiconductor,

Fig. 3 eine Sekundärelektronenaufnahme des Schreibverfahrens, Fig. 3 is a secondary electron micrograph of the writing method,

Fig. 4 eine EBIC-Aufnahme eines eingeschriebenen Übergangs, Fig. 4 is a EBIC receiving a written transition,

Fig. 5 ein Linienscan der EBIC-Aufnahme gemäß Fig. 4 und Fig. 5 is a line scan of the EBIC recording shown in FIG. 4 and

Fig. 6a-d schematische Momentdarstellungen der Übergangsbildung. FIGS. 6a-d are schematic representations of the transition moment formation.

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer einfachen Schreibanlage, mit der das Verfahren zum Einschreiben homogen strukturierter positiv und negativ leitender Bereiche nach der Erfindung durchgeführt werden kann. Dargestellt ist ein Ausschnitt eines Halbleiters SC in einer Ausbildung als dünner Film. Eine Kontrolleinheit CU dient der Steuerung der angelegten Spannung zur Aktivierung des Schreibmodus MM und zur Überwachung des Vorschubs eines frei in der x-y-Ebene bewegbaren Schreibkopfs WH zum Einschreiben der p-n-Übergänge in den Halbleiter SC. Der Schreibkopf WH enthält eine metallische Punktelektrode PE, im dargestellten Ausführungs beispiel in Nadelform. Eine Grundelektrode BE ist entweder auch auf der Oberseite FS des Halbleiters SC auf einem metallisierten Feld MF angeordnet (durchgezogene Verbindung) oder sie befindet sich auf der Unterseite BS des Halbleiters SC (gestrichelte Verbindung). Hier kann sie insbesondere identisch sein mit einem flächigen Metallisierungskontakt zur späteren Kontaktierung der erzeugten p-n-Übergänge (in der Figur nicht dargestellt). Auf der Oberseite FS des Halbleiters sind mikrostrukturierte Metallisierungen MC dargestellt, die vor dem Erzeugungsvorgang auf den Halbleiter SC aufgebracht worden sind und der Kontaktierung der zu erzeugenden p-n-Bereiche dienen. Die Metallisie rungen legen damit den Bahnverlauf WC des Schreibkopfes WH als Anfangs- und Endpunkte fest. Eine nachträgliche Aufbringung der Metallisierungen entsprechend der vorgegebenen Schreibbahnen ist ebenfalls möglich. Fig. 1 shows schematically the structure of a simple write system with which the process for writing homogeneously structured positive and negative conductive regions of the invention can be carried out. A section of a semiconductor SC in the form of a thin film is shown. A control unit CU is used to control the applied voltage to activate the write mode MM and to monitor the feed of a write head WH which can be moved freely in the xy plane to write the pn junctions into the semiconductor SC. The write head WH contains a metallic point electrode PE, in the illustrated embodiment, for example, in the form of a needle. A base electrode BE is either arranged on the top side FS of the semiconductor SC on a metallized field MF (solid connection) or it is located on the bottom side BS of the semiconductor SC (dashed connection). Here it can in particular be identical to a flat metallization contact for subsequent contacting of the pn junctions produced (not shown in the figure). Microstructured metallizations MC are shown on the top side FS of the semiconductor, which were applied to the semiconductor SC before the production process and serve to contact the pn regions to be produced. The metallizations thus define the path course WC of the writing head WH as starting and ending points. Subsequent application of the metallizations in accordance with the specified writing paths is also possible.

