DE1105996B

DE1105996B - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Selengleichrichtern

Info

Publication number: DE1105996B
Application number: DES38951A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Nitsche; Georg Hoppe
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-04-30
Filing date: 1954-04-30
Publication date: 1961-05-04
Also published as: NL196784A; GB793857A; CH339989A; NL107595C

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, den Halbleiterkörper eines Selengleichrichters aus mehreren Selenschichten aufzubauen, wobei jede Schicht vor dem Aufbringen der nächsten Schicht bzw. der Deckelektrode durch eine thermische Formierung in den kristallinen Zustand übergeführt wird. Es ist ferner bekannt, bei Selengleichrichtern mit einem einheitlichen, also einschichtigen Halbleiterkörper die gesamte Halbleiterschicht zunächst bei 110° C zu tempern, dann die Gegenelektrode aufzuspritzen und anschließend bei 210° C zu tempern (sogenannte geschlossene Umwandlung der Selenschicht).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf bereits vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einem mindestens zweischichtigen Halbleiterkörper aus Selen mit Halogenzusatz, wobei ein der späteren Sperrschicht benachbarter, aus mindestens einer Schicht bestehender Teil des Halbleiterkörpers einen Zusatzstoff zur Förderung der Sperrschichtbildung enthält. Als Zusatzstoff zur Förderung der Sperrschichtbildung kann hierbei mit Vorteil Thallium verwendet werden, das durch sein Zusammenwirken mit dem Halogenzusatz den Störstellengehalt bzw. die Leitfähigkeit der betreffenden Schichten herabsetzt. Im Rahmen der früheren Vorschläge ist auch bereits angegeben worden, daß z. B. bei einem zweischichtigen Halbleiteraufbau die zuerst auf die Trägerplatte aufgebrachte Schicht sich noch in amorphem Zustand befinden kann, wenn die der späteren Sperrschicht benachbarte Schicht aufgebracht wird, oder daß die erste Schicht ganz oder teilweise bereits vor dem Aufbringen der zweiten Schicht, die den den Aufbau der Sperrschicht fördernden Zusatzstoff, wie z. B. Thallium, enthält, in die besserleitende oder in die bestleitende Modifikation des Selenhalbleiters übergeführt worden sein kann.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß zunächst der nicht mit einem die Sperrschichtbildung fördernden Zusatz versehene Teil des Halbleiterkörpers auf einen Träger aufgebracht und durch eine Temperaturbehandlung bei etwa 110 bis 150° C in kristallinen Zustand übergeführt wird, daß dann der mit dem Zusatz zur Förderung der Sperrschichtbildung versehene Teil des Halbleiterkörpers in amorphem Zustand auf den kristallisierten Teil aufgebracht wird, daß die Deckelektrode auf den noch amorphen Teil aufgebracht und daß danach das Gleichrichtersystem den notwendigen thermischen Behandlungen zur Umwandlung der Selenschichten in die bestleitende Modifikation sowie den elektrischen Behandlungen für die Erzielung der gewünschten Sperrspannungsfestigkeit unterworfen wird. Für denjenigen Teil des Halbleiterkörpers, der in zunächst amorphem Zustand auf die bereits vorkristallisierten unteren Verfahren und Anordnung
zur Herstellung von Selengleichrichtern

Anmelder:

ίο Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Erich Nitsche und Georg Hoppe,

Berlin-Siemensstadt,
sind als Erfinder genannt worden

Schichten aufgebracht wird und bis zum Aufbringen der Deckelektrode in amorphem Zustand verbleibt, kann mit Vorteil eine Dicke gewählt werden, die etwa eine bis zwei Größenordnungen größer ist als die Dicke der Reaktionszwischenschicht, die sich bei der thermischen und elektrischen Formierung des Gleichrichtersystems aus dem Deckelelektrodenmetall oder einer seiner Komponenten, wie z. B. Cadmium, und dem Selen der Halbleiterschicht bildet. Die Dicke dieser Reaktionszwischenschicht beträgt etwa 0,1 bis 1 μ. Die Behandlungstemperatur zur Kristallisierung der zuerst aufgebrachten Schichten beträgt vorzugsweise etwa 125° C, die Behandlungsdauer etwa 5 bis 55 Minuten. An die elektrischen Behandlungen zur Erzielung einer ausreichenden Sperrfähigkeit können weitere Behandlungen angeschlossen werden, die Alterungserscheinungen des Gleichrichters während seines späteren betriebsmäßigen Einsatzes vorbeugen. Die Überführung der Selenhalbleiterschicht, auf welche die der späteren Sperrschicht benachbarte Halbleiterschicht aufgebracht wird, in den erwünschten kristallinen Zustand kann im Falle ihres Aufbringens durch Aufdampfen bereits unmittelbar während des Aufdampfvorganges stattfinden, indem der Aufdampfvorgang auf die hierfür auf einer entsprechenden Temperatur gehaltene Niederschlagsfläche vorgenommen wird.

