DE2621418A1

DE2621418A1 - Verfahren und vorrichtung zum zonenschmelzen mit temperaturgradient

Info

Publication number: DE2621418A1
Application number: DE19762621418
Authority: DE
Inventors: John Kwadwo Boah
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1975-05-19
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1976-12-09
Also published as: SE416597B; FR2312112A1; JPS51140803A; DE2621418C2; NL7605260A; GB1545113A; SE7605678L

Description

1 River Road Schenectady, H.Y./U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Zonenschmelzen mit Temperaturgradient»

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Halbleiterbauelementen und insbesondere ein Verfahren und ein Gerät zur Dotierung von Körpern aus Halbleitermaterial durch Zonenschmelzen mit Temperaturgradient.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es gewöhnlich erforderlich, den Leitfähigkeitstyp eines Körpers aus Halbleitermaterial zu ändern oder passend einzurichten. Diese Änderung erhält man durch Verteilung der Atome eines Dotierungsmittels zur Änderung der Leitfähigkeit in einem ausgewählten Bereich oder ausgewählten Bereichen des Halbleiterkörpers. Verschiedene Verfahren zur Erzielung dieser Verteilung werden heute in weitem Umfang angewendet. Beispielsweise erhält man eine Dotierung durch Einlegieren, Diffusion, epitaxiales Aufwachsen usw.

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Die Wahl unter den verschiedenen Methoden wird auf der Grundlage der Kostenbetrachtung und des Charakters der gewünschten Grenzschicht getroffen. Das Einlegieren ergibt beispielsweise sehr scharfe Grenzschichten oder Sperrschichten, die jedoch flach sind. Die Diffusion ergibt einen tieferen Übergangsbereich; er ist jedoch weniger scharf ausgeprägt.

Das Zonenschmelzen mit Temperaturgradient ist ein Verfahren zur Dotierung von Halbleitermaterial, das sehr scharfe Sperrschichten oder Übergangsbereiche in Verbindung mit hohen Konzentrationen des Dotierungsmittels ergibt. Das Zonenschmelzen mit Temperaturgradient liefert insbesonders dotierte Bereiche, welche das Dotierungsmittel mit dem Grenzwert der Löslichkeit im festen Zustand enthalten. Ein weiterer Vorzug des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient besteht darin, daß man dotierte Bereiche mit ungewöhnlicher räumlicher Gestaltung erhalten kann.

Eine der ersten Beschreibungen des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient und einige seiner Anwendungen sind ersichtlich aus der U.S.-Patentschrift 2 813 048 von W.G. Pfann und aus dem Buch " Zone Melting ", John Wiley Sc Sons, 1958.

Obwohl das Zonenschmelzen mit Temperaturgradient schon früh in der Halbleiterindustrie als Verfahren zur Dotierung von Halbleitern bekannt war, haben bisher ungelöste Probleme seine Anwendung als Standardwerkzeug des Konstruktionsingenieurs für Halbleiterbauelemente verhindert.

Eines der am schwierigsten zu überwindenden Probleme bestand in der richtigen Beheizung des Körpers aus Halbleitermaterial. Der Körper aus Halbleitermaterial muß auf eine erhöhte Temperatur erhitzt werden und es muß über ihm ein Temperaturgradient aufgeprägt werden. Aus noch nachstehend ersichtlichen Gründen ist die Lage, die Richtung und die Gleich-

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förmigkeit dieses Temperaturgradienten von entscheidender Bedeutung für die erfolgreiche Durchführung des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient.

Es wurden mehrere Verfahren für die Erhitzung versucht. Beispielsweise wurde die Anwendung eines Elektronenstrahls, das Vakuumschmelzen und das unmittelbare Aufsetzen eines Arbeitsstückes auf einen erhitzten Körper versucht. Keines dieser Verfahren hat sich jedoch als völlig erfolgreich erwiesen und jedes dieser Verfahren besaß seine eigenen Probleme. So ist beispielsweise ein Elektronenstrahl ein wirkungsvolles Mittel zur Erhitzung von kleinen Bereichen. Zur ausreichenden Erhitzung eines gesamten Halbleiterplättchens unter Verwendung eines Elektronenstrahls muß jedoch eine Abtastung ( ein Rasterverfahren) verwendet werden, und es ist schwierig, diese Abtastung gleichmäßg auszuführen. Ein Nachteil beim Vakuumschmelzen besteht darin, daß Dotierungsmittel nicht verwendet v/erden können, die bei den verwendeten Temperaturen einen hohen Dampfdruck besitzen. Bei der Erhitzung durch Kontakt mit einem erhitzten Körper erwies es sich als schwierig, einen gleichförmigen Kontakt über der gesamten Plättchenfläche zu gewährleisten. Daher sind unerwünschte Temperaturgradienten in Querrichtung vorhanden.

Zusammengefaßt, kann festgestellt werden, daß bisher kein vollständig befriedigendes Erhitzungsverfahren zur Durchführung des Zonenschmelzens mit Temperaturgradienten im kommerziellen Maßstab entwickelt wurde.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zur Erhitzung von Körpern aus Halbleitermaterial während der Durchführung des Zonenschmelzverfahrens mit Temperaturgradient zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

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Eine Ausführungsform der Erfindung enthält ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient. Eine Arbeitskammer in dem Heizgerät enthält einen Träger für den Halbleiterkörper, der so ausgelegt ist, daß er eine geringe thermische Masse besitzt und ein Mindestmaß an Flächenkontakt mit dem gehalterten Halbleiterkörper aufweist. Der gehalterte Körper ist selbstverständlich der Halbleiterkörper, durch den das Dotierungsmittel unter Temperatureinwirkung hindurchwandern soll. Eine Quelle mit stark dispergierter Infrarotstrahlung ist optisch mit der Arbeitskammer gekoppelt.