Die Aktivierung des Schreibmodus MM erfolgt durch Überschreiten eines Schwellwertes in der Strom-Spannungs-Charakteristik des beschriebenen Systems Schreibkopf-Halbleiter (vgl. Fig. 2). Im Schreibmodus MM erfolgt eine feldinduzierte Ionenwanderung im Bereich des Aufpunktes OP der Punkt elektrode PE (Berührungs- oder Projektionspunkt der Punktelektrode auf der Halbleiteroberfläche) im Halbleiter SC zur Bildung von positiv und negativ leitenden Bereichen. Der Bewegungsvorschub des Schreibkopfes WH erfolgt entlang programmierter Schreibbahnen WC und kann im Verfahren ent sprechend der Erfordernisse frei vorgegeben sein, insbesondere kann eine Ausrichtung nach bereits vorstrukturierten Metallisierungen erfolgen. Es können auch durch benachbarte Schreibbahnen ausgedehnt flächige Bereiche eingeschrieben oder bereits eingeschriebene Bereiche durch erneutes Überfahren modifiziert oder überschrieben (umgepolt) werden. Während der Bewegung des Schreibkopfes WH wird das induzierende elektrische Feld im Halbleiter SC mitgeführt, sodass sich aufgrund der gleichmäßigen Ionen wanderung eine lineare Strukturierung von p- und n-leitenden Bereichen ent lang der Schreibbahn WC einstellt. Es bilden sich entsprechend strukturierte p- n-Übergänge im Halbleiter SC aus.The activation of the write mode MM takes place by exceeding a threshold value in the current-voltage characteristic of the described write head-semiconductor system (cf. FIG. 2). In the writing mode MM, a field-induced ion migration takes place in the area of the point of OP, the point electrode PE (point of contact or projection of the point electrode on the semiconductor surface) in the semiconductor SC to form positive and negative conductive areas. The movement of the writing head WH takes place along programmed writing paths WC and can be freely specified in accordance with the requirements in the method, in particular an alignment can take place according to pre-structured metallizations. Extensive flat areas can also be written in by adjacent writing paths, or areas that have already been written in can be modified or overwritten (reversed) by running over them again. During the movement of the writing head WH, the inducing electric field is carried in the semiconductor SC, so that a linear structuring of p- and n-conducting regions along the writing path WC occurs due to the uniform ion migration. Correspondingly structured p-n junctions form in the semiconductor SC.

In der Fig. 2 ist die zu dem System Schreibkopf-Halbleiter zugehörige Charakteristik zwischen angelegter Spannung (Abszissenachse) und fließen dem Strom (Ordinatenachse) dargestellt. Die Spannung an der Punktelektrode ist im dargestellten Ausführungsbeispiel negativ. Grau hinterlegt ist der Strombereich, in dem der Schreibmodus MM aktiviert ist. Durch eine geringfügige Beabstandung der Punktelektrode zur Oberfläche des Halbleiters kann bei einer entsprechenden hohen Spannung auch in einem Arbeitsbereich geschrieben werden, in dem nahezu kein Strom fließt. Durch die Beabstandung wird der Vorschub des Schreibkopfs erleichtert und die Oberfläche des Halbleiters geschont, außerdem treten keine Behinderungen bei der Ionenwanderung im Hableiter auf. Durch wiederholte Messungen der Strom-Spannungskennlinie kann während des Schreibvorgangs die Aufrechterhaltung des Schreibmodus MM, der durch eine halbleitermaterial abhängige Durchlassstromdichte charakterisiert ist, kontrolliert werden. Abweichungen in der Stromaufnahme sowie Änderungen in der Geschwin digkeit des Bewegungsvorschubs, die zur Unterbrechung der kontinuierlichen Ionendiffusion führen können, können sofort ausgeregelt werden, sodass gewährleistet ist, dass der Schreibmodus MM nicht verlassen wird. Fehlstellen in der Ausbildung der positiv- und negativ leitenden Bereiche werden so sicher vermieden. Eine gezielte Aktivierung und Deaktivierung des Schreibmodus MM ist jedoch über die in-situ-Kontrolle ebenfalls möglich, sodass beliebige p-n- Strukturen in den Halbleiter eingeschrieben werden können.In FIG. 2, the associated system to the stylus-type semiconductor characteristic between the applied voltage (x-axis) and the flow current (ordinate) is shown. The voltage at the point electrode is negative in the exemplary embodiment shown. The current range in which the write mode MM is activated is highlighted in gray. Due to a slight spacing of the point electrode from the surface of the semiconductor, a correspondingly high voltage can also be used to write in a work area in which almost no current flows. The spacing facilitates the advance of the write head and protects the surface of the semiconductor, and there are no obstacles to ion migration in the conductor. Through repeated measurements of the current-voltage characteristic, the maintenance of the write mode MM, which is characterized by a forward current density that is dependent on the semiconductor material, can be checked during the writing process. Deviations in the current consumption and changes in the speed of the movement feed, which can lead to the interruption of the continuous ion diffusion, can be corrected immediately, so that it is ensured that the write mode MM is not exited. Defects in the formation of the positive and negative conductive areas are reliably avoided. A targeted activation and deactivation of the write mode MM is also possible via the in-situ control, so that any pn structures can be written into the semiconductor.