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Durch die Anwendung der Erfindung können Gleichrichter mit wesentlich größerer Temperaturbeständigkeit als bisher gefertigt werden, d.h., die also auch bei einer Dauerbeanspruchung mit höheren Temperaturen einwandfrei arbeiten und dabei keine Alterungserscheinungen zeigen. Bei entsprechenden angestellten Versuchen hat sich z. B. ergeben, daß Gleichrichter, die nach bisher üblichen Verfahren hergestellt wurden, nur eine Temperaturbeständigkeit bis zu 75° C zeigten, während Gleichrichter, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, eine Temperaturbeständigkeit von 110⁰C aufwiesen.

Es hat sich weiterhin ergeben, daß die Güte der Gleichrichter sich dadurch steigern läßt, daß für die thermische Behandlung zur Überführung der Schicht des Halbleiters, auf welche die der späteren Sperrschicht benachbarte Schicht aufgebracht wird, in den kristallinen Zustand, vorzugsweise nach ihrem Aufbringen durch Aufdampfen, eine Wärmestrahlung benutzt wird, die unmittelbar auf die zu kristallisierende Selenhalbleiterschicht gerichtet ist. Die günstige Wirkung einer Wärmestrahlung ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß durch die Strahlung unmittelbar eine Tiefenwirkung an bzw. in der zu kristallisierenden Schicht ereicht wird, die sonst erst durch deren geringe Wärmeleitung zwischen den Teilen der Selenschicht in deren Tiefe hinein vordringt. Der bevorzugte Wellenlängenbereich der Wärmestrahlung hat die Werte von etwa 0,7 bis 7 μ.

Die Durchführung des Verfahrens kann z. B. in der Weise erfolgen, daß die einzelne Trägerplatte zunächst in den Bereich einer Aufdampfeinrichtung für das Aufbringen der bzw. einer Selenschicht und anschließend in den Bereich eines Wärmestrahlers für die thermische Behandlung dieser Halbleiterschicht gebracht wird. Hierfür können z. B. einer fortlaufenden Transporteinrichtung für die Trägerplatte entsprechende Aufdampfeinrichtungen und Wärmestrahleinrichtungen in der relativen Umlaufeinrichtung der Halteeinrichtung für die Trägerplatten gegeneinander versetzt zugeordnet sein. Die erste .Schicht der Halbleiteranordnung kann auch in Form mehrerer Lagen aufgebracht werden, indem dann sinngemäß mehrere Verdampfer und Wärmestrahler in der Umlaufrichtung der Fördereinrichtung bzw. der Trägerplatten aufeinanderfolgen, wobei gegebenenfalls entweder jede dieser Lagen unmittelbar nach ihrem Aufbringen oder erst nach dem Aufbringen zusammen mit anderen thermisch behandelt werden kann. Es können mehrere Wärmestrahler verschiedener Intensität nacheinander für die thermische Behandlung der aufgebrachten einzelnen Lage bzw. der Schicht oder Schichten wirksam sein.

Die Halteeinrichtung bzw. Transporteinrichtung der Trägerplatten kann den Charakter eines Bandes oder umlaufenden Tisches oder auch einer Trommel haben, welche relativ zu den Aufdampfeinrichtungen und Wärmestrahleinrichtungen bewegt wird.

Zwei Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen in schematischer Darstellung die Figuren der Zeichnung.

