DE3136105C2

DE3136105C2 -

Info

Publication number: DE3136105C2
Application number: DE3136105A
Authority: DE
Inventors: Tetsuji Kobe Hyogo Jp Arai; Mitsuru Imabari Ehime Jp Ikeuchi
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1981-09-11
Publication date: 1989-04-13
Also published as: DE3136105A1; US4504323A; JPS5750427A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-OS 28 24 564 ist eine Vorrichtung zur Wärmebehand lung von Halbleiterplättchen bekannt, bei der die Erwärmung über eine Strahlungsquelle mit dahinter angebrachtem fokus sierendem Spiegel bewerkstelligt wird. Diese Anordnung ist nicht nur aufwendig, sondern ermöglicht auch keine genaue zeitliche Steuerung der Erwärmung.

Aus der JP-55-77 145 (A2) ist eine Vorrichtung bekannt, mittels derer ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 durchführbar ist. Wenn bei dieser Vorrichtung alle Blitzent ladungslampen gleichzeitig gezündet werden, so wird das Licht der Blitzentladungslampen einer ersten Gruppe durch das Plasma absorbiert, das durch das Licht der Blitzent ladungslampen der zweiten Gruppe erzeugt wird. Dadurch er gibt sich eine erhebliche Verminderung der erzielbaren Strahlungsintensität bzw. eine Verminderung der Wirkungs grades.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der ein gangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Strahlungsintensität bzw. der Wirkungsgrad beim Tempern verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführ ten kennzeichnenden Merkmale gelöst; bevorzugte Ausführungs formen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Aus führungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schema eines Beispiels einer Blitzent ladungslampe zur Verwendung gemäß der Er findung;

Fig. 2 ein Schema eines Beispiels einer Tempervor richtung gemäß der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist ei ne zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignete Blitzentla dungslampe ein Elektrodenpaar 1 auf. Die Bogenlänge der Lampe ist mit L ₁ bezeichnet, während der Außen- bzw. In nendurchmesser eines Lampenkolbens 2 mit D ₁ bzw. D ₂ be zeichnet ist.

In Fig. 2 ist die Tempervorrichtung im Schnitt in Längs richtung von Blitzentladungslampen 3 gezeigt. Auf einem Tisch 4 ist ein Halbleiterplättchen 5 angeordnet, während die Blitzentladungslampen 3 in Ebenen S ₁ bzw. S ₂ angeord net sind, die parallel zum Halbleiterplättchen 5 und die sem benachbart verlaufen. Ferner ist in einer parallel zu den Ebenen S ₁ und S ₂, der Ebene S ₂ an der dem Tisch 4 ge genüberliegenden Seite benachbart ein ebener Spiegel 6 angeordnet. Je nach Bedarf ist eine Lichtabschirmung 6′ bzw. reflektierende Platten vorgesehen. Der Bestrahlungs abstand ist mit H ₁ und die Bestrahlungsbreite mit L ₂ be zeichnet.

In einem bestimmten Beispiel sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgende numerische Werte gegeben: Acht Blitz entladungslampen 3, die jeweils einen Außendurchmesser D ₁ von 10 mm und einen Innendurchmesser D ₂ von 8 mm sowie eine Bogenlänge L ₁ von 80 mm haben, sind eng beieinander in der Ebene S ₁ in einem Abstand von 10 mm (H ₁ = 10 mm) von dem Halbleiterplättchen 5 angeordnet, welches einen Durchmesser von 50,80 mm (2 Zoll) hat. Acht weitere Blitz entladungslampen 3 der gleichen Größe sind in der Ebene S ₂ parallel zur Ebene S ₁ so angeordnet, daß sie enge Be rührung mit den Blitzentladungslampen 3 in der Ebene S ₁ haben. Der ebene Spiegel 6 ist in der Ebene S ₃ parallel zur Ebene S ₂ angeordnet und hat einen Abstand von ca. 2 mm (H ₂ = 2 mm) von den Blitzentladungslampen 3 in der Ebene S ₂. Folglich beträgt der Abstand zwischen dem Halbleiter plättchen 5 und der Ebene S ₁ 15 mm, der Abstand zwischen den Ebenen S ₁ und S ₂ 10 mm und der Abstand zwischen den Ebenen S ₂ und S ₃ 7 mm, und der Flächenbereich der Ebene der durch die Blitzentladungslampe 3 geschaffenen Licht quelle mißt 80 × 80 mm.

Unter dem Gesichtspunkt einer wirksamen Ausnutzung des Lichtflusses aus der Ebene der Lichtquelle sollte vor zugsweise der Abstand H ₁ zwischen der Ebene S ₁ und dem Halbleiterplättchen 5 und der Abstand H ₂ zwischen der Ebene S ₂ und dem ebenen Spiegel 6 so gewählt sein, daß die Stärke der Belichtung am Halbleiterplättchen 5 ca. 70% oder mehr der bei einer gewöhnlichen ebenen Licht quelle, ausgedrückt in Belichtungsstärke in Richtung senk recht vom Mittelpunkt der Lichtquelle ist.

Wenn man ein Halbleiterplättchen unter Benutzung her kömmlicher Xenonlampen oder Blitzentladungslampen tem pert, wird, da die Oberfläche des Halbleiterplättchens hochglanzpoliert ist, eine beträchtliche Menge des ein fallenden Lichts von der Oberfläche des Plättchens re flektiert, so daß das Plättchen mit einer sehr großen Lichtmenge bestrahlt werden muß. Da jedoch erfindungsgemäß das Halbleiterplättchen 5 und der ebene Spiegel 6 in pa rallelem und benachbartem Verhältnis zu beiden Seiten der Blitzentladungslampen angeordnet sind, wird vom Halblei terplättchen 5 reflektiertes Licht durch den ebenen Spie gel 6 auf das Halbleiterplättchen zurückreflektiert und eine vielfache Reflexionswirkung durch dieses wiederholte Reflektieren erzielt, wodurch das Licht der Blitzentla dungslampen außerordentlich günstig genutzt werden kann.

Mit der oben beschriebenen Tempervorrichtung kann ein Si liziumplättchen, welches mit Phosphor in einer Menge von 1 × 10¹⁵ Atome/cm² mittels einer Energie von 50 KeV do tiert wurde, nach einem Vorerwärmen bis zu 400°C im Elek troofen dadurch ausreichend getempert werden, daß es der Lichtbestrahlung der Blitzentladungslampen ausgesetzt wird, die jeweils so angetrieben sind, daß sie eine Strahlungsenergie von 3000 Joule während einer Impuls breiten-(¹/₂-Spitzenwert)-Periode von 800 µs abgeben. Durch das Vorerwärmen wird das Halbleiterplättchen we der verworfen noch getempert und auch keine Rediffusion des Dotierungsmittels hervorgerufen. Mit anderen Worten, das Vorerwärmen ist lediglich ein zusätzliches, hilfswei ses Erwärmen für das Tempern mittels der Blitzentladungs lampen. Das Vorerwärmen auf eine Temperatur unterhalb 400°C dient als zusätzliche Erwärmung für das augenblick liche Erhitzen und Tempern des Halbleiterplättchens mit tels der Blitzlichtbestrahlung, ohne nachteiligen Ein fluß auf das Halbleiterplättchen zu haben.

Ob das Halbleiterplättchen ausreichend getempert wurde oder nicht, wird anhand des Dotierungswirkungsgrades fest gestellt. Der Wirkungsgrad der Dotierung beträgt 100%, wenn das gleichzeitige Aufleuchten der acht Blitzentla dungslampen 3 in der Ebene S ₂ um ca. 800 µs gegenüber dem gleichzeitigen Aufleuchten der acht Blitzentladungslampen 3 in der Ebene S ₁ verzögert ist. Dies verzögerte Aufleuch ten soll kurz erläutert werden. Selbst wenn die Blitzent ladungslampen 3 in der Ebene S ₂ beim Aufleuchten der Blitzentladungslampen 3 in der Ebene S ₁ zum Aufleuchten gebracht werden, ändert sich der Nutzungsgrad des Lichtes der Blitzentladungslampen 3 in der Ebene S ₂ aufgrund der Absorption von Licht durch Plasma, welches in den Blitz entladungslampen 3 in der Ebene S ₁ auftritt. Wenn z. B. ein unverzögertes Aufleuchten oder gleichzeitiges Auf leuchten der Blitzentladungslampen in beiden Ebenen S ₁ und S ₂ erfolgt, beträgt der Dotierungswirkungsgrad 85%. Wenn nur die Blitzentladungslampen in einer der Ebenen S ₁ oder S ₂ aufleuchten, beträgt der Dotierungswirkungsgrad ca. 50%.