Ein Bereich mit einem ausgewählten Leitfähigkeitstyp kann in einem Körper aus Halbleitermaterial durch Zonenschmelzen mit Temperaturgradient unter Verwendung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wie folgt gebildet werden. Zunächst wird ein Dotierungsmittel gewählt, das den gewählten Leitfähigkeitstyp ergibt, und in einem vorgewählten Verteilungsmuster auf einer Oberfläche des Körpers aufgebracht. Dann wird der Körper in die Heizrichtung auf dem Träger so eingesetzt, daß die gegenüberliegende Oberfläche des Körpers beim Einschalten der Strahlungsquelle bestrahlt wird. Die Infrarotstrahlung bewirkt eine Erhitzung der gegenüberliegenden Oberfläche des Körpers. Die Wärme pflanzt sich durch den Halbleiterkörper fort und hierdurch wird ein Temperaturgradient eingestellt. Dann wandert das Dotierungsmittel durch Zonenschmelzen mit Temperaturgradient durch den Körper des Halbleitermaterials und läßt auf seinem Wege einen Bereich aus rekristallisiertem Material zurück, der mit dem Dotierungsmittel bis zur Grenze der Löslichkeit im festen Zustand ( Mischkristallbildung ) dotiert ist.

Die Verwendung einer Erhitzung durch Infrarotstrahlung besitzt viele Vorteile. Beispielsweise ist die Infrarotbeheizung sauber und ergibt eine hohe Energiekonzenstration. Infolge der hohen Energiekonzentration sind sehr hohe

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Temperaturen des Arbeitsstücks erreichbar und diese hohen Temperaturen werden schnell erreicht. Die noch nachstehend aufgeführten Infrarotlampen sprechen praktisch sofort an und ein Siliziumplättchen mit einer Dicke von 250 Mikrometer kann von Zimmertemperatur auf 1000 C in weniqer als einer Minute erhitzt werden. Weiterhin kann das Verfahren leicht gesteuert werden, da die Lampen innerhalb von zwei Sekunden nach dem Wegnehmen der Leistungszufuhr praktisch 80% ihrer Strahlungsenergie verlieren. Weiterhin wird nur eine Oberfläche des Arbeitsstücks erhitzt und daher wird naturgemäß ein Temperaturgradient bei der Leitung der Wärme durch den Halbleiterkörper eingestellt. Weitere Vorteile der Verwendung von Infrarotstrahlung als Wärmequelle bestehen darin, daß der umgebende Träger und die umgebenden Materialien nicht direkt erhitzt werden. Auf dieser Weise wird die Handhabung der Einrichtung vereinfacht und es wird außerdem Energie gespart. Weiterhin sind Infrarot-Quarzlampen billig und besitzen eine lange Lebensdauer.

Es können verschiedene Abänderungen des Verfahrens vorgenommen werden, um seine Leistungsfähigkeit zu verbessern. Beispielsweise kann der in den Körper aus Halbleitermaterial eingestellte Temperaturgradient dadurch gleichförmiger und in einer Richtung ausgerichtet gestaltet werden, daß von der Oberfläche des Körpers Wärme abgeführt wird, welche der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Infrarotstrahlung auftrifft. Eine weitere Verbesserung kann dadurch erhalten werden, daß das Verfahren in einer abgeschlossenen Atmosphäre durchgeführt wird, um den potentiellen Abkühlungseffekt eines durch die Arbeitskammer strömenden Gases zu beseitigen. Weiterhin wurde"gefunden, daß die Qualität der von dem Verfahren erhaltenen Ergebnisse dadurch stark gesteigert wird, daß man gewährleistet, daß die Schmelze des Dotierungsmittels das Halbleitermaterial vor dem Beginn dtr thermischen Wanderung gleichförmig benetzt. Eine gleichförmige Benetzung kann dadurch erreicht werden, daß das Dotie-

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rungsmittel mit dem Halbleitermaterial legiert wird. Wenn das Dotierungsmittel nur auf einem kleinen Teil der Oberfläche des Halbleiterkorpers aufgebracht werden soll, kann dieser an der Stelle mit einer Nut versehen werden, an der das Dotierungsmittel aufgebracht werden soll.

Es wurde gefunden, daß das Verfahren am wirksamsten arbeitet, wenn die Oberfläche des Halbleiterkorpers, welche das Dotierungsmaterial enthält, eine Fläche in der 111-Kristallebene ist. Wenn das Dotierungsmittel entlang von geraden Linien aufgebracht werden soll, sollen diese Linien vorzugsweise möglichst weitgehend in der 110-Kristallebene verlaufen.

Ein weiteres Merkmal des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient besteht darin, daß es eine starke Dotierung des Halbleiterkorpers gestattet. Insbesondere gestattet es, eine Dotierung bis zur Grenze der Löslichkeit im festen Zustand für das ausgewählte Dotierungsmittel. Es können jedoch auch niedrigere Dotierungsgrade erreicht werden. Zum Erreichen eines niedrigeren Dotierungsgrades wird das Dotierungsmittel mit dem Trägermaterial gemischt, beispielsweise mit Platin, Gold, Indium, Zinn oder Silber, das nur eine geringe Auswirkung auf die Leitfähigkeit des Halbleiters besitzt. Auf diese Weise wird ein niedrigerer Dotierungsgrad erreicht, da viele der vom Halbleiter aufgenommenen Verunreinigungs— atome aus dem Trägermaterial bestenen_ywelches die Leitfähigkeit nicht verändert.

Es ist bekannt, daß die Löslichkeit eines Materials in einem anderen Material im festen Zustande von der Temperatur abhängig ist. Daher kann man eine gewisse Steuerung des endgültigen Dotierungsgrades dadurch ausüber, daß die bei der Durchführung des Verfahrerrs angewendete Temperatur dadurch verändert wird, daß der Abstand zwischen Lampe und Arbeitsstück oder der Leistungspegel der Lampe verändert werden.

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Es bestehen noch weitere Wahlmöglichkeiten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispielsweise kann man das Dotierungsmaterial vollständig durch den Körper aus Halbleitermaterial hindurchwandern lassen oder das Verfahren kann so beendet werden, daß das Dotierungsmaterial erstarrt im Innern des Halbleiterkörpers verbleibt und sich "der dotierte Bereich nur teilweise durch den Körper erstreckt. Eine weitere Alternative besteht darin, daß man das Dotierungsmaterial teilweise durch den Halbleiterkörper hindurchwandern läßt, das Verfahren unterbricht und dann den Temperaturgradienten umkehrt, so daß das Dotierungsmaterial an der Stelle aus dem Halbleiterkörper wieder austritt, an der es eingetreten ist. Dann erstreckt sich die dotierte Zone ebenfalls nur teilweise durch den Körper; das übrigbleibende Dotierungsmittel ist jedoch nicht in dem Körper erstarrt.