Nach Fig. 1 ist als Trag- bzw. Halteeinrichtung der Tragplatten 1 der Gleichrichterelemente ein trommelartiges Gestell 2 benutzt, welches um die Achse 3 in Umlauf gesetzt wird. Dieser Trommel ist unten eine Verdampfungseinrichtung 4 mit elektrischer Speisung ihrer Heizeinrichtung über die Zuleitungen 5 für das Aufdampfen des Selens auf die Gleichrichterplatten zugeordnet. Rings um die Trommel sind Wärmestrahler 6 angeordnet, deren Strahlungsrichtung auf die Trägerplatten 1 gerichtet ist.

Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2, die einander entsprechende Risse wiedergeben, läuft eine Tragplatte 7, die in der Fig. 2 a in der Ansicht von unten gemäß den in Fig. 2 b eingetragenen Pfeilen wiedergegeben ist, als Tischplatte um die Achse la um. An der Unterseite der Tischplatte 7 sind die Trägerplatten 8 der Gleichrichterelemente gehalten. bezeichnet wieder eine Aufdampfeinrichtung für das aufzudampfende Selen mit der elektrischen Speisung der Heizeinrichtung über die Leitungen 10. 11 sind Wärmestrahler, deren Strahlung gegen die Trägerplatten 8 gerichtet ist, wie aus der Fig. 2 c, welche eine Ansicht nach Fig. 2 b von unten ist, hervorgeht. Die Anordnung kann derart getroffen werden, daß jede Tragplatte oder eine Gruppe von Trägerplatten sich jeweils für ihre Behandlung, insbesondere die Bedampfung oder auch die Wärmebehandlung in einer besonderen Zelle befindet, indem entsprechende Trennwände vorgesehen sind. In den eventuell abschließbaren Zellen kann auch mit einer Atmosphäre bestimmten Druckes oder Unterdruckes oder bestimmten Charakters, z. B. mit inerten Gasen, gearbeitet werden.

Die Aufdampfeinrichtungen und thermischen Behandlungseinrichtungen nach der vorliegendenn Erfindung können auch im Zuge eines fortlaufenden Fertigungssystems liegen, in welchem die Gleichrichterelemente mit ihrer Deckelelektrode versehen sowie anschließend thermisch und elektrisch behandelt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Selengleichrichtern mit einem mehrschichtigen Halbleiterkörper aus Selen mit Halogenzusatz, wobei ein der späteren Sperrschicht benachbarter, aus mindestens einer Schicht bestehender Teil des Halbleiterkörpers einen Zusatzstoff zur Förderung der Sperrschichtbildung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der nicht mit einem die Sperrschichtbildung fördernden Zusatz versehene Teil des Halbleiterkörpers auf einen Träger aufgebracht und durch eine Temperaturbehandlung bei etwa 110 bis 150° C in kristallinen Zustand übergeführt wird, daß dann der mit dem Zusatz zur Förderung der Sperrschichtbildung versehene Teil des Halbleiterkörpers in amorphem Zustand auf den kristallisierten Teil aufgebracht wird, daß die Deckelektrode auf den noch amorphen Teil aufgebracht und daß danach das Gleichrichtersystem den notwendigen thermischen Behandlungen zur Umwandlung der Selenschichten in die bestleitende Modifikation sowie den elektrischen Behandlungen für die Erzielung der gewünschten Sperrspannungsfestigkeit unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überführung der zuerst hergestellten Schichten in den kristallinen Zustand durch Anwendung einer auf die Halbleiterschicht gerichteten Wärmestrahlung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anwendung einer Wärmestrahlung im Wellenlängenbereich zwischen 0,7 und 7 μ.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatten der Gleichrichterelemente an einem Tragorgan gehalten sind, das relativ zu mindestens einer Aufdampfquelle und mindestens

einem Wärmestrahler solcher Anordnung bewegt wird, daß jede Schicht nach ihrer Auf dampf ung in den Bereich eines Wärmestrahlers geführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 820 318, 880 367;

britische Patentschrift Nr. 482 239; USA.-Patentschriften Nr. 2 349 622, 2 476 042;

»Der Radio-Markt«, Beilage in der »Elektro-Technik« vom 9. 2. 51, S. 14 bis 16;

Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, Band Selen, Teil A, Weinheim, 1953, S. 468.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen