Ernst, Henrik:

Entwicklung hochtemperaturstabiler Metall-Halbleiter-Kontakte mittels Laserstrahlmikroschweißen

Duisburg, Essen (2011), VI, 193 S.
Dissertation / Fach: Elektrotechnik
Fakultät für Ingenieurwissenschaften » Elektrotechnik und Informationstechnik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2011
Abstract:
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Herstellung diskreter, hochtemperaturstabiler Metall-Halbleiter-Kontakte für die Anwendung in thermoelektrischen Sensorsystemen beschrieben. Ein Laserstrahlmikroschweiß-verfahren wurde verwendet, um spezielle Thermoelementkontakte auf den Halbleitern Silizium, Eisendisilizid und Siliziumkarbid herzustellen. Der Schwerpunkt der Arbeit lag in der Auswahl geeigneter Kontaktmaterialien und der Entwicklung prozesssicherer Kontaktierungsmethoden sowie der Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften und der Mikrostruktur der Kontakte. Zur Überprüfung der Stabilität der Kontakte beim Einsatz der Sensoren unter extremen Umgebungsbedingungen wurden Lagerungstests und Temperaturwechseltests in einem weiten Temperaturbereich von -190 °C bis 800 °C durchgeführt. Mit dem Laserschweißverfahren gelang es, ein einfaches und prozesssicheres Verfahren zur Herstellung diskreter Einzelkontakte mit außerordentlich guten elektrischen Eigenschaften sowie sehr guter Langzeitstabilität beim Hochtemperatureinsatz zu entwickeln. Die beim Laserschweißen auftretende Dotierungssegregation an der Metall-Halbleiter-Kontaktfläche erlaubt eine sehr einfache Herstellung Ohmscher Kontakte mit niedrigem Kontaktwiderstand,auch bei Verwendung von gering dotiertem Halbleitermaterial zur Steigerung der Empfindlichkeit des thermoelektrischen Sensorsystems. In diesem Zusammenhang konnte ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung eines hochempfindlichen, thermoelektrischen Sensorsystems für den industriellen Einsatz geliefert werden.