Nachstehend wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart. Eine Arbeitskammer enthält einen Träger für den Halbleiterkörper, der besonders so konstruiert ist, daß en eine geringe thermische Masse besitzt und nur an einer möglichst kleinen Fläche in Kontakt mit dem. getragenen Halbleiterkörper ist. Die Kammer wird vorzugsweise so konstruiert, daß sie geschlossen werden kann, so daß das Verfahren in einer geschlossenen Atmosphäre durchgeführt werden kann. Eine Quelle für stark dispergierte Infrarotstrahlung ist optisch mit der Kammer gekoppelt. Vorzugsweise sind an der Seite der Arbeitskammer Kühlblöcke eingebaut, welche der Strahlungsquelle gegenüberliegt, um die Aufrechterhaltung eines gleichförmigen und in einer Richtung verlaufenden Temperaturgradienten zu unterstützen.

Ein wirksamer Typ eines Trägers für den Halbleiterköper umfaßt ein Paar von aufrechtstehenden Teilen, die jeweils eine oder mehrere kleine dünne Scheiben tragen. Der Abstand zwischen den aufrechtstehenden Teilen ist so bemessen, daß

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der Halbleiterkörper so auf die Scheiben aufgesetzt werden kann, daß die Scheiben den Körper nur geringfügig überlappen. Daher sind die Scheiben mit geringer thermischer Masse nur an einem kleinen Teil des Halbleiterkörpers in Kontakt mit demselben. Wenn jedes der vertikalen Teile eine Vielzahl von Scheiben enthält, dann kann die Höhe des gehalterten Halbleiterkörpers ( und damit sein Abstand von den Lampen ) leicht geändert werden und die von ihm erreichte Temperatur ist daher einstellbar.

Eine weitere wirksame Halterung oder Trägereinrichtung umfaßt mindestens drei aufrechte Stifte, die eine geringe thermische Masse besitzen und so angeordnet sind, daß sie in einem Bereich liegen, dessen Abmessungen geringfügig kleiner sind als die Abmessungen des zu stützenden Halbleiterkörpers. Daher erfolgt der Kontakt mit dem Halbleiterkörper nur an wenigen Punkten, die alle in der Nähe seines Randes liegen. Auf diese Weise wird die Ungleichförmigkeit des Temperaturgradienten auf ein Minimum gebracht. Die Stifte können beispielsweise aus Quarz oder aus Metalldraht bestehen.

Die Figur 1 zeigt eine isometrische Ansicht eines HaIbleiterplättchens mit einem darauf aufgebrachten Dotierungsmittel mit geeignetem Verteilungsmuster zur Durchführung eines Zonenschmelzens mit Temperaturgradient.

Die Figur 2 zeigt eine Detailansicht im Schnitt für einen Teil des Plättchens nach Figur 1 in umgekehrter Lage.

Die Figur 3 ist eine schematische Abbildung einer Heizvorrichtung als Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 4 zeigt eine isometrische Ansicht.der Heizvorrichtung nach Figur 3.

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Die Figur 5 ist eine Schnittansicht einer bei der genannten Heizvorrichtung verwendeten Endkappe.

Die Figur 6 zeigt einen Typ eines Trägers für den Halbleiterkörper, der in Verbindung mit der HeizvorrichLung nach Figur 3 verwendet werden kann.

Die Figur 7 ist eine isometrische Ansicht eines weiteren Trägers für einen Halbleiterkörper, bei dem aufrechtstehende Quarzstifte benutzt werden.

Die Figur 8 ist eine isometrische Ansicht einer Abwandlung des Trägers oder der Halterung nach Figur 7.

Die Figur 9 zeigt ein weiteres Halterungssystem für den Halbleiterkörper, das mit der Heizvorrichtung nach Figur verwendet werden kann.

Die Figur 10 ist eine isometrische Ansicht einer Abwandlung des Trägers nach Figur 9.

Die Figur 11 ist eine Detailansichh ähnlich Figur 2 und zeigt das Plättchen nach dem Beginn des Vorganges der thermischen Wcinderung.

Die Figur 12 ist eine Ansicht entsprechend Figur 11 nach dem Zeitpunkt, in dem das Dotierungsmaterial vollständig durch das Plättchen gewandert ist.

Die Figur 13 zeigt das Plättchen nach Figur 2 bei einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Temperaturgrcidienten während der Wanderung umgekehrt wird, das Dotierungsmaterial zurückwandert und aus der Oberfläche austritt, aus der es in den Halbleiterkörper eingetreten ist.

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Die Figur 14 zeigt eine Schnittansicht eines Teils des Halbleiterplättchens mit einer Vielzahl von hindurchgewanderten Drähten aus Dotierungsmittel.

Die Figur 15 zeigt einen anschließenden Verfahrensschritt, der in einem beispielhaften Verfahren unter Benutzung des Plättchens nach Figur 14 verwendet wird.

Die Figur 16 zeigt das Plättchen der Figur 14 nach einer weiteren Bearbeitung.

Die Figur 17 ist eine Schnittansicht eines SCR ( gesteuerter Silizium-Gleichrichter ), der nach dem Verfahren entsprechend den Figuren 14 bis 16 hergestellt wurde.

Das in der Halbleiterindustrie verwendete Zonenschmelzen mit Temperaturgradient ist ein Verfahren, bei dem eine geringe Menge eines Dotierungsmittels auf einem Körper aus Halbleitermaterial aufgebracht wird und dann die Kombination einem Temperaturgradienten bei einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird. Die Gesamttemperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, muß genügend hoch sein, so daß eine Schmelze gebildet wird, die beide Materialien enthält. Der Temperaturgradient kann dabei eine Änderung von einigen Grad bis zu einigen hundert Grad über dem Körper aus Halbleitermaterial enthalten. Unter diesen Bedingungen wird die Schmelze unmittelbar entlang der Linien des Temperaturgradienten von der niedrigen Temperatur zur hohen Temperatur wandern und auf ihrem Wege einen rekristallisierten Bereich des Halbleitermaterials zurücklassen, welcher das Dotierungsmittel mit dem Grenzwert der Löslichkeit im festen Zustand enthält.

