DE19623377A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen Substraten - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen SubstratenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von
Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen Substraten.
Thermogeneratoren werden verwendet, um z. B. eine Uhr, einen Sensor oder ein
Stromspeisegerät zu versorgen.
Ein bekannter Thermogenerator ist in CH 672 705 B5/H01L und in CH 677 421 A5/H01L
beschrieben.
Ein solcher Thermogenerator besteht aus vielen kleinen in Reihe geschalteten
Einzelelementen, die auf einem bandförmigen Substrat aufgebracht werden. Dabei wird
eine metallische Leitschicht mit den externen Anschlüssen sowie eine p- und eine
n-leitende Halbleiterschicht auf ein bandförmigen Substrat aufgebracht, welches
anschließend zusammengerollt und mit einem Schutzgehäuse versehen wird. Die
Einzelelemente haben üblicherweise solche großen Abmessungen, daß eine
Strukturierung der Schichten mittels Masken während der Herstellung der Schichten
möglich ist. Die p- bzw. n-Halbleiterschicht besteht üblicherweise aus einer Legierung
zweier oder mehrerer der Elemente Pb, Te, Bi, Sb und Se.
Die bisher bekannten Vorrichtungen zur Beschichtung von Substraten haben den
Nachteil, daß die Masken für die einzelnen Schichten gewechselt werden müssen.
Dadurch ist keine kontinuierliche und damit kostengünstige Prozeßführung möglich.
Es ist sind bereits einige Vorrichtungen in Form von Mehrkammeranlagen zur
kontinuierlichen Beschichtung von Substraten bekannt: DE 43 03 462 A1/C23C14/56
(Mehrkammeranlage zur Beschichtung von Flachglas), DE 37 31 444/C23C14/56
(Vorrichtung zum Beschichten von Substraten), US 005 441 615/C23C14/34
(Vorrichtung und Verfahren zum Sputtern), WO 89/12702/C23C14/56 (Modulare
Sputter-Vorrichtung). Bei diesen Vorrichtungen durchlaufen die Substrate einzeln
horizontal die Beschichtungskammern. Dies sind für den Anwendungszweck
ungeeignete Vorrichtungen, da gemäß Aufgabenstellung bandförmige Substrate
beschichtet werden sollen und eine kontinuierliche Beschichtung eines Bandes einer
Länge des Vielfachen der Gesamtabmessung der Mehrkammeranlage ist, ohne den
Herstellungsprozeß zu unterbrechen, nicht möglich ist.
Es ist sind außerdem bereits einige Vorrichtungen zur laufenden Beschichten von
bandförmigen Substraten bekannt: DE 37 31 444/C23C14/56 sowie DE 40 27 034 C1/
C23C14/56 (Vorrichtung zum laufenden Beschichten von bandförmigen Substraten).
Diese setzen aber das Verfahren der Verdampfung voraus und geben keine Lösung für
die Frage der Anordnung der Masken zur Strukturierung der abzuscheidenden
Schichten.
Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur kostengünstigen Herstellung von
Thermogeneratoren, bei der eine kontinuierliche Beschichtung eines bandförmigen
Substrates einer Länge des Vielfachen der Gesamtabmessung der Mehrkammeranlage
ohne den Herstellungsprozeß zu unterbrechen möglich ist, sowie ein Verfahren,
welches es ermöglicht, auch bei hohen Schichtabscheideraten elektrisch wirkungsvolle
Thermogeneratoren herzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, bestehend aus
einer Dreikammer-Vakuumanlage zur Herstellung der ohmschen Leitschicht
(Metallschicht), der p-leitenden Halbleiterschicht und der n-leitenden Halbleiterschicht,
gekennzeichnet dadurch, daß das bandförmige Substrat über Umlenkrollen auf die
jeweilige Außenseite von drei rotierende hohlzylindrische Maskentrommeln geführt
wird, deren Drehbewegung zueinander synchronisiert wird, die auf ihrem Umfang
jeweils eine oder mehrere komplette Teilstrukturen eines Thermogenerators in Form
von Aussparungen aufweisen und in deren Mitte sich jeweils Quellen befinden, welche
zur Herstellung der jeweiligen Schichtkomponente (Metall-, p-leitende und n-leitende
Schicht) das entsprechende Schichtmaterial nach außen durch die Aussparungen der
Maskentrommeln hindurch auf das bandförmigen Substrat abgeben.
