DE2718452A1 - Verfahren zum herstellen von halbleiterelementen - Google Patents
Verfahren zum herstellen von halbleiterelementenInfo
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Description
Dr. rer. nat. Horst Schüler 600° Frankfurt/Main 1,22. April 1977
Telefon (0611) 235555
Telex: 04-16759 mapot d
_ Postscheck-Konto < 282420-602 Frankfurt/M.
2 7 I O A D I Bankkonto: 225/038V
4239-36SP-1OO9
1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterelementen und mehr Im besonderen die Bestrahlung von Halbleiterelementen zur Verbesserung Ihrer elektrischen Charakterlstlka.
Seit ihrer Einführung sind Leistungshalbleiter mehr und mehr in Benutzung gekommen, da sie laufend in neuen und anderen Arten eingesetzt werden. Mit der Entwicklung neuer Anwendungen für diese Elemente wurde Betonung gelegt auf die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Elemente unter verlangten Betriebsbedingungen. Verschiedenartige Anwendungen erfordern, daß verschiedene Charakteristika des
Elementes besonders verbessert werden. So werden einige potentielle Anwendungsmöglichkeiten erst dann kommerziell ausführbar, wenn die
Kosten der Elemente verringert werden können. Andere Anwendungen erfordern, daß die Elemente höheren Sperrspannungen widerstehen
können oder daß sie rascher vom leitenden zum nicht-leitenden Zustand umschalten. Der Entwicklung von solchen Halbleiterelementen
stellt sich daher ein vielseitiges Problem.
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Eines der Hauptanliegen bei der Entwicklung von Halbleiterelementen
1st die gegenseitige Abhängigkeit der verschiedenen Charakteristika
des Elementes. So sind z. B. bestimmte Methoden zum Steuern der Ausschaltzeit von Halbleiterelementen bekannt. Hierzu können Gold
oder Platin in den Halbleiterkörper diffundiert werden oder man kann den Halbleiterkörper bestrahlen. Punktioneil sind diese beiden
Methoden ähnlich, da sie beide Rekombinationszentren erzeugen, welche die Trägerrekombination anregen und so eine raschere Verarmung
des Halbleiterelementes an beweglichen Minoritätsträgern bewirken.
Diese Methoden beeinflussen aber auch andere Charakteristika des Elementes. So führt die Gold-Diffusion im allgemeinen zu einer
Zunahme des Leckstromes des Elementes und 1st außerdem teuer. Die Bestrahlung erhöht üblicherweise den Spannungsabfall des Halbleiter*
elementes in Durchgangsrichtung.
Zur Erleichterung der vorgenannten Probleme ist in der Vergangenheit einige Arbelt geleistet worden. So befassen sich die US-PS
3 9Ί1 625 und 3 9^3 013 mit Verfahren zum selektiven Steuern der
Gold- oder Platin-Diffusion, so daß die Verunreinigung nur dahin gelangt, wo sie erforderlich ist, um die Trägerrekombination zu
stimulieren, um auf diese Welse den Einfluß auf andere Eigenschaften des Elementes möglichst gering zu halten.
Auch hinsichtlich der nachteiligen Wirkungen der Bestrahlung von
Halbleiterelementen sind Anstrengungen zur Beseitigung unternommen
worden, wie z. B. die US-PS 3 88I 964 und 3 888 701 zeigen. Beide
Patentschriften beschreiben die Anwendung einer Glühstufe nach der Bestrahlung des Elementes. Die nach diesen Patentschriften vorgenommene Bestrahlung wird bei Zimmertemperatur ausgeführt. Strahlungsschäden können ein Erwärmen des Krlstalles verursachen, doch
ist es zweifelhaft, daß der Kristall jemals eine Temperatur von 70 oder 8O0C übersteigt. In der zuletzt genannten PS ist ausgeführt, daß durch Bestrahlen des Halbleiterelementes die Ausschaltzeit des Elementes verringert, der Spannungsabfall in Durchgangsrichtung für das Element Jedoch erhöht wird. Weiter ist in den genannten Patentschriften ausgeführt, daß das Glühen der Elemente für
bis zu 120 Stunden nach der Bestrahlung zu einer Verringerung des Spannungsabfalles in Vorwärtsrichtung führt. Durch das Glühen ergibt sich eine gewisse Zunahme bei der Entionisierungs- bzw. Erho-
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lungszeit, Jedoch nicht bis zu ihrem ursprünglichen hohen Wert.