Hieraus sind bestimmte wichtige Gesichtspunkte des Verfahrens ersichtlich. Beispielsweise muß der Temperaturgradient

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gleichförmig seih und muß genau ausgerichtet sein, wenn man eine gute Beherrschung des Verfahrens erhalten will. Wenn nähmlich der Gradient ungleichförmig ist oder eine Fehlausrichtung besitzt, dann wird der erhaltene dotierte Bereich Unregelmäßig sein oder falsch ausgerichtet sein.

Es wird zunächst auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, die einen Körper aus Halbleitermaterial 21 zeigen. Das Material kann Silizium, Germanium, Siliziumkabid, Galliumarsenid, eine Verbindung eines Elementes der Gruppe II und eines Elementes der Gruppe VI oder eine Verbindung eines Elementes der Gruppe III und eines Elementes der Gruppe V sein. Für die Zwecke der Darstellung wird der Körper 21 als Halbleiterplättchen aus Silizium des Leitfähigkeitstyps η betrachtet, das eine erste Hauptoberfläche 22 und eine zweite Hauptoberfläche 23 besitzt, wie dies aus Figur 2 deutlich ersichtlich ist. Es ist zu beachten, daß die Figur 2 in einer umgekehrten Orientierung im Vergleich zu Figur 1 dargestellt ist. Das Plättchen wird umgekehrt gezeigt, da es sich während der thermischen Wanderung in dieser umgekehrten Lage befindet.

Normalerweise wird das Plättchen 21 eine breite Verteilung von Atomen eines Dotierungsmaterials besitzen, das in dem Silizium einen gegebenen Leitfähigkeitstyp erzeugt. Allgemein wird dieser gegebene Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem Leitfähigkeitstyp des Dotierungsmittels sein, das durch thermische Wanderung durch das Plättchen 21 geführt werden soll. , . . . .

Der erste Schritt in dem erfindungsgemäßen Verfahren der thermischen Wanderung besteht darin, daß auf der Oberfläche in einem vorgewählten Verteilungsmuster eine. Menge des Dotierungsmateri.als aufgebracht wird, das. denvSiliz-lum.einen gewählten Leitfähigkeitstyp vermittelt. Aluminium ist ein Beispiel für ein Dotierungsmittel, das mit Silizium gut

arbeitet. Es ist an dieser Stelle zu betonen, daß das vorgewählte Verteilungsmuster eine beliebige gewünschte Form besitzen kann und auch die gesamte Oberfläche 22 das Plättchens 21 beinhalten kann. Gemäß der Abbildung in Figur 1 beinhaltet jedoch das hier gewählte Verteilungsmuster eine Vielzahl von orthogonalen linearen Bereichen 21 und 25, welche das Plättchen 21 in einem Gittermuster aufteilen. Daher kann ujs Dotierungsmittel in Form einer Vielzahl von Aluminiumdrähten aufgebracht werden.

Vorzugsweise wird das Plättchen so gebildet, daß die Oberflächen 22 und 23 in der 111-Kristallebene liegen. Unter diesen Bedingungen sollten die linearen Aluminiumdrähte 24 in der 110-Ebene liegen. Andere beispielhafte Stabilitätsverhältnisse sind in der nachstehenden Tabelle enthalten.

Plättchen- Wanderungs-Ebene richtung

100 100

110 110

111 111 + a)

Stabile richtung	Draht-	Stabile Draht- orößen	Mikron
Oil	ί	100	Mikron
Oil	i	100	Mikron
0Ϊ0	i	150
Oil			Mikron
10Ϊ		5OC
110
112	/		Mikron
211	V	500
121
Eine andere

Richtung in der .

111 - Ebene 500 Mikron

/Die Stabilität des wandernden Drahtes ist abhängig von der Ausrichtung des thermischen Gradienten mit der (100)-Achse bzw. der (HO)-Achse bzw. der (lll)-Achse.

+ Die Gruppe a ist stabiler als die Gruppe b und diese ist stabiler als die Gruppe c.

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Es wird nunmehr auf die Figur 2 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß die Drähte 24 und 25 in den Nuten 26 in der Oberfläche 22 liegen. Weiterhin sind die Drähte 24 und vorzugsweise mit der Oberfläche 22 in den Nuten 26 legiert. Das Legieren ist insofern günstig, daß eine Schmelze in der Nut vor dem Beginn der thermischen Wanderung gebildet wird und diese Schmelze zur Erzielung der besten Ergebnisse das Silizium gleichförmig benetzen sollte. Die Legierungsstufe unterstützt die Erzielung einer gleichförmigen Benetzung.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 3, die in schematischer Form eine Heizvorrichtung 31 zur Durchführung des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient an dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Plättchen 21 zeigt. Es wurde gefunden, daß eine stark dispergierte Infrarotstrahlung eine wirksame Energiequelle zur Erhitzung des Arbeitsstücks bei der Durchführung des Zonenschmelzens mit Temperaturgradient darstellt, und dies bildet die Grundlage für die Heizvorrichtung 31. Wie noch nachstehend erläutert, ergibt die Strahlung automatisch den Temperaturgradienten.

Die Vorrichtung 31 enthält einen Energiestrahler 32, der eine Vielzahl von Infrarotlampen 33 umfaßt, die Infrarotstrahlung 34 abgeben.

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Unter Benutzung einer Infrarotstrahlung als Energiequelle wurde gefunden, daß bei 125O°C und einem Temperaturgradienten von 111° pro Zentimeter Aluminium in etwa 2-5 Minuten durch ein Plättchen mit einer Dicke von 180 Mikrometer hindurchwandert. Diese Temperaturen und Gradienten können unter Benutzung der Heizstrahler hohe Dichte des Typs 5208-16 der Research, Inc. Minneapolis, Minn, mit sechs Quarz-Infrarotlampen des Typs GE 3200 T, 3/lCL, erhältlich von der General Electric Company, erreicht werden.