Die Fig. 3 zeigt eine Sekundärelektronenaufnahme, die mit einem Raster elektronenmikroskop aufgenommen wurde. Die Punktelektrode PE ist eine Schreibbahn WC von Punkt (1) nach Punkt (2) abgefahren. Deutlich ist in der Aufnahme zu erkennen, dass die Morphologie der Halbleiteroberfläche durch den Schreibvorgang nicht beschädigt oder modifiziert worden ist. Die Bewegung der Punktelektrode PE führt zu ausgedehnten p-n-Übergängen, die mithilfe von Elektronenstrahl-induzierter Ströme (EBIC = Electron Beam In duced Current) in einem Rasterelektronenmikroskop abgebildet werden kön nen (vgl. Fig. 4). Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit freie Verlaufsformen der p-n-Übergänge homogen strukturieren. Man erkennt in der Aufnahme gemäß Fig. 4 helle und dunkle Bereiche in einer linearen Anordnung auf der Oberfläche des Halbleiters. Diese Bereiche sind auf p- dotierte und n-dotierte Bereiche innerhalb des Halbleiters zurückzuführen und wurden durch den erfindungsgemäßen Einschreibvorgang hervorgerufen. Es ergibt sich nur ein EBIC-Signal, wenn der Elektronenstrahl in den Bereich der Schreibbahn gelenkt wird da nur in diesem Bereich p-n Übergänge induziert wurden. Der waagerechte Pfeil deutet die Richtung des EBIC-Linienscans an, der in Fig. 5 dargestellt ist. Die Mikroskopierbedingungen umfassten einen Primärelektronenstrom von 5 keV und einen Strahlstrom von 0,3 × 10^-9 A. FIG. 3 shows a secondary electron micrograph, taken with a scanning electron microscope. The point electrode PE traverses a writing path WC from point ( 1 ) to point ( 2 ). It can be clearly seen in the image that the morphology of the semiconductor surface has not been damaged or modified by the writing process. The movement of the point electrode PE leads to extensive pn junctions which can be imaged in a scanning electron microscope using electron beam induced currents (EBIC = electron beam induced current) (cf. FIG. 4). With the method according to the invention, free course shapes of the pn junctions can thus be structured homogeneously. It can be seen in the receiver of FIG. 4 light and dark areas in a linear arrangement on the surface of the semiconductor. These areas can be traced back to p-doped and n-doped areas within the semiconductor and were caused by the write-in process according to the invention. There is only one EBIC signal if the electron beam is directed into the area of the writing path, since pn junctions were only induced in this area. The horizontal arrow indicates the direction of the EBIC line scan, which is shown in FIG. 5. The microscopy conditions included a primary electron current of 5 keV and a beam current of 0.3 × 10 ^-9 A.