Ein Problem bei der Ausführung der Bestrahlung und des Glühens, so wie es in den vorgenannten Patentschriften beschrieben ist, liegt
in der großen Menge an Energie und Zeit und somit Geld, die bei der Herstellung des Elementes aufgewendet werden müssen. Der Zeitverb
iuch ist natürlich offensichtlich. Nach der Bestrahlung werden
d1 Elemente bei einer erhöhten Temperatur für eine Zeit geglüht,
ale 100 Stunden übersteigen kann,und "der Bestrahlungs/Glüh-Zyklus
kann mehr als einmal ausgeführt werden. Hinsichtlich des Energieverbrauches sind die Heizgeräte, wie öfen,starke Energieverbraucher,
und es ist daher teuer, sie für so lange Zeit zu betreiben.
Es ist daher e' ie Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Herstellen von Leistungs-Halbleiterelementen mit raschen Ausschalteigenschaften aus Gold-dotierten oder bestrahlten Elementen
zu schaffen und dabei auch die vorgenannten Nachteile eines zu großen Spannungsabfalles in der Vorwärtsrichtung,eines hohen
Leckstromes und hoher Kosten zu verringern.
Das erfindungsgemäße Verfahren schließt die Stufe des Bestrahlens der Elemente bei einer Temperatur oberhalb von 100 C ein. Das
erfindungsgemäße Verfahren ist brauchbar für Leistungshalbleiter, gesteuerte Siliziumgleichrichter, Gleichrichter und Triacs. Die
Bestrahlung ist vorzugsweise eine Elektronenbestrahlung. Die Elektronenbestrahlung
ist bevorzugt, da sie eine höhere Energie aufweist, als z. D. die Gammabestrahlung, und da sie so die Halbleitereigenschaften
rascher verändert. Vorzugsweise wird Elektronenbestrahlung mit einer Energie von mehr als 250 KeV angewendet. Es
wird davon ausgegangen, daß Energien unterhalb von 250 KeV zu einer sehr großen Zahl elastischer Kollisionen innerhalb des
Kristallgitters führen und so die Charakteristika des Elementes nicht wirksam verändern.
Es wurde festgestellt, daß durch Bestrahlen bei der erhöhten Temperatur
die Gesamtenergie-Aufnahme durch das Kristallgitter, sowohl von der Bestrahlung als auch durch thermische Einwirkung,
eine sehr viel raschere Gitterveränderung verursacht, als sie normalerweise durch eine Bestrahlung und ein nachfolgendes Glühen
bewirkt wird. Während die Bestrahlung bei der erhöhten Temperatur
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für weniger als 60 Sekunden ausgeführt werden kann, sind die Ergebnisse ähnlich denen, die bei einer etwas längeren Bestrahlungsdauer
bei Zimmertemperatur mit nachfolgendem Glühen für viele Stunden erhalten werden. Es ist daher offensichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung beträchtliche Zeit- und Kostenersparnisse erzielt
werden.
näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 die relativen Wirkungen der Bestrahlung eines Halbleiterelementes bei Zimmertemperatur und einer erhöhten Temperatur,
Fig. 2 eine graphische Darstellung ähnlich der Fig. 1, die Jedoch
einen Bereich besonderen Interesses detaillierter zeigt,
Fig. 3 eine graphische Darstellung, welche den Unterschied beim
Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung zwischen Elementen zeigt, die bei Raumtemperatur und solchen, die bei erhöhter
Temperatur bestrahlt wurden und zwar als Funktion der Erholungszeit in Sperrichtung (reverse recovery time),
Fig. 1I eine graphische Darstellung der Wirkung verschiedener Strahlungsdosen auf die Erholungszeit in Sperrichtung für Elemente, die bei Raumtemperatur und Elemente, die bei erhöhter
Temperatur bestrahlt wurden,
verschiedenen Dotierungs- und Bestrahlungsbedingungen zeigt,
Fig. 7 eine diagrammartige Seitenansicht einer Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 sind zwei Kurven für Halbleiterelemente, speziell LeI-stungs-Gleichrichterdioden gezeigt, wie sie im Handel erhältlich
sind. Die Kurven veranschaulichen die Wirkungen verschiedener Strahlungsdosen bei Raum- und erhöhter Temperatur. Die Erholungszelt In
Sperrichtung für Jeden Gleichrichter verringert sich mit zunehmen-'
der Strahlungsdosis. Dies trifft zu sowohl für die bei Raumtemperatur als auch für die bei erhöhter Temperatur bestrahlten Elemente, wobei im vorliegenden Beispiel die erhöhte Temperatur 300°C
betrug. Zugleich mit der rascheren Erholungszeit nijtint allerdings
auch der Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung mit steigender Strah-
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lungsdosis zu. Die Erklärung für diese beiden Wirkungen ist einfach, daß die Bestrahlung Gitterdefekte schafft, die Rekomblnationszentren für die beweglichen Minoritätsträger in dem Kristall bilden.
Nach dem Abnehmen der Spannung rekombinieren die beweglichen Träger an diesen Rekombinationszentren daher rasch. Dies ist bekannt. Als
Begleiterscheinung der zunehmenden Zerstörung der Kristallstruktur durch die Strahlung erhält der Kristall einen größeren Widerstand
und daher tritt ein höherer Spannungsabfall auf.
Je näher ein Element dem Idealzustand kommt, je näher verläuft seine alternierende ( trade-off) Kurve am Ursprung der graphischen
Darstellung, der eine Erholungszeit in Sperrichtung von 0 sowie einen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung ebenfalls von 0 aufweist.
An allen Punkten der Kurve, die die Wirkungen der Bestrahlung bei erhöhter Temperatur wiedergibt, sind die Werte Jedoch besser als
bei der Kurve, die für den bei Zimmertemperatur bestrahlten Halbleiter aufgenommen wurde. In anderen Worten für eine gegebene Erholungszeit in Sperrichtung zeigt ein bei erhöhter Temperatur bestrahltes Element einen geringeren Spannungsabfall in Durchlaßrichtung als ein bei Raumtemperatur bestrahltes Element. Der Vorteil des» rascheren Ausschaltens wird daher durch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem geringern Spannungsabfall erhalten.
Gelegentlich mag es erwünscht sein, Halbleiterelemente mit außerordentlich kurzen Ausschaltzeiten herzustellen, selbst wenn dabei
höhere Spannungsabfälle in Duchlaßrichtung in Kauf genommen werden
müssen. Es mag auch gelegentlich erwünscht sein, Halbleiterelemente mit Ausschaltzeiten zu schaffen, die, obwohl sie verglichen mit
nicht-bestrahlten Elementen besser sind, doch nur eine mäßig kurze
Ausschaltzeit haben, damit der Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung
relativ gering gehalten werden kann. Im allgemeinen ist Jedoch als Kompromiß zwischen diesen beiden Charakteristika der Punkt der
alternierenden Kurve, der am nächsten zum Ursprung liegt. Da es die Region der alternierenden Kurve nahe dem Ursprung ist, der das
größte Interesse hat, ist die auf diese Region beschränkte Fig. 2 zum Zwecke einer leichteren Analyse aufgenommen. Während ein Punktfür-Punkt-Vergleich zwischen der Fig. 2 und dem entsprechenden Teil
der Fig. 1 eine ausgezeichnete Korrelation zeigt, sollte doch klar sein, daß die Daten für Fig. 2 durch Bestrahlen einer anderen
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Gruppe von Halbleiterelementen erhalten wurden und dies zeigt» daß
die erhaltenen Ergebnisse reproduzierbar sind.