Das Plättchen wird in einem Abstand von etwa 5 cm von den Lampen gehalten. Durch die Vielzahl der verwendeten Lampen erhält man ein gleichförmiges Strahlungsfeld. Die Heizvorrichtung wird nach den Angaben des Herstellers mit Leistungsquellen und Kühlung verbunden.

Die Arbeitskammer 36 ist vorzugsweise aus klarem Quarzglas gebildet, um das Einströmen von Infrarotstrahlung in die Kammer zu gestatten, und das Plättchen 21 wird in der Kammer auf einem Träger oder einer Halterung 35 angeordnet. Vorzugsweise ist die Arbeitskammer mit abnehmbaren Endkappen

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ausgestattet, so daß die Atmosphäre in der Kammer während des Zonenschmelzverfahrens mit Temperaturgradient abgeschlossen werden kann. Die Kappen müssen nicht absolut luftdicht sein; sie sollten jedoch einen potentiellen Luftstrom durch die Kammer praktisch verhindern.

Das Plättchen 21 wird auf dem Träger 25 mit der Oberfläche nach oben aufgesetzt und die auf der oberen Oberfläche 23 des Plättchens auftreffende Infrarotstrahlung 34 bewirkt eine Erhitzung auf dieser gesamten Oberfläche. Die durch das Plättchen geleitete Wärme stellt auf natürliche Weise den Gradienten ein. Der Abstand zwischen den Lampen und dem Plättchen kann zur Steuerung der Plättchentemperatur verändert werden. Ein Abstand von 5 cm ergibt eine Plättchentemperatur von etwa 1250 C und einen Temperaturgradienten von 111 C pro cm über einem Plättchen mit einer Dicke von 180 Mikrometer.

Es wurde gefunden, daß der Gradient besser in einer Richtung ausgerichtet und gleichförmiger gemacht werden kann und weiterhin etwas intensiver gemacht werden kann, indem ein thermisch massiver Kühlblock 37 unterhalb des Plättchens 21 vorgesehen wird, um die Wärme von der unteren Oberfläche des Plättchens abzuführen. Es wurde gefunden, daß jedes Material mit großer thermischer Masse gut als Kühlblock arbeitet, beispielsweise ein Metall. Es ist zu beachten, daß keine Vorkehrungen getroffen werden, um das Plättchen 21 und den Kühlblock 37 in körperlichen Kontakt zu halten. Es wird vielmehr angenommen, daß ein solcher körperlicher Kontakt für die Leistungsfähigkeit des Verfahrens nicht erforderlich ist und weiterhin in jedem Falle schwierig zu erreichen ist, da sich das Plättchen während des Verfahrens leicht durchbiegen kann und hierdurch nur ein teilweiser Kontakt mit dem Block bewirkt wird. Ein solcher teilweiser Kontakt verursacht quer verlaufende Temperaturgradienten.

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Es können Randreflektoren 39 verwendet werden, um die Ausbreitung der Strahlen zu begrenzen. Es wird angenommen, daß die Einfügung dieser Reflektoren zu einem gleichförmigeren Gradienten beiträgt. Vorzugsweise befinden sich die Reflektoren im Innern der Arbeitskammer und sind allgemein parallel zu den Quarzlampen 33. Die Reflektoren sind so angeordnet, daß sie in der erforderlichen Weise Strahlung von den Lampen auf Bereiche in der Kammer reflektieren. Es können zur Unterstützung der Ausrichtung der Reflektoren Messungen des Strahlungspegels in der Ebene des Plättchens vorgenommen werden und hierdurch kann auch überprüft werden, ob ein beträchtlicher Teil der Arbeitskammer gleichmäßig bestrahlt wird. Dieser Teil der Arbeitskammer muß groß genug sein, so daß das Plättchen gleichförmig bestrahlt wird.

Schließlich wird noch eine optische Abschirmung 38 um die Vorrichtung 31 herum zum Schutz des Bedienungspersonals vorgesehen. Die Abschirmung kann beispielsweise Keramiksteine umfassen, welche um die Vorrichtung herum aufgeschichtet werden. Nahezu jegliches Material ist hierzu geeignet, so lange es nur für die Infrarotstrahlung undurchlässig ist. Wenn die Arbeitskammer undurchlässig ist und nur ein durchlässiges Fenster zum Eintritt der Strahlung vorgesehen ist, dann erübrigt sich die Abschirmung.

Es ist auch noch zu beachten, daß die Oberfläche des Plättchens, welche auf die Lampen gerichtet ist, so gleichmäßig wie möglich sein sollte, um eine gleichförmige Energieabsorption zu gewährleisten. Daher ist ein Ätzen oder Polieren der Oberfläche 23 günstig. Die Absoption der Energie ist auch noch stark abhängig von der Dichte der freien Träger. Daher werden Bereiche mit hohen Verunreinigungskonzentrationen oder metallischen Niederschlägen das Licht stark absorbieren. Die Dotierung der Oberfläche 23 steigert daher in starkem Maße den Absorptions-Wirkungsgrad des Körpers 21 und macht weiterhin die Absorption gleichförmiger.

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Die Figur 4 zeigt eine isometrische Ansicht der Heizvorrichtung mit weggenommener Abschirmung und veranschaulicht die gegenseitige Anordnung der Strahlungsheizung 32, der Arbeitskammer 36 und des Kühlblocks 37. Das Quarzrohr zur Bildung der Arbeitskammer ist langer als die Heizvorrichtung und der Kühlblock zur Unterstützung des Einbaus von Enskappen 40, die in Figur 5 im Schnitt gezeigt werden. Es wird bevorzugt, die Endkappen vor der Betätigung der Vorrichtung in der Abschirmung einzuschließen.

Jede andere Einrichtung zum zeitweiligen Verschließen der Kammer ist geeignet. Beispielsweise könnte ein mit Scharnier ausgestattetes Endteil verwendet v/erden. Die Verwendung der Endkappen wird jedoch als einfachere und wirtschaftlichere Lösung betrachtet.

In der beschriebenen Vorrichtung wird nur das Silizium erhitzt. Der restliche Teil der Vorrichtung bleibt relativ kalt.