Erfindungsgemäß wird das bandförmige Substrat vor der Beschichtung auf eine
Abwickelvorrichtung gesetzt. Danach wird die Dreikammer-Vakuumanlage evakuiert
und der Herstellungsprozeß gestartet.
Erfindungsgemäß wird das bandförmige Substrat von der Abwickelvorrichtung zur
ersten Maskentrommel, von dort zur zweiten und dritten Maskentrommel und dann zur
Aufwickelvorrichtung geleitet.
Wenn das gesamte bandförmige Substrat worden beschichtet ist, befindet es sich auf
der Aufwickelvorrichtung. Nach dem Belüften der Dreikammer-Vakuumanlage wird es
entnommen und ein neues Band eingelegt. Aus dem beschichteten Band werden
erfindungsgemäß anschließend die einzelnen Thermogeneratoren vereinzelt
(Zerschneiden des Bandes), welche dann zusammengerollt und mit einem
Schutzgehäuse versehen werden.
Die Synchronisation der Trommelbewegungen zur Anpassung der Schichtfolgen
zueinander in Bandlaufrichtung erfolgt erfindungsgemäß durch Drehzahl- und
Lageregelung der drei Maskentrommeln zueinander, wodurch erreicht wird, daß der
Überdeckungsfehler der Schichtstrukturen so gering ist, daß eine einwandfreie
Funktion der fertigen Thermogeneratoren gewährleistet ist. Über erfindungsgemäße
zusätzliche Strukturelemente (Marken) auf dem bandförmigen Substrat, welche photo-
optisch während des Herstellungsprozesses abgetastet werden, wird die
Synchronisation der Trommelbewegungen korrigierend geregelt. Die Umlenk- bzw.
Führungsrollen lassen sich in Bandlaufrichtung verstellen, so daß eine ausreichend
genaue Positionierung der einzelnen Schichten möglich ist. Über erfindungsgemäße
zusätzliche Aussparungen auf dem bandförmigen Substrat, welche in zwei oder mehr
parallelen Reihen äquidistant in Bandlaufrichtung angebracht sind und während des
Herstellungsprozesses durch Erhebungen auf den Maskentrommeln und/oder den
Führungs- und Umlenkrollen mechanisch abgetastet werden und damit zur Erzeugung
einer Vorschubkraft in Bandlaufrichtung verwendet werden, wird die Synchronisation
der Trommelbewegungen zusätzlich korrigierend geregelt.
Um die Produktivität der Vorrichtung zu erhöhen, weisen die Maskentrommeln auf
ihrem Umfang erfindungsgemäß jeweils mehrere komplette Teilstrukturen eines
Thermogenerators in parallelen Bahnen auf, womit sich bezogen auf die
Bandgeschwindigkeit mehr Thermogeneratoren je Zeiteinheit herstellen lassen, da die
Breite einer bandförmigen Thermogeneratorstruktur sehr viel kleiner als die übliche
Breite von Quellen zur Schichtherstellung ist.
Um die elektrischen Eigenschaften der Thermogeneratoren zu verbessern, wird
erfindungsgemäß eine vierte Maskentrommel zur abschließenden Aufbringung einer
zweiten ohmschen Leitschicht (Metallschicht) der dritten Maskentrommel
nachgeschaltet, wodurch eine Verringerung des elektrischen Kontaktwiderstandes
sowie des ohmschen Bahnwiderstandes erreicht wird.
Um den Gasaustausch zwischen den einzelnen Rezipienten zu vermindern, wird
erfindungsgemäß das bandförmige Substrat durch schmale Schlitze geführt, welche in
Bandrichtung verlängert sind.
Die o.g. Reihenfolge der Schichten ist nicht zwingend notwendig für die einwandfreie
Funktion des Thermogenerators. Je nach Verfahrensführung kann eine andere
Anordnung der Rezipienten notwendig sein, d. h. Maskentrommeln mit den Quellen zur
Herstellung der jeweiligen Schichtkomponente können erfindungsgemäß in beliebiger
Reihenfolge angeordnet sein.
Wenn das bandförmige Substrat um die Maskentrommel herum bewegt wird, dann ist
der Bedeckungswinkel des Bandes auf dem Substrat größer als der Winkel der
effektiven Schichtabscheidung einer einzelnen Quelle. Um die Produktivität der
Vorrichtung zu erhöhen werden erfindungsgemäß zur Herstellung der jeweiligen
Schicht in der Mitte der jeweiligen Maskentrommel mehrere Quellen angebracht sind,
die das jeweilige Schichtmaterial von innen nach außen in Richtung Maskentrommel
auf einem Gesamtöffnungswinkel abscheiden, der größer oder gleich dem
Bedeckungswinkel des außen anliegenden bandförmigen Substrates ist, wobei sich die
Bedeckungsflächen der Abscheidegebiete der einzelnen Quellen in einer
Maskentrommel überlappen können.
Als Quellen zur Herstellung der jeweiligen Schicht können erfindungsgemäß
Verdampferquellen oder Sputterquellen angebracht sein. Diese Quellen sind Stand der
Technik.
Bei den erforderlichen hohen Abscheideraten zur Herstellung der p- oder der
n-leitenden Halbleiterschicht kann es, insbesondere bei Verwendung von Sputterquellen
(Sputtergas: Argon, Target: Legierung der Halbleiterschicht), durch
Wachstumsprozesse zur Verschlechterung der thermoelektrischen Eigenschaften der
Halbleiterschichten kommen. Die Fehler beim Schichtwachstum werden durch spezielle
gasförmige Zusätze kompensiert. Bei den Quellen zur Herstellung der
Halbleiterschichten (z. B. Legierung aus zwei oder mehreren der Elemente Pb, Te, Bi,
Sb und Se) wird deshalb erfindungsgemäß ein die thermoelektrischen Eigenschaften
der Halbleiterschichten verbesserndes elektrisch neutrales Gas zum Zwecke des
Einbaus in die Schichten während der Schichtherstellung in den Raum zwischen
innerer Quelle und äußerer Maskentrommel zugeführt. Ein elektrisch neutrales Gas im
Sinne der Erfindung ist ein Gas, das keine bzw. eine vernachlässigbar kleine
Dotierwirkung beim Einbau in die Schichten hat. Von besonderer Eignung erweist sich
dabei Wasserstoff. Wasserstoff lagert sich an freien Bindungen an und erhöht dadurch
die Dotierfähigkeit. Eine andere Möglichkeit, die thermoelektrischen Eigenschaften der
Halbleiterschichten zu verbessern ist, daß erfindungsgemäß eine gasförmige
Verbindung der Legierungselemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der
Halbleiterschichten verbesserndem neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die
Schichten während der Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. TeH₂, PbH₄. Zur
Dotierung wird erfindungsgemäß eine gasförmige Verbindung der Dotierelemente mit
dem die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem
neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der
Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. B₂H₆, HJ, HBr, was dazu dient, entweder die p-
oder die n-leitende Halbleiterschicht zu erzeugen.