Ein brauchbarer Vergleich zwischen Bestrahlung bei Zimmertemperatur und Bestrahlung bei erhöhter Temperatur kann durch Vergleichen
der vertikal aufgeführten Punkte der Figuren 1 oder 2 erfolgen. Die vertikal aufgeführten Punkte repräsentieren die bei Zimmertemperatur oder einer erhöhten Temperatur zu einem Ausmaß bestrahlten Halbleiterelemente, das notwendig "ist, um äquivalente Ausschaltzeiten zu erhalten. Bei allen in den Figuren 1 und 2 gezeigten Punkten haben die bei Raumtemperatur bestrahlten Elemente für
äquivalente Ausschaltzeiten einen höheren Spannungsabfall in Vorwärt srichtung. Die Daten der Fig. 1 wurden für die Kurve der Fig.
benutzt, bei der als Funktion der Erholungszeit in Sperrichtung in
Mikrosekunden der Unterschied zwischen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung (äV.) zwischen bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur bestrahlten Elementen aufgetragen ist. Bei längeren Erholungszelten in Sperrichtung ist der Unterschied beim Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung nicht groß, z. B. kleiner als ein halbes
Volt. Werden die Elemente aber in zunehmendem Maße bestrahlt, um kürzere Erholungszeiten in Sperrichtung zu ergeben, dann läßt sich
beobachten, daß die Bestrahlung bei Zimmertemperatur Spannungsabfälle von bis zu mehreren Volt höher verursacht, so daß der Vorteil der Bestrahlung bei erhöhter Temperatur klar zutage tritt.
In Fig. k ist eine graphische Darstellung der Wirkung verschiedener Strahlungsdosen (ausgedrückt in Elektronen/cm-') auf die Erholungszelt eines Elementes In Sperrichtung gezeigt. Dabei 1st
sowohl die Bestrahlung bei Raumtemperatur als auch die bei erhöhter Temperatur berücksichtigt. Für alle Dosen im Rahmen der Fig. 4 ist
die Wirkung für einen gegebenen Grad der Bestrahlung ausgeprägter, wenn die Bestrahlung bei einer höheren Temperatur ausgeführt ist.
Wie in den US-Patentschriften 3 88l 961 und 3 888 071 ausgeführt,
können bei Raumtemperatur bestrahlte Elemente so erhalten werden,
daß sie Charakteristika aufweisen, die denen der bei erhöhter Temperatur bestrahlten Elemente ähnlicher sind, dies Jedoch nur auf
Kosten eines oder mehrerer relativ langer Glühstufen. Diese außerordentlich langen Glühstufen werden durch die vorliegende Erfin-
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dung beseitigt. Aus der Pig. 1J ergibt sich, daß die erforderliche
Strahlungsdosis oder, anders ausgedrückt, daß die Bestrahlungszeit durch Bestrahlen bei erhöhter Temperatur verringert wird. Es
wird angenommen, daß der Grund für diese letztgenannte Wirkung der
ist, daß die dem Kristall sowohl durch Bestrahlung als auch durch thermische Einwirkungen zugeführte Energie ein solches Niveau erreicht,
daß der Kristall leichter zu beschädigen ist und daß daher der erwünschte Effekt der Bestrahlung rascher erzielt wird.
Es wird nicht angenommen, daß es irgendeine Schwellentemperatur gibt, oberhalb der eine erhöhte Temperatur wirksamer wird. Es mag
Jedoch eine praktische Grenze geben. Es wird davon ausgegangen, daß bei einem deutlichen Erhöhen der Temperatur oberhalb von Raumtemperatur
(oberhalb von 100°C z. B.) die synergistische Wirkung der beiden Energiequellen (Bestrahlung und Wärme), die oben beschrieben
ist, bedeutungsvoll wird. Vorzugsweise wird die Bestrahlung bei erhöhter Temperatur im Bereich von 150 bis 375°C ausgeführt.
Dieser Bereich stellt einen Kompromiß verschiedener im Wettbewerb stehender Wirkungen dar. Er wird als hoch genug angesehen,
um wirksam thermische Energie zu liefern, andererseits Jedoch wiederum tief genug, so daß er leicht einzustellen ist. Vorzugsweise
werden die Elemente bei Temperaturen unterhalb von 5000C
bestrahlt, um eine maximale Wirksamkeit des Verfahrens zu erzielen.