In den Fig. 6a bis d ist der Aufbau von elektrischen Feldzonen in einem epitaktisch aufgezogenen CuInSe₂-Halbleitermaterial (in einem Schichtaufbau auf n-leitendem Silizium und einem flächigen Grundkontakt) aus den dargestellten Kontrasten der EBIC-Aufnahmen in den Fig. 4 und 5 abgeleitet. Die vom Elektronenstrahl erzeugten Ladungsträger werden unter Einfluss interner elektrischer Felder separiert. Es werden vier Übergänge (1, 2, 1' und 2', Fig. 6a) entsprechend vier orientierten Feldzonen (Pfeile, Fig. 6b) vorgefunden. Die unterschiedlich stark gepunkteten Zonen zeigen die Ladungsträgerverteilungen als Ursache für die Feldzonen an. Die weiße Zone zeigt den unverändert p-leitenden Halbleiter an. Das Anliegen einer negativen Spannung an der Punktelektrode hat zu einer Wanderung von Cu⁺-Ionen in Richtung auf deren Spitze (tip, Fig. 6c) geführt. Entsprechend entstandene Cu-Zwischengitteratome agieren als Donatoren und formen einen n-leitenden Bereich mit Elektronenüberschuss im Bereich der Spitze (Fig. 6d). Durch die zurückbleibenden Cu-Vakanzen (Akzeptoren) werden die benachbarten Zonen stark p-leitend. Es formieren sich zwischen den Bereichen entsprechende p-n- Übergänge. Durch Bewegung der Punktelektrode auf vorgegebenen Schreibbahnen kann damit deren Verlauf beliebig festgelegt werden. In FIGS. 6a-d is the construction of electrical field zones in an epitaxially reared CuInSe ₂ semiconductor material (having a layer structure on n-type silicon and a tubular main contact) of the illustrated contrasts the EBIC shots in FIGS. 4 and 5 derived. The charge carriers generated by the electron beam are separated under the influence of internal electrical fields. Four transitions (1, 2, 1 'and 2', Fig. 6a) corresponding to four oriented field zones (arrows, Fig. 6b) are found. The differently dotted zones show the charge carrier distributions as the cause of the field zones. The white zone shows the unchanged p-type semiconductor. The presence of a negative voltage at the point electrode has led to a migration of Cu ⁺ ions towards its tip (tip, Fig. 6c). Correspondingly formed Cu interstitial atoms act as donors and form an n-type region with an excess of electrons in the region of the tip ( FIG. 6d). The remaining Cu vacancies (acceptors) make the neighboring zones highly p-conductive. Corresponding pn junctions are formed between the areas. By moving the point electrode on predetermined writing paths, the course thereof can be determined as desired.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

BE Grundelektrode
BS Unterseite
CU Kontrolleinheit
EBIC Electron Beam Induced Current
FS Oberseite
MC Metallisierung
MF metallisiertes Feld
MM Schreibmodus
OP Aufpunkt
PE Punktelektrode
SC Halbleiter
Tip Spitze PE
WC Schreibbahn
WH Schreibkopf
BE base electrode
BS bottom
CU control unit
EBIC Electron Beam Induced Current
FS top
MC metallization
MF metallized field
MM write mode
OP starting point
PE point electrode
SC semiconductor
Tip PE
WC writing track
WH printhead

Claims

1. A method for generating pn junctions between positive and negative conductive areas in a semiconductor (SC) by means of voltage-induced ion migration in a to the semiconductor (SC) between a metallic base electrode (BE) and an electrically conductive point electrode (PE) Electric field, characterized in that the electrically conductive point electrode (PE) in a design as a freely movable in a plane (x, y) parallel to the surface of the semiconductor (SC) write head (WH) continuously on at least one predetermined writing path (WC) the surface of the semiconductor (SC) is guided to form homogeneously structured positive and negative conductive areas, the voltage-induced ion migration being maintained as the write mode (MM).

2. The method according to claim 1, characterized in that an in-situ control of the write mode to be maintained by a forward current density dependent on semiconductor material is characterized, is carried out by measuring the current-voltage characteristic, where Deviations can be compensated for by voltage regulation.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the specified writing path (WC) between up to the sub-µm dimension area of pre-structurable metallization contacts (MC) on the top (FS) of the semiconductor (SC) runs.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the metallic base electrode (BE) on the top (FS) of the semiconductor (SC) is arranged.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the metallic base electrode (BE), in particular in the form of a flat Metallization contact, on the underside (BS) of the semiconductor (SC) is arranged.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that extensive positive and negative conductive areas by repeated guiding of the print head can be written on adjacent write paths.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that positive and negative conductive areas by repeated writing head on appropriate writing paths in an improved version written or overwritten in the opposite polarity.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the print head is heated during write mode.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the point electrode in the stylus in a design as a stylus Surface of the semiconductor in write mode while avoiding a current flow between stylus and semiconductor just not touched.

10. The method according to claim 9, characterized in that the respective write-in area on the surface of the semiconductor under the non-touching stylus heated by a light source in the stylus becomes.