Eine besondere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine spezielle
erfindungsgemäße Quellenkonstruktion, bei der zur Herstellung einer oder mehrerer
der jeweiligen Schichten in der Mitte der jeweiligen elektrisch leitenden und geerdeten
äußeren Maskentrommel eine zylinderförmige elektrische leitende, isoliert aufgehängte
und mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbundene innere Trommel
angeordnet ist, wobei mittels der externen elektrischen Spannungszuführung im
evakuierten Raum zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel, in den ein
Gasgemisch, welches u. a. gasförmige Bestandteile der zu erzeugenden Schicht
enthält, eine zylindrische elektrische Plasmaentladung ausgebildet wird, in der das
Gasgemisch in seine Bestandteile zerlegt wird, welche kondensieren, wobei sich die zu
erzeugende Schicht auf dem bandförmigen Substrat niederschlägt. Diese
plasmachemische Schichtabscheidung kann in ihrer Produktivität noch verbessert
werden, indem erfindungsgemäß zur Verstärkung des Plasmas im Raum zwischen
innerer Trommel und äußerer Maskentrommel ein zylindrisches Magnetfeld erzeugt
wird, wobei das Magnetfeld parallel zur Rotationsachse der Maskentrommel
ausgerichtet ist. Durch die Anwesenheit des Magnetfeldes wird die Plasmadichte und
damit die Gasausbeute und die Abscheiderate wesentlich erhöht. Das zylindrische
Magnetfeld kann mittels beidseitig des Raumes zwischen innerer Trommel und äußerer
Maskentrommel angeordneter Permanentmagnetringe oder mittels Elektromagneten
erzeugt werden. Als externe Spannungsquelle zur Energieabgabe an das Plasma kann
erfindungsgemäß eine Gleichspannungsquelle, Wechselspannungsquelle mit geringer
oder hoher Frequenz oder eine kombinierte Gleich- und Wechselspannungsquelle
verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird in den Raum zwischen innerer Trommel
und äußerer Maskentrommel erfindungsgemäß eine gasförmige Verbindung der
Legierungselemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der
Halbleiterschichten verbesserndem neutralen Gas zum Zwecke der Zerlegung und
Schichtbildung während der Schichtherstellung zugeführt, z. B. TeH₂, PbH₄. Zum
Zwecke der Dotierung wird eine gasförmige Verbindung der Dotierelemente mit dem
die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem
neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der
Schichtherstellung zugeführt, z. B. B₂H₆, HJ, Hbr, was dazu dient, entweder die p- oder
die n-leitende Halbleiterschicht zu erzeugen.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Fig. 1-5 dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Übersicht (Seitenansicht) zur Dreikammeranlage mit Darstellung der
Führung des bandförmigen Substrates nach Anspruch 1
Fig. 2 Variante des Aufbaus der Maskentrommel mit integrierten Quellen nach
Anspruch 3 (Seitenansicht).
Fig. 3 Variante des Aufbaus dem Maskentrommel mit integrierter Quelle nach
Anspruch 4 (Seitenansicht)
Fig. 4 Struktur des bandförmigen Thermogenerators sowie Strukturen der
einzelnen Bahnen der Maskentrommeln (Draufsicht)
Fig. 5 Außenansicht (Draufsicht) einer einzelnen Maskentrommel mit den zur
Strukturierung der einzelnen Schichten erforderlichen Aussparungen
sowie Anordnung der zylindrischen Magnetringe nach Anspruch 5.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung aus einer Dreikammer-Vakuumanlage (R1,
R2, R3) zur Herstellung der ohmschen Leitschicht (Metallschicht), der p-leitenden
Halbleiterschicht und der n-leitenden Halbleiterschicht, gekennzeichnet dadurch, daß
das bandförmige Substrat (8) über Umlenkrollen (6) auf die jeweilige Außenseite von
drei rotierende hohlzylindrische Maskentrommeln (1, 2, 3) geführt wird, deren
Drehbewegung (n₁, n₂, n₃) zueinander synchronisiert wird, die auf ihrem Umfang jeweils
eine oder mehrere komplette Teilstrukturen eines Thermogenerators in Form von
Aussparungen aufweisen und in deren Mitte sich jeweils Quellen befinden, welche zur
Herstellung der jeweiligen Schichtkomponente (Metall-, p-leitende und n-leitende
Schicht) das entsprechende Schichtmaterial nach außen durch die Aussparungen der
Maskentrommeln hindurch auf das bandförmigen Substrat abgeben. Die Umlenk- bzw.
Führungsrollen (6) lassen sich in Bandlaufrichtung verstellen, wodurch in
Zusammenhang mit der synchronisierten Lageregelung der drei Maskentrommeln (1, 2,
3) eine ausreichend genaue Positionierung der einzelnen Schichten möglich ist. Im
Bild links ist die Abwickelvorrichtung (4) und rechts die Aufwickelvorrichtung (5) zu
sehen. Das Band (8) wird durch schmale Schlitze (7), welche in Bandlaufrichtung
verlängert sind und die zur Verminderung des Gasaustausches dienen, von einem
Rezipienten zum nächsten geführt (R1-R3). Jeder Rezipient wird mit einer
Vakuumpumpe (9) evakuiert.
Wie Fig. 2 zeigt, werden die einzelnen Quellen (10) im Innern der Maskentrommel (1,
2, 3) so angeordnet, daß sich während der gesamten Berührungszeit, in der das
bandförmige Substrat (8) um die Maskentrommel herumläuft, sich im
Berührungsbereich eine kontinuierliche Schichtabscheidung auf Grund der
Überlagerung der einzelnen Quellen ergibt. In Beispiel nach Fig. 2 sind fünf Quellen in
einer Maskentrommel integriert. Es ist auch eine geringere Anzahl von Quellen
möglich, wenn die einzelnen Quellen jeweils einen ausreichend großen
Öffnungswinkel abdecken.
Wie Fig. 3 zeigt, bildet sich im Bereich des zylinderförmigen Magneten (14) zwischen
innerer Trommel (13) und äußerer Maskentrommel (2, 3) ein verstärktes Plasma aus.
Die Gaszufuhr (11) erfolgt direkt in die Maskentrommel hinein.
Wie Fig. 4 zeigt, besteht ein kompletter Thermogenerator (A) aus der Metallschicht (B),
der n-leitenden (C) und der p-leitenden (D) Schicht. Der Thermogenerator hat die
Länge L1 und die Breite L2.
Wie Fig. 5 zeigt, läuft das bandförmige Substrat (8) außen um die Maskentrommel (1,
2, 3) herum und wird vom Innern der Maskentrommel her an den Durchbruchstellen
(16) der Maskentrommel mit dem Schichtmaterial beladen. Im Beispiel nach Fig. 5
werden auf dem bandförmige Substrat zwei parallele Strukturen abgeschieden. Das
Band wird nach der Herstellung der Thermogeneratoren entlang der Trennlinie (15)
zerschnitten. Im Falle der Variante nach Anspruch 5 befinden sich rechts und links der
Maskentrommel die zylinderförmigen Magnete. Rechts und links auf dem bandformigen
Substrat (8) befinden sich in zwei parallelen Reihen äquidistant in Bandlaufrichtung
zusätzliche Aussparungen (18), welche während des Herstellungsprozesses durch
Erhebungen (17) auf der Maskentrommel (1, 2, 3) mechanisch abgetastet werden und
damit zur Erzeugung einer Vorschubkraft in Bandlaufrichtung dienen.
Bezugszeichenliste
Die Symbole in Fig. 1-5 bedeuten:
A Struktur des bandförmigen Thermogenerators
B Struktur der Maske für die ohmsche Leitschicht (Metallschicht)
C Struktur der Maske für die n-leitende Halbleiterschicht
D Struktur der Maske für die p-leitende Halbleiterschicht
L1 Gesamtlänge des bandförmigen Thermogenerators
L2 Breite des bandförmigen Thermogenerators
Gas Gasversorgung (Sputter- bzw. Reaktionsgasgemisch)
N Nordpol des Magneten
n1 Drehgeschwindigkeit der 1. Maskentrommel
n2 Drehgeschwindigkeit der 2. Maskentrommel
n3 Drehgeschwindigkeit der 3. Maskentrommel
Power externe elektrische Spannungsquelle
R1 Rezipient 1 (Herstellung der 1. Schicht)
R2 Rezipient 2 (Herstellung der 2. Schicht)
R3 Rezipient 3 (Herstellung der 3. Schicht)
S Südpol des Magneten
VP Vakuumpumpe
A Struktur des bandförmigen Thermogenerators
B Struktur der Maske für die ohmsche Leitschicht (Metallschicht)
C Struktur der Maske für die n-leitende Halbleiterschicht
D Struktur der Maske für die p-leitende Halbleiterschicht
L1 Gesamtlänge des bandförmigen Thermogenerators
L2 Breite des bandförmigen Thermogenerators
Gas Gasversorgung (Sputter- bzw. Reaktionsgasgemisch)
N Nordpol des Magneten
n1 Drehgeschwindigkeit der 1. Maskentrommel
n2 Drehgeschwindigkeit der 2. Maskentrommel
n3 Drehgeschwindigkeit der 3. Maskentrommel
Power externe elektrische Spannungsquelle
R1 Rezipient 1 (Herstellung der 1. Schicht)
R2 Rezipient 2 (Herstellung der 2. Schicht)
R3 Rezipient 3 (Herstellung der 3. Schicht)
S Südpol des Magneten
VP Vakuumpumpe
Die Ziffern in Fig. 1-5 bedeuten:
1 1. Maskentrommel
2 2. Maskentrommel
3 3. Maskentrommel
4 Abspultrommel des aufgewickelten, unbeschichteten bandförmigen Substrates
5 Aufwickeltrommel des bandförmigen Substrates mit den fertigen Thermogeneratoren
6 Umlenk- bzw. Führungsrollen (lassen sich in Bandlaufrichtung verstellen)
7 Querschnittsverengung/Durchgang zwischen den Rezipienten (vermindert den Gasaustausch zwischen den Rezipienten) nach Anspruch 10
8 bandförmiges Substrat
9 Vakuumpumpe
10 Quellen nach Anspruch 3
11 Gasversorgung (Sputter- bzw. Reaktionsgasgemisch)
12 externe elektrische Spannungsquelle
13 innere Trommel
14 zylindrische Magnetringe nach Anspruch 5
15 Schnittlinie zur Vereinzelung der bandförmigen Substrate mit den fertigen Thermogeneratoren nach Anspruch 2
16 Aussparungen der Maske für eine der Schichten (Struktur)
17 Erhebungen auf der Maskentrommel nach Anspruch 9
18 Aussparungen auf dem bandförmigen Substrat nach Anspruch 9, welche in zwei parallelen Reihen äquidistant in Bandlaufrichtung angebracht sind.
1 1. Maskentrommel
2 2. Maskentrommel
3 3. Maskentrommel
4 Abspultrommel des aufgewickelten, unbeschichteten bandförmigen Substrates
5 Aufwickeltrommel des bandförmigen Substrates mit den fertigen Thermogeneratoren
6 Umlenk- bzw. Führungsrollen (lassen sich in Bandlaufrichtung verstellen)
7 Querschnittsverengung/Durchgang zwischen den Rezipienten (vermindert den Gasaustausch zwischen den Rezipienten) nach Anspruch 10
8 bandförmiges Substrat
9 Vakuumpumpe
10 Quellen nach Anspruch 3
11 Gasversorgung (Sputter- bzw. Reaktionsgasgemisch)
12 externe elektrische Spannungsquelle
13 innere Trommel
14 zylindrische Magnetringe nach Anspruch 5
15 Schnittlinie zur Vereinzelung der bandförmigen Substrate mit den fertigen Thermogeneratoren nach Anspruch 2
16 Aussparungen der Maske für eine der Schichten (Struktur)
17 Erhebungen auf der Maskentrommel nach Anspruch 9
18 Aussparungen auf dem bandförmigen Substrat nach Anspruch 9, welche in zwei parallelen Reihen äquidistant in Bandlaufrichtung angebracht sind.