Das Verhältnis zwischen der Beleuchtungsintensität und dem Dotierungswirkungsgrad schwankt auch mit der Konzen tration des benutzten Dotierungsmittels. Wenn die Konzen tration 1 × 10¹⁵ Atome/cm² beträgt, wie schon erwähnt, ist eine ziemlich starke Lichtintensität erforderlich. Hierzu müssen die Blitzentladungslampen in zwei Lagen in den Ebenen S ₁ und S ₂ angeordnet und der Einfluß der Licht absorption durch Plasma auf ein Minimum eingeschränkt wer den, um die maximale Lichtintensität zu erzielen. Im Fall einer niedrigen Konzentration des Dotierungsmittels im Größenordnungsbereich von 10¹⁴ kann jedoch manchmal bei Benutzung einer einlagigen Anordnung der Blitzentladungs lampen ein Dotierungswirkungsgrad von 60% oder mehr er reicht werden.

Der Wert der Strahlungsenergie jeder einzelnen Blitzent ladungslampe, die Anzahl zu benutzender Blitzentladungs lampen, die Anzahl Lagen, in denen die Lampen angeordnet werden, und die zeitliche Verzögerung im Aufleuchten der Lampen kann in Übereinstimmung mit der Art und Menge des benutzten Dotierungsmittels und der Energie zum Implan tieren derselben festgelegt werden.

Da die Oberfläche des Halbleiterplättchens, welches ge tempert werden soll, hochglanzpoliert ist, ist es jedoch in jedem Fall wichtig, daß die Ebene, in der das Halblei terplättchen angeordnet wird, die Ebene oder Ebenen, in denen die Blitzentladungslampen angeordnet werden, und die Ebene, in der der ebene Spiegel angeordnet wird, pa rallel zueinander und einander benachbart liegen, um die Mehrfachreflexionswirkung des Halbleiterplättchens und des ebenen Spiegels voll auszunutzen. Die in geraden Ebe nen angeordneten Blitzentladungslampen bilden im wesent lichen eine ebene Quelle von Blitzlicht hoher Intensität, mit dessen Hilfe ein großflächiges Halbleiterplättchen in einem kurzen Moment durch und durch gleichmäßig getempert werden kann. Mit der Erfindung werden also die Nachteile des Standes der Technik vermieden.

Claims

1. Verfahren zum Tempern von Halbleitern mittels eines Tisches für Halbleiterplättchen, mittels Blitzentladungslampen über dem Tisch und mittels eines Spiegels an der dem Tisch gegenüberliegenden Seite der Blitzentladungslampen, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Blitzentladungslampen in zwei oder mehreren zu dem Tisch parallelen Ebenen mindestens eine Blitzentladungslampe in einer der Ebenen nach mindestens einer der Blitzentladungslampen in einer anderen Ebene zum Aufleuchten gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Blitzentladungslampen in jeder Ebene zu denen in einer anderen Ebene um eine Zeitspanne von etwa 800 µs verzögert aufleuchten läßt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man alle Entladungslampen in einer Ebene gleichzeitig zum Aufleuchten bringt und dazu zeitversetzt alle Entla dungslampen in den anderen Ebenen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Halbleiterplättchen auf eine Temperatur vorer wärmt, bei der noch keine Rediffusion des Dotierungsmittels hervorgerufen wird, bevor man die Blitzentladungslampen zum Aufleuchten bringt.