Es wird nunmehr auf die Figur 6 Bezug genommen, die eine F'orm des Trägers oder der Halterung 35A für den Halbleiterkörper 21 zeigt. Eine Basis oder Grundplatte 42 trägt mindestens zwei aufrechtstehende Träger 43, von denen jeder eine Vielzahl von kleinen Scheiben 44 mit geringer Masse crägt. Die gesamte Struktur wird vorzugsweise aus einem solchen Material wie Quarz hergestellt. Das Plättchen 21 paßt, wie dargestellt, auf die beiden Scheiben 44 und ist nur an relativ kleinen Bereichen am Rand mit den geringfügig überlappenden Scheiben 44 in Kontakt. Aus der Betrachtung der Figur 6 ist jedoch ersichtlich, daß nur eine geringe Beeinträchtigung der Infrarotstrahlung 34 besteht, welche dar, Plättchen 21 erreicht.

Der Träger 35A kann mit zwei oder drei aufrechtstehendeh Trägern 43 ausgestattet werden, so daß drei der Scheiben

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in Kontakt mit dem Plättchen 21 sind. In den meisten Fällen ist dies jedoch nicht erforderlich und da eine gewisse Ungleichförmigkeit der thermischen Gradienten duch den Kontakt jeder Scheibe verursacht wird, werden bevorzugterweise nur zwei aufrechtstehende Träger 43 verwendet, wo dies möglich ist. Weiterhin ist zu beachten, daß auf jedem aufrechtstehenden Träger 43 nur eine Scheibe 44 vorhanden sein muß. Es wird jedoch als günstig betrachtet, eine Vielzahl von Scheiben 44 vorzusehen, um eine schnelle Höheneinstellung des Plättchens 21 zu unterstützen.

Figur 7 zeigt eine isometrische Darstellung eines alternativen Trägers 35B. Eine Grundplatte 51 trägt drei aufrechtstehende Stifte 52, welche das Plättchen 21 dadurch stützen, daß sie an drei beanstandeten Punkten in der Nähe seines Randes in Kontakt mit demselben sind. Die Grundplatte 51 und die Stifte 52 werden vorzugweise aus durchsichtigem Quarz hergestellt.

Da bezüglich des Trägers 35B und auch bei allen anderen offenbarten Trägern ein möglichst geringer Kontakt mit dem Halbleiterplättchen 21 erwünscht ist, können die Stifte an ihren Enden zugespitzt sein. Ein möglichst geringer Kontakt ist erwünscht, um eine übermäßige Krümmung oder Ablenkung des thermischen Gradieenten zu verhindern. Ein Vorteil bei Verwendung des Trägers 35 besteht darin, daß keine Störung der Infrarotstrahlung 34 vorhanden ist, welche auf das Plättchen 21 von oben auftrifft.

Figur 8 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Trägers 35B. Man erkennt, daß die Stifte 52 herausnehmbar in zylindrischen öffnungen 53 in der Grundplatte 51 gehalten werden. Ein Vorteil der herausnehmbaren Stifte 52 besteht darin, daß im Falle des Bruchs eines Stiftes dieser schnell und leicht ausgetauscht werden kann* Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt, Wenn es sich um das relativ spröde Quarz-

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material handelt.

Aus der Betrachtung der Figur 8 ist auch ersichtlich, daß eine Vielzahl von Sätzen von öffnungen 53 vorgesehen ist und daher unter Verwendung von neun Stiften drei Plättchen gleichzeitig gehalten werden können. In Abhängigkeit von der Größe der Heizvorrichtung kann die Grundplatte 51 länger gemacht werden und es können mehr als drei Plättchen auf derselben gehaltert werden.

Figur 9 zeigt eine isometrische Darstellung eines weiteren Plättchenträgers 35C. Der Träger 35C besteht aus Draht mit einer Drahtbasis 61C und drei aufrechstehenden Tragdrähten 62. In seiner Funktion ist der Träger 35C ähnlich dem Träger 35B. Die Kopplung zwischen den aufrechtstehenden Drähten 62 und der Basis 61C kann durch konventionelle Mittel erreicht werden, beispielsweise durch Verschweißen, oder die aufrechtstehenden Drähte 62 können mehrfach um die Basis gewickelt werden.

Die Figur IO zeigt einen Träger 35D, der ähnlich ist dem Träger oder der Halterung 35C mit der Ausnahme, daß die Drahtbasis 61D kreisförmig und nicht dreieckförmig ist.

Es wird erneut Bezug genommen auf die Figur 2. Wenn das Plättchen 21 in die Heizvorrichtung mit der Oberfläche 23 nach oben eingesetzt wird, so daß der Temperaturgradient in Richtung des Pfeils TG verläuft, dann beginnt des Zonenschmelzverfahren mit Temperaturgradient bei dem Einschalten der Infrarotlampen. Zuerst wird eine aluminiumreiche Schmelze von Silizium in der Nut 26 -gebildet. Diese Schmelze beginnt dann mit der Auflösung des Siliziums an ihren heißesten Seite, d.h. gemäß der Ansicht in Figur 2 über der Schmelze. Anschließend beginnt eine Rekristallisation der Schmelze an ihrer kältesten Seite. Daher wird gemäß Figur 11 die Schmelze 71 in die Dicke des Plättchens 21 in Richtung

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nach oben hineinwandern. Hinter der Schmelze 71 v/ird ein
rekristallisierter Bereich 72 aus Silizium zurückbleiben,
das mit Aluminium bis zur Löslichkeitsgrenze im festen Zustand dotiert ist, wobei diese Dotierung konsistent mit dem Entmischungskoeffizienten von Aluminium in Silizium ist.

Wenn das Verfahren über einen ausreichenden Zeitraum fortgesetzt wird ( typischerweise zwei bis fünfzehn Minuten in Abhängigkeit von der Plättchendicke, der Temperatur, dem
Gradienten usw.), dann wird die Schmelze 71 auf der heißen Seite 23 des Plättchens austreten. Dann wird der rekristallisierte Bereich 72 durch das gesamte Plättchen verlaufen. Wenn daher das Verfahren bis zu dem in Figur 12
dargestellten Ausmaß ausgeführt wird und das Plättchen ursprünglich die Form nach Figur 1 besaß, dann ist jeder der rechteckigen Flächenbereiche 22 in dem Plättchen 21 von
allen anderen Bereichen durch Rücken-aniRücken liegende
p-n-Übergangsbereiche isoliert, die beiderseits der rekristallisierten Zonen oder Bereiche 72 gebildet sind.