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen
Substraten, bestehend aus einer Dreikammer-Vakuumanlage zur Herstellung der
ohmschen Leitschicht (Metallschicht), der p-leitenden Halbleiterschicht und der
n-leitenden Halbleiterschicht, gekennzeichnet dadurch, daß das bandförmige
Substrat über Umlenkrollen auf die jeweilige Außenseite von drei rotierende
hohlzylindrische Maskentrommeln geführt wird, deren Drehbewegung zueinander
synchronisiert wird, die auf ihrem Umfang jeweils eine oder mehrere komplette
Teilstrukturen eines Thermogenerators in Form von Aussparungen aufweisen und
in deren Mitte sich jeweils eine Quelle befindet, welche zur Herstellung der
jeweiligen Schichtkomponente (Metall-, p-leitende und n-leitende Schicht) das
entsprechende Schichtmaterial nach außen durch die Aussparungen der
Maskentrommeln hindurch auf das bandförmigen Substrat abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß die Maskentrommeln auf ihrem Umfang jeweils mehrere komplette Teilstrukturen eines Thermogenerators in parallelen Bahnen aufweisen,
- - gekennzeichnet dadurch, daß eine vierte Maskentrommel zur abschließenden Aufbringung einer zweiten ohmschen Leitschicht (Metallschicht) der dritten Maskentrommel nachgeschaltet ist,
- - gekennzeichnet dadurch, daß die Maskentrommeln mit den Quellen zur Herstellung der jeweiligen Schichtkomponente in beliebiger Reihenfolge angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, nach mindestens einem der
folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung einer oder mehrerer der jeweiligen Schichten in der Mitte der jeweiligen Maskentrommel mehrere Quellen angebracht sind, die das jeweilige Schichtmaterial von innen nach außen in Richtung Maskentrommel auf einem Gesamtöffnungswinkel abscheiden, der größer oder gleich dem Bedeckungswinkel des außen anliegenden bandförmigen Substrates ist, wobei sich die Bedeckungsflächen der Abscheidegebiete der einzelnen Quellen in einer Maskentrommel überlappen können,
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der jeweiligen Schicht Verdampferquellen angebracht sind, welche alle das gleiche Material je Quelle abscheiden,
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der jeweiligen Schicht Verdampferquellen angebracht sind, welche je Quelle unterschiedliche Materialien abscheiden,
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der jeweiligen Schicht Sputterquellen angebracht sind, welche alle das gleiche Material je Quelle abscheiden,
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Herstellung der jeweiligen Schicht Sputterquellen angebracht sind, welche je Quelle unterschiedliche Materialien abscheiden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß
zur Herstellung einer oder mehrerer der jeweiligen Schichten in der Mitte der
jeweiligen elektrisch leitenden und geerdeten äußeren Maskentrommel eine
zylinderförmige elektrische leitende, isoliert aufgehängte und mit einer externen
Spannungsquelle elektrisch verbundene innere Trommel angeordnet ist, wobei
mittels der externen elektrischen Spannungszuführung im evakuierten Raum
zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel, in den ein Gasgemisch,
welches u. a. gasförmige Bestandteile der zu erzeugenden Schicht enthält, eine
zylindrische elektrische Plasmaentladung ausgebildet wird, in der das
Gasgemisch zerlegt wird, wobei sich die zu erzeugende Schicht auf dem
bandförmigen Substrat niederschlägt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß zur Verstärkung des Plasmas im Raum zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel ein zylindrisches Magnetfeld erzeugt wird, wobei das Magnetfeld parallel zur Rotationsachse der Maskentrommel ausgerichtet ist,
- - gekennzeichnet dadurch, daß das zylindrische Magnetfeld mittels beidseitig des Raumes zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel angeordneter Permanentmagnetringe erzeugt wird.