In Fig. 5 ist die Wirkung der Bestrahlung auf Halbleiterelemente
quantitativ als Funktion der Temperatur gezeigt. In dieser graphischen Darstellung 1st der Faktor K, die Bestrahlungswirksamkeit,
gegen die Temperatur aufgetragen, wobei K dur die folgende Gleichung definiert ist:
1_ _ 1_ + K0 (l)
worin t die Abschaltzeit nach dem Bestrahlen, a
t. die Abschaltzeit vor dem Bestrahlen,
K die Bestrahlungswirksamkeit in cm_
Elektronen-Sekunden 0 die Dosis in Elektronen
cm
ist.
ist.
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Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß Je höher der Wert für K,
Je wirksamer ist eine gegebene Dosis. Die Fig. 5 macht klar, daß etwa 300°C die wirksamste Bestrahlungstemperatur für die besonderen Bedingungen ist, unter denen die Daten der Fig. 5 gewonnen
wurden. Die Kurve mag sich etwas verschieben in Abhängigkeit von der Elektronenenergie und anderen Variablen.
Es ist am wirksamsten, eine Elektronenbestrahlung und vorzugsweise
eine solche mit einer Energie von mehr als 250 KeV anzuwenden. Energien unterhalb dieser Stufe führen wahrscheinlich zu zufielen
elastischen Kollisionen, um wirksame Gitterbeschädigungen zu erzeugen. Am bevorzugten ist Bestrahlung bei einer Energie von 1,5
bis 12 MeV.
Es ist bevorzugt, daß die Strahlungsdosis im Halbleiterelement zwischen 5 x 10 und 5 x 10 Elektronen/cm liegt. Es wird davon
ausgegangen, daß Dosen, die deutlich unterhalb dieses Wertes liegen, unangemessen sind, um kommerziell bedeutsame Ergebnisse zu
erhalten und daß Dosen, die deutlich oberhalb dieses Wertes liegen, wegen zu starker Gitterbeschädigung unerwünscht sind.
Es können verschiedene Arten im Handel erhältliche* Bestrahlungseinrichtungen benutzt werden. So liefert eine Elektronenbestrahlungs-Einrichtung, die einen Strahlstrom von 100 bis 500 Mikroampere liefert, eine angemessene Strahlungsdosis in 1 bis 7 Minuten. Wenn eine erwünschte Dosis bekannt ist, kann der Fachmnann
leicht die bei einem gegebenen Strom erforderliche Zeit bestimmen.
In Fig. 6 ist ein Diagramm gezeigt, das einige der Elektronenenergie-Niveaus in Silizium für verschiedene Dotierungsarten und Bestrahlungs-Niveaus veranschaulicht. In der linken Spalte, mit dem
Titel "normale Dotierung" befinden sich im Silizium, wie bei den meisten Atomen, die äußeren Elektronen normalerweise im Valenzband. In reinem Silizium ist der nächsthöhere Energielevel, In
den ein Elektron normalerweise gelangen kann, durch das Leitungsband repräsentiert, das sich 1,1 eV oberhalb des Valenzbandes befindet .
Normale Halbleiterdotierung geringer Stärke erzeugt zulässige Energie-Niveaus leicht unterhalb und leicht oberhalb des Leltungs- bzw.
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Valenzbandes. Im besonderen erzeugen die üblichen n-Dotierungsmittel
in Silizium ein Energie-Niveau etwa 0,001 eV unterhalb des Leitungsbandes. Normale p-Dotierungsmittel erzeugen einen zugänglichen
Level von etwa 0,001 eV oberhalb des Valenzbandes. Die Bewegung vom Valenzband bis zu einem Niveau, das durch ein p-Dotierungsmittel
erzeugt wird, oder das Bewegen vom Leitungsband in ein Niveau, das durjili ein n-Dotierungsmittel erzeugt wird, ist innerhalb
des Halbleiterkristalles relativ einfach.