Wenn die Infrarotstrahlung an dem in Figur 11 dargestellten Verfahrenszustand abgeschaltet wird, dann erstarrt das
aluminiumreiche Tröpfch"e"n71 an seinem Platz und verbleibt
in dem Silizium. Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, solche eingebetteten leitenden Schichten in dem
Silizium anzuordnen.

Eine andere Alternative besteht darin, das Verfahren an der in Figur 11 abgebildeten Stelle gemäß der vorstehenden Beschreibung zu beenden und dann das Plättchen umzudrehen,
so daß sich die Seite 22 am nächsten zu der Infrarotstrahlungsquelle befindet. Das Verfahren wird dann erneut begonnen mit einem Temperaturgradienten gemäß der Darstellung durch den Pfeil TG in Figur 13. Das aluminiumreiche Tröpfchen 71 bewegt sich dann auf seinem Weg zurück und tritt an der
Oberfleche 22 aus, wobei ein rekristallisierter Bereich 72

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zurückbleibt, der sich nur teilweise durch das Plättchen 21 erstreckt. Dies ist in Figur 13 dargestellt.

Man wird erkennen, daß nach irgendeinem der vorgeschriebenen Wanderungsvorgänge, der mit einem erstarrten Tröpfchen 71 auf einer der Oberflächen des Plättchens 21 endet, das überschüssige Dotierungsmittel durch Läppen, Ätzen oder ähnliche Verfahren entfernt werden kann.

Es folgt nachstehend ein Veranschaulichungsbeispiel für ein Halbleiter-Bauelement, das unter Verwendung- des Zonenschmelzverfahrens mit Temperaturgradient hergestellt wurde. Es wird zunächst auf die Figur 14 Bezug genommen, die eine Schnittansicht eines größeren Teils des Plättchens 21 zeigt, das bis zu dem in Figur 12 dargestellten Punkt bearbeitet wurde. D.h. die aluminiumreichen Tröpfchen 71 sind vollständig durchwandert. Weiterhin wurde die Oberfläche 23 des Plättchens 21 geläppt, um das rekristallisierte Tröpfchen auf der Oberfläche zu entfernen.

Da angenommenerweise des Plättchen 21 ursprünglich auf eine Leitfähigkeit des η-Typs dotiert wurde und die rekristallisierten Bereiche 72 aluminiumreich sind, bildet die Vielzahl der stark dotierten Bereiche des p-Typs eine isolierende Gitterstruktur, die einzelne Bereiche des Plättchens mit Leitfähigkeitstyp η voneinander trennt.

Als nächstes wird angenommen, daß ein zusätzlicher Bereich desjp-Typs in die gesamte Oberfläche 23 diffundiert wird. Gleichzeitig werden Bereiche 82 des p-Typs in die Oberfläche 22 des Plättchens 21 diffundiert. Dies ist in Figur dargestellt. Die Diffusion in die Oberfläche 23 ist selbstverständlich eine abdeckende Diffusion ( blanket diffusion). Es können konventionelle Verfahrensschritte, beispielsweise eine Oxydmaskierung, verwendet werden, um die Diffusion in die Oberfläche 22 auf die Bereiche 82 zu begrenzen.

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Eine Betrachtung der Figur 15 zeigt, daß während des Diffusionsvorgangs die Aluminiumatome in den rekristallisierten Bereichen 72 nach außen diffundieren und sich daher die Bereiche 72 etwas verbreitert haben.

Als nächstes wird auf Figur 16 Bezug genommen, aus der ersichtlich ist, daß ein kleiner Bereich 83 des n-'fyps in jeden Bereich 82 des p-Typs diffundiert wird. Dieser Diffusionsvorgang beinhaltet auch konventionelle Verfahren wie beispielsweise eine Oxydmaskierung. Zur Erhaltung der Deutlichkeit der Darstellung wurden die Oxydschichten aus den Figuren 14 bis 16 v/eggelassen.

Der Fachmann auf dem Halbleitergebiet wird erkennen, daß das Plättchen 21 in Figur 16 nunmehr eine Vielzahl von gesteuerten Halbleiter-Gleichrichtern enthält.

Es wird auf die Figur 17 Bezug genommen. Das Plättchen 21 wird mit konventionellen Methoden metallisiert, um drei metallisierte Kontakte 84 auf jedem gesteuerten Silizium-Gleichrichter (SCR) zu erhalten. Dann wird das Oxyd 85 (dieses wurde in den vorhergehenden Figuren nicht gezeigt, es wird jedoch, naturgemäß während der konventionellen Diffusionsverfahrensschritte gebildet) in den abgebildeten Stellen auf der Oberfläche 22 belassen und man erkennt, daß jede p-n-Grenzschicht passiviert wird. Das Plättchen kann dann durch verschiedene Verfahren unterteilt werden, beispielsweise dadurch, daß die rekristallisierten Bereiche eingeritzt und durchbrochen werden, um einzelne passivierte SCR-Pillen gemäß der Abbildung in Figur 17 zu erhalten.

Für den Fachmann sind viele Abwandlungen und Änderungen der vorstehend gegebenen technischen Lehre ersichtlich. Beispielsweise kann das Dotierungsmittel mit einer geeigneten Menge eines Trägermaterials, beispielsweise Gold oder Platin

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gemischt werden und dann der thermischen Wanderung unterzogen werden, wenn ein niedriger Dotierungsgrad in den rekristallisierten Bereichen 72 erwünscht ist. Als Trägermaterial wird dabei ein Material mit geringer Auswirkung auf die Leitfähigkeit des Halbleiters ausgewählt.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

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Patentansprüche

1.) Verfahren zur Durchführung aes Zonenschmelzens mit Temperaturgradient an einen¹ Körper aus Halbleitermaterial, gekennzeichnet durch den Verfanrensschritt, αaß das Halbleitermaterial mit einer Infrarotstrahlung bestrahlt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Eine Menge eines Dotierungsmittels wird auf einer Oberfläche des Körpers in einem vorgegebenen Verteilungsmuster aufgebracht, wobei das Dotierungsmittel einen ausgewählten Leitfähigkeitstyp besitzt, und die Bestrahlung wird dadurch vorgenommen, daß die entgegengesetzte Oberfläche des Körpers der Strahlung ausgesetzt wird, wobei diese Strahlung eine solche Intensität besitzt, daß das Dotierungsmittel thermisch in den Körper in Richtung der entgegengesetzten Oberfläche wandert und auf seinem Wege durch das Halbleitermaterial einen Bereich von rekristallisiertem Material zurückläßt, der gleichförmig bis zur Löslichkeitsgrenze des Dotierungsmittels im festen Zustand dotiert ist·

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin eine Abführung von Wärme von der einen Oberfläche des Körpers enthält.

i}.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper vor der Bestrahlung der entgegengesetzten Oberfläche in einer geschlossenen Atmosphäre eingeschlossen wird.

