(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テルル材料、ビスマス材料およびセレン材料から作られている、電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法であって、最初に、テルル材料、ビスマス材料およびセレン材料を２０００メッシュ以上となるように破砕および粉砕することと；次いで、テルルが４０〜４４部、ビスマスが５３〜５７部、およびセレンが２８〜３２部である重量部による各材料の割合に従って材料を配合して混合物を得ることと；均一に混合した混合物を溶解のためのガラス管へ入れ、排気および真空ポンププロセスにおいてガラス管を材料と共に乾燥させ、次いで混合物の入ったガラス管を、６５０〜７５０℃の溶解温度にて１５〜２５分の溶解時間で真空揺動溶解のための揺動炉内に置き、ガラス管を揺動炉から取り出し、自然に室温まで冷却することと；材料と共に自然に冷却されたガラス管を、結晶引上げプロセスのための結晶引上げ炉に垂直に置き、６００〜７５０℃の結晶引上げ温度、毎時２〜３ｃｍの速度において、結晶引上げの時間は１６〜２０時間以内で制御され、次いで結晶引上げの完了後にｎ型半導体結晶棒が製造され、製造されたｎ型半導体結晶棒をスライス、切断およびペレット化した後にｎ型半導体素子が得られることと、を含む、電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【請求項２】
各材料の重量部での割合は、テルルが４１〜４３部、ビスマスが５４〜５６部、およびセレンが２９〜３１部である、請求項１に記載の電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【請求項３】
硬化および焼き戻しのための四ヨウ化テルル材料が、混合物の全重量の０．００９〜０．１倍で混合物に加えられる、請求項１に記載の電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【請求項４】
製造されるｎ型半導体結晶棒が円錐形結晶棒であり、その一方の端部は大きい直径を有し他方の端部は小さい直径を有し、円錐形のｎ型半導体結晶棒を従来のスライス装置で薄片となるように切断して同じ厚さを有するウエハーが得られ、ウエハーの小直径の端部は頭端であり大直径の端部は後端であり、次いで各ウエハーの後端表面上にカラーマークを作り；次いで数値制御の切断法およびペレット化法を使用して各ウエハーの円錐状表面を切断およびペレット化し、各ウエハーは同じ多角筒形となるように切断およびペレット化され、多角筒形ｎ型半導体は電熱変換装置に専用のｎ型半導体素子である、請求項１に記載の電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【請求項５】
多角筒は、四角形、正方形、正六角形、正八角形、正十角形、または正十二角形の筒状物である、請求項４に記載の電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【請求項６】
溶解のためのガラス管の長さは８５〜１００ｃｍである、請求項１に記載の電熱変換装置用ｎ型半導体素子を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１４年５月２６日に出願の国際出願ＰＣＴ／ＣＮ２０１４／０７８４４１号の継続であり、２０１３年６月２５日に出願の中国特許出願第２０１３１０２５７８７８．９号に基づく優先権を主張し、これら両方は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は冷却または加熱装置用ｎ型半導体素子を製造する方法に関し、これは半導体製造技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００３】
通電されている間、ｐ型半導体およびｎ型半導体の高温端および低温端で異なる温度が生じるという特徴は、冷却または加熱装置用半導体の製造の分野で広く応用されてきている。先行技術において、ｎ型半導体を製造する場合、リン、ヒ素またはアンチモンなどの５族元素が純粋なシリコン結晶中に一般に取り入れられて格子中のシリコン原子の位置に置き換えられ、そうしてｎ型半導体が形成されることが現在知られている。従来の方法で製造されるｎ型半導体素子を冷却または加熱装置の製造に適用する場合、主要な問題は、２つの端部の間の温度差が比較的小さいこと（高温端と低温端の間の温度差は一般に約６０度である）、冷却または加熱効率が不十分であること、エネルギー消費が大きいことであり、加えて、既存のｎ型半導体素子の頭端および後端は互いに区別できないため、冷却または加熱装置の製造に適用されると、頭端および後端は不規則に接続され、それらの規則的な頭端−後端接続を得ることができず、したがって、半導体素子の電力変換が効率的に機能せず、それにより運転効率が低下する。したがって、冷却または加熱装置用の既存のｎ型半導体素子の使用の効果は所望されるよりも低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術の欠点を克服するため、本発明の目的は、動作中の２つの端部の間の温度差がより大きく、動作効率がより高く、エネルギー消費がより低いような、冷却または加熱装置用ｎ型半導体素子を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下のように実施される：本発明による、冷却または加熱装置用ｎ型半導体素子を製造する方法において、ｎ型半導体素子はテルル材料、ビスマス材料およびセレン材料から作られており、最初に、テルル材料、ビスマス材料およびセレン材料を２０００メッシュ以上となるように破砕および粉砕し；次いで、テルルが４０〜４４部、ビスマスが５３〜５７部、およびセレンが２８〜３２部である重量部による各材料の割合に従って材料を配合して混合物を得て；均一に混合した混合物を溶解のためのガラス管へ入れ、排気および真空ポンププロセスにおいてガラス管を材料と共に乾燥させ、次いで混合物の入ったガラス管を、６５０〜７５０℃の溶解温度にて１５〜２５分の溶解時間で真空揺動溶解のための揺動炉内に置き、ガラス管を揺動炉から取り出し、自然に室温まで冷却し；材料と共に自然に冷却されたガラス管を、結晶引上げプロセスのための結晶引上げ炉に垂直に置き、６００〜７５０℃の結晶引上げ温度、毎時２〜３ｃｍの速度において、結晶引上げの時間は１６〜２０時間以内で制御され、次いで結晶引上げの完了後にｎ型半導体結晶棒が製造され、製造されたｎ型半導体結晶棒をスライス、切断およびペレット化した後にｎ型半導体素子が得られる。