- - gekennzeichnet dadurch, daß das zylindrische Magnetfeld mittels Elektromagneten erzeugt wird,
- - gekennzeichnet dadurch, daß als externe Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle angeordnet ist,
- - gekennzeichnet dadurch, daß als externe Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle mit geringer oder hoher Frequenz angeordnet ist,
- - gekennzeichnet dadurch, daß als externe Spannungsquelle eine kombinierte Gleich- und Wechselspannungsquelle angeordnet ist.
6. Verfahren zur Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet
dadurch, daß bei den Quellen zur Herstellung der p-leitenden Halbleiterschicht
und/oder der n-leitenden Halbleiterschicht (z. B. Legierung aus zwei oder
mehreren der Elemente Pb, Te, Bi, Sb und Se) ein die thermoelektrischen
Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndes elektrisch neutrales Gas
zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der Schichtherstellung
zugeführt wird, z. B. Wasserstoff.
7. Verfahren nach Anspruch 6, nach mindestens einem der folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß in den Raum zwischen innerer Quelle und äußerer Maskentrommel eine gasförmige Verbindung der Legierungselemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. TeH₂, PbH₄.
- - gekennzeichnet dadurch, daß in den Raum zwischen innerer Quelle und äußerer Maskentrommel eine gasförmige Verbindung der Dotierelemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem elektrisch neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. B₂H₆, HJ, HBr, was dazu dient, entweder die p- oder die n-leitende Halbleiterschicht zu erzeugen.
8. Verfahren zur Vorrichtung nach Anspruch 4, nach mindestens einem der
folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß in den Raum zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel eine gasförmige Verbindung der Legierungselemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem elektrisch neutralen Gas zum Zwecke der Zerlegung und Schichtbildung während der Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. TeH₂, PbH₄,
- - gekennzeichnet dadurch, daß in den Raum zwischen innerer Trommel und äußerer Maskentrommel zusätzlich eine gasförmige Verbindung der Dotierelemente mit dem die thermoelektrischen Eigenschaften der Halbleiterschichten verbesserndem neutralen Gas zum Zwecke des Einbaus in die Schichten während der Schichtherstellung zugeführt wird, z. B. B₂H₆, HJ, Hbr, was dazu dient, entweder die p- oder die n-leitende Halbleiterschicht zu erzeugen.
9. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, nach mindestens
einem der folgenden Merkmale:
- - gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisation der Drehbewegung der Maskentrommeln zueinander über zusätzliche Strukturelemente (Marken) auf dem bandförmigen Substrat erfolgt, welche während des Herstellungsprozesses photo-optisch abgetastet werden,
- - gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisation der Drehbewegung der Maskentrommeln zueinander über zusätzliche Aussparungen auf dem bandförmigen Substrat erfolgt, welche in zwei oder mehr parallelen Reihen äquidistant in Bandlaufrichtung angebracht sind und während des Herstellungsprozesses durch Erhebungen auf den Maskentrommeln und/oder den Führungs- und Umlenkrollen mechanisch abgetastet werden und damit zur Erzeugung einer Vorschubkraft in Bandlaufrichtung verwendet werden.
10. Vorrichtung und Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet
dadurch, daß um den Gasaustausch zwischen den einzelnen Rezipienten zu
vermindern, das bandförmige Substrat durch schmale Schlitze geführt wird,
welche in Bandrichtung verlängert sind.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19623377A DE19623377A1 (de) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen Substraten |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19623377A DE19623377A1 (de) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen Substraten |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19623377A1 true DE19623377A1 (de) | 1998-01-08 |
Family
ID=7796699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19623377A Withdrawn DE19623377A1 (de) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Thermogeneratoren auf bandförmigen Substraten |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19623377A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6994468B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-02-07 | Captec | Heat flux comparator |
-
1996
- 1996-06-12 DE DE19623377A patent/DE19623377A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6994468B2 (en) | 2001-11-27 | 2006-02-07 | Captec | Heat flux comparator |
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