Schwieriger ist es für ein Elektron, sich von entweder dem Leitungsband
oder dem durch ein n-Dotierungsmittel erzeugten Level in das Valenzband oder zu einem von einem ρ-Dotierungsmittel erzeugten
Niveau zu bewegen. Ein solcher Übergang erfordert eine Energie von 1,1 eV und verringert somit die Wahrscheinlichkeit des Stattfindens
des Überganges. Weiter müssen gewisse andere Einschränkungen während einer solchen Energietransformation beachtet werden,
z. B. die Konservierung des Impulses. Infolgedessen finden größere Transformationen wahrscheinlich nicht rasch statt. Doch gibt es
die Übergänge, die stattfinden müssen, um das Halbleiterelement voll auszuschalten. So rekombinieren die Minoritätsladungsträger,
die in einem dotierten Halbleiterkristall vorhanden sind, nach Abschalten der elektrischen Energie nicht rasch innerhalb des KristalleSjUnd
auf diese Weise wird die Ausschaltzeit zu einem Problem.
Die nächste Spalte von Energiestufen in Fig. 6 veranschaulicht die
durch Dotieren mit Gold erzeugten. Es werden dabei zwei neue Niveaus geschaffen. Das eine liegt 0,55 eV unterhalb des Leitungsbandes,
genau zwischem dem Leitungs- und dem Valenzband. Und das andere 0,35 eV oberhalb des Valenzbandes. Es ist daher offensichtlich,
wieso die Gold-Dotierung die Trägerlebensdauer in einem Halbleiterkristall verkürzt. Der übergang eines Elektrons vom Leitungsband
zu dem Niveau 0,55 eV unterhalb des Leitungsbandes und damit direkt oder indirekt zum Valenzband tritt mit mehr Wahrscheinlichkeit
auf, als der direkte übergang eines Elektrons vom Leitungs- zum Valenzband.
Die beiden nächsten Spalten veranschaulichen Energie-Niveaus, die durch Bestrahlung bei Zimmertemperatur bzw. durch Bestrahlung bei
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erhöhter Temperatur (300 C) erzeugt werden. In diesen beiden Spalten
sind jedoch nur die erzeugten Hauptenergie-Niveaus gezeigt. Es werden vielmehr Niveaus erzeugt, Jedoch in so geringer Zahl, daß
sie für ein Verstehen der Arbeitsweise des Elementes nicht bedeutsam erscheinen.
Der Hauptunterschied zwischen der Bestrahlung bei Zimmertemperatur
und der Bestrahlung bei erhöhter Temperatur ist, daß die Bestrahlung bei Zimmertemperatur Energie-Niveaus bei 0,23 eV und Ο,Ίΐ eV
unterhalb des Leitungsbandes erzeugt. Diese beiden Niveaus sind in bei erhöhter Temperatur bestrahlten Halbleiterelementen nicht
vorhanden, an ihrer Stelle gibt es Jedoch ein Zwischenniveau 0,36 eV unterhalb des Leitungsbandes.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß beim Bestrahlen eines Elementes
bei Zimmertemperatur und dem nachfolgenden Glühen bei 3000C
die Rekombinationszentren 0,23 eV und 0,41 eV unterhalb des Leitungsbandes
zu verschwinden beginnen und an ihrer Stelle ein Rekombinationszentrum 0,36 eV unterhalb des Leitungsbandes erscheint.
In anderen Worten schafft die Bestrahlung bei erhöhter Temperatur Ergebnisse äquivalent zur Bestrahlung bei Zimmertemperatur mit
nachfolgendem langen Glühen bei erhöhter Temperatur, wobei die Zeit für die Bestrahlung bei erhöhter Temperatur gleich der für die
Zimmertemperatur-Bestrahlung erforderliche Zeit oder geringer ist.
Tatsächlich sind aber die Ergebnisse, die durch Bestrahlung bei erhöhter Temperatur erhalten werden, besser, wie die Figuren 1,
2 und 3 zeigen. Dies kann anderen Energie-Niveaus zuzuschelben sein. Durch die Anwendung einer Bestrahlung bei erhöhter Temperatur
sind daher beträchtliche Kosten- und Energieersparniss möglich.
Allgemeiner gesagt kann ein langer Glühzyklus nach einer Bestrahlung
bei geringer Temperatur eingespart werden, wenn man die Bestrahlung einfach bei der Temperatur ausführt, bei der man geglüht
hätte.