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5·) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein Siliziumplättchen ist, das ein verteiltes Dotierungsmittel des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps enthält.

b..) Verfahren nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die eine Oberfläche des Plättchens und die entgegengesetzte Oberfläche in einer 111-Kristallebene liegen.

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel auf linearen Teilen der einen Oberfläche aufgebracht vird und lie linearen Teile in 110-Krij cal!ebenen 1ieuen.

8.) Verfahren nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Teile rechtwinklig zueinander angeordnet werden.

») Verfahren nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet,daß das Docierunq^mi !: tel Aluminium ist.

lü -) Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche ein vorgewähltes Muster von Fluten vor dtii Aufbringen des Dotierungsmittels angebracht wir:! und das Dotierungsmittel vor der thermischen Wanderuriij in den Muten mit der Oberfläche legiert wird.

.; Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsmittel den gesamten Körper durchsetzt und an der entgegengesetzten Oberfläche austritt.

12·) Verfahren nach einem der" Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bestrahlung der entgegengesetzten ünerflache die erste Oberfläche der Strahlung ausgesetzt v/ird, so daß das Dotierungsmittel thermisch nu dieser ersten Oberfläche zurückwandert.

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13.) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ciie Bestrahlung der entgegengesetzten Oberfläche von dem Austreten des Dotierungsmittels an dieser entgegengesetzten Oberfläche beendet wire.

l^l\.) Verfahren nach einem der Ariapr'icne 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet j αaß das Dotierunrcmittel in einem Trägermaterial verteilt wird, das in α em vorbestimmten Verteilungsmu.ster auf dem Körper aufgebracht wird, wobei das Trägermaterial aus den Materialien Gold, Platin, Iridium, Zinn und Silber auEgewänlt wirci.

15.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis I²I, aadurcn gekennzeichnet, daß vor dem Verfahrensschritt der Bestrahlung die entgegengesetzte Oberfläche aurch Polieren oaer Atzen gleichförmig gemacht wird.

Ib.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

eine Arbeitskammer (3b) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Körpers aus Halbleitern.tt ?rial, und eine Strahlungsquelle (3^ζί)_; οiΐ_ optisch mit dem Inneren der Arbeitskammer zur ßestrah J :.;ng des Iialbleitermaterials in derselben mit einer Infrarot strahlung gekoppelt ist, die vielt gestreut ist, um einen wesentlichen Teil der Arbeitskammer gleichmäßig zu bestrahlen, wobei die Strahlungsquelle zahlreiche im wesentlichen parallele langgestreckte Infrarotlampen in einer planaren Anordnung umfaßt.

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17.) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (36) eine Trägereinrichtung (35) für den Halbleiterkörper zur Halterung des Halbleiterkörpers umfaßt, wobei eine Oberfläche (23) desselben in Richtung der ebenen Anordnung weist und allgemein parallel zu derselben ist, wobei die Trägereinrichtung (35) nur einen möglichst geringen thermischen Kontakt mit einer Oberfläche des Halbleiterkörpers entgegengesetzt zur ersten Oberfläche (23 ) besitzt.

18-.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (36) eine Verschlußeinrichtung (40,32,38) besitzt zur Herstellung einer praktisch verschlossenen Atmosphäre in der Kammer.

19.) Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (36) ein rohrförmiges Quarzglasteil (32) enthält und die Verschlußeinrichtung eine abnehmbare Endkappe (40) für das rohrförmige Teil (32) umfaßt.

20.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche l6 bis 19, weiterhin gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (37), die auf der Seite der Arbeitskammer (36) gegenüberliegend zur Strahlungsquelle (34) angeordnet ist.

21.) Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (37) einen Kühlblock aus Metall umfaßt, der einen räumlichen Abstand von dem Körper aus Halbleitermaterial besitzt.

22.) Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung für den Halbleiterkörper Tragteile umfaßt, die mit dem Halbleiterkörper nur an einer Vielzahl von Kontaktstellen mit kleiner Fläche um seinen Rand in Kontakt sind.

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23·) Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (35) Tragscheiben (44) für den Halbleiterkörper umfaßt, welche das Halbleitermaterial geringfügig überlappen.

24.) Vorrichtung nach Anspruch 23 , dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (35) für den Halbleiterkörper eine Basis oder Grundplatte (42) mit einer Vielzahl von aufrechtstehenden Trägern (43) umfaßt, wobei jeder der aufrechtstehenden Träger (43) mindestens eine der Tragscheiben (44) für den Halbleiterkörper trägt.

·) Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägereinrichtung (35) für den Halbleiterkörper eine Grundplatte (51) und eine Vielzahl von aufrechtstehenden Tragteilen (52) umfaßt, die mit dem Halbleiterkörper in der Nähe seines Randes in Kontakt sind.

2b.) Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte 51 und die aufrechtstehenden Tragteile (52) aus Metalldraht oder Quarzglas bestehen.

27·) Vorrichtung nach einem der Ansprüche IY bis 26, weiterhin dadurch gekennzeichnet durch ein Paar von Randreflektoren (39) die allgemein parallel zu den Lampen(33) sind, wobei an jeder Seite der Halterungseinrichtung ein Reflektor zur Reflektion der Infrarotstrahlung von der Strahlungsquelle (34) auf den Halbleiterkörper angeordnet ist.

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