In Fig. 7 ist diagrammartig eine Vorrichtung 11 veranschaulicht, mit der die Bestrahlung bei erhöhter Temperatur vorgenommen werdeil
kann. Ein endloses Förderband 12, das vorzugsweise aus thermisch isolierendem Material besteht, bewegt sich entgegen dem ührzeiger-
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sinn um zwei Walzen 13, um die Halbleiterscheiben 14 durch die
Vorrichtung 11 zu befördern. Eine Heizvorrichtung 15 und ein Teil einer Elektronenkanone 16 sind innerhalb eines Gehäuses 17 angeordnet.
Der Übersichtlichkeit halber ist das Gehäuse diagrammartig weggeschnitten gezeigt. Die Heizvorrichtung 15 kann irgendeine erwünschte
Heizvorrichtung sein, wie ein IR- oder Widerstandserhitzer, und sie wird dazu benutzt, die Temperatur der Halbleiteracheiben
I^ und der Atmosphäre innerhalb des Gehäuses 17 zu der
gewünschten Bestrahlungstemperatur zu erhöhen. Nach der Temperaturstabilisierung
passieren die Scheiben 1Ί die Elektronenkanone <.
16, wo sie mit Elektronen des ausgewählten Energie-Niveaus bestrahlt
werden. Zeit und Dosierung· ^r Bestrahlung werden durch
die richtige Auswahl der Geschwindigkeit des Förderbandes, die Größe der durch die Kanone bestrahlten Region und den Strahlstrom
bestimmt. Für sehr hohe Dosierungen und somit sehr lange Bestrahlungszeiten oder für große Scheiben können mehrere Elektronenkanonen
benutzt werden. Die Fig. 7 gibt nur eine diagrammartige Ansicht. Dem Fachmann sind viele verschiedene Konfigurationen für
Bestrahlungsvorrichtungen bekannt.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren können viele andere Modificationen
und Variationen vorgenommen werden. So kann in Abhängigkeit vom Strahlstrom, wenn Elektronenbestrahlung vorgenommen wird,
Strahlungsenergie, erwünschter Dosis und anderer Faktoren die Bestrahlungszeit geringer als 1 Minute oder im Bereich von Stunden
liegen.
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- Dr. rer. nat. Horsf SchülerPATENTANWALT6000 Frankfurt/Main 1 ,22. April 1977Kaiserstrasse 41 Dr. Sb /We .Telefon (0611) 235555Telex: 04-16759 mapat dPostscheck-Konto: 282420-002 Frankfurt/M.Bankkonto: 225/0389Deutsche Bank AG1 Frankfurt/M.4239-36SP-1OO9GENERAL ELECTRIC COMPANY1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.Verfahren zum Herstellen von Halbleiterelementen.Patentansprüche1./Verfahren zum Einstellen der elektrischen Charakteristika eines -"' Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Element bei einer Temperatur oberhalb von 1000C bestrahlt.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Element ein gesteuerter Siliziumgleichrichter, Gleichrichter oder Triac 1st.3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestrahlung eine Bestrahlung mit Elektronen 1st.7 0 9 R 4 7 / 0 7 2 9ORIGINAL INSPECTEDiJ. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektronenstrahlurig eine Energie von mehr als 250 KeV hat.5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektronenstrahlung eine Energie im Bereich von 1,5 bis 12 MeV hat.6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Dosierung der Bestrahlung im Bereich von 5 x 1012 bis 5 x 1015 Elektronen/cm5 liegt.7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestrahlung bei einer Temperatur unterhalb von 500 C ausgeführt wird.8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestrahlung bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 375°C ausgeführt wird.9. Verfahren zum Einstellen der elektrischen Charakteristika eines Halbleiterelementes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Element einer Elektronenbestrahlung mit einer Energie im Bereich von 1,5 bis 12 MeV bei einer Temperatur oberhalb von 1000C aussetzt, bis das Element eine Dosierung von 5 x 10 bis 5 x 10 Elektronen/cm erhalten hat.10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Bestrahlung bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 375°C ausgeführt wird.709847/0729
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