【０００６】
各材料の重量部での好ましい割合は、テルルが４１〜４３部、ビスマスが５４〜５６部、およびセレンが２９〜３１部である。
【０００７】
硬化および焼き戻しのための四ヨウ化テルル材料を、混合物の全重量の０．００９〜０．１倍で上記の混合物に加える。
【０００８】
製造されるｎ型半導体結晶棒は円錐形結晶棒であり、その一方の端部は大きい直径を有し他方の端部は小さい直径を有し、円錐形のｎ型半導体結晶棒を従来のスライス装置で薄片となるように切断して同じ厚さを有するウエハーが得られ、ウエハーの小直径の端部は頭端であり大直径の端部は後端であり、次いで各ウエハーの後端表面上にカラーマークを作り；次いで数値制御の切断法およびペレット化法を使用して各ウエハーの円錐状表面を切断およびペレット化し、各ウエハーは同じ多角筒形となるように切断およびペレット化され、多角筒形ｎ型半導体は冷却または加熱装置に専用のｎ型半導体素子である。
【０００９】
多角筒は、四角形、正方形、正六角形、正八角形、正十角形、または正十二角形の筒状物である。
【００１０】
溶解のためのガラス管の長さは８５〜１００ｃｍである。
【００１１】
上記の技術的な解決法によって、使用中の冷却または加熱装置の特徴をふまえ、本発明は冷却または加熱装置用ｎ型半導体素子の製造を対象とし、特別な配合および製造プロセスを採用することによって、先行技術と比較して、本発明のｎ型半導体素子が動作中である場合に、その２つの端部の温度差がより大きく、試験を通して、ｎ型半導体素子が動作中である場合、その低温端と高温端の間の温度差は約７３℃〜７８℃に達し、したがって、本発明は高い動作効率およびより低いエネルギー消費という利点を有する；加えて、本発明のｎ型半導体素子の後端および頭端は容易に区別できるので、設置および動作の間に、ｎ型半導体素子は頭端−後端の順序で規則的に接続することができ、そのため先行技術におけるｎ型半導体素子の接続の際の区別不可能な頭端および後端に起因する頭端と後端の間の不規則な接続を回避する。本発明のｎ型半導体素子を冷却または加熱装置の製造に使用する場合、頭端−後端の順序での規則的な接続を簡便に実現でき、それによりすべての半導体素子の運転効率、並びに装置全体の冷却または加熱効果を効果的に改善する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態を参照して本発明を以下でさらに詳細に説明する。
【００１３】
実施形態は以下の通りである：本発明による、冷却または加熱装置用ｎ型半導体素子を製造する方法において、ｎ型半導体素子はテルル材料、ビスマス材料およびセレン材料から作られており、最初に、テルル材料、ビスマス材料およびセレン材料を２０００メッシュ以上となるように破砕および粉砕し；次いで、テルルが４０〜４４部、ビスマスが５３〜５７部、およびセレンが２８〜３２部である重量部による各材料の割合に従って材料を配合して混合物を得て；均一に混合した混合物を溶解のためのガラス管へ入れ（結晶棒の切断を容易にするため、溶解のためのガラス管の長さは８５〜１００ｃｍの範囲内で制御される）、排気および真空ポンププロセスにおいてガラス管を材料と共に乾燥させ、次いで混合物の入ったガラス管を、６５０〜７５０℃の溶解温度にて１５〜２５分の溶解時間で真空揺動溶解のための揺動炉内に置き、ガラス管を揺動炉から取り出し、自然に室温まで冷却し；材料と共に自然に冷却されたガラス管を、結晶引上げプロセスのための結晶引上げ炉に垂直に置き、６００〜７５０℃の結晶引上げ温度、毎時２〜３ｃｍの速度において、結晶引上げの時間は１６〜２０時間以内で制御され、次いで結晶引上げの完了後にｎ型半導体結晶棒が製造され、製造されたｎ型半導体結晶棒をスライス、切断およびペレット化した後にｎ型半導体素子が得られる。
【００１４】
各材料の重量部での好ましい割合は、テルルが４１〜４３部、ビスマスが５４〜５６部、およびセレンが２９〜３１部である。
【００１５】
半導体抵抗器の動作上の要件を満たすために、使用の必要性に応じて混合物の全重量の０．００９〜０．１倍に制御された、硬化および焼き戻しのための四ヨウ化テルル材料を混合物中に加えてもよい。
【００１６】
製造の間、ｎ型半導体結晶棒は円錐形の結晶棒（円錐形結晶棒の小直径の端部の直径は、使用の必要性に応じて決定でき、円錐度（ｃｏｎｉｃｉｔｙ）は２〜５度に制御される）となるように作られ、その一方の端部は大きい直径を有し他方の端部は小さい直径を有し、円錐形のｎ型半導体結晶棒を従来のスライス装置で薄片となるように切断して同じ厚さを有するウエハーが得られ、ウエハーの小直径の端部は頭端であり大直径の端部は後端であり、次いで導電性材料から作られた着色料（例えば、銅、アルミニウム、又は銀などの導電性材料から作られた着色材料）により各ウエハーの後端表面上にカラーマークを作り；次いで従来の数値制御の切断法およびペレット化法を使用して各ウエハーの円錐状表面を切断およびペレット化し、各ウエハーは同じ多角筒形となるように切断およびペレット化され、多角筒形ｎ型半導体は冷却または加熱装置に専用のｎ型半導体素子である。
【００１７】
多角筒は、使用の必要性に応じて、四角形、正方形、正六角形、正八角形、正十角形、または正十二角形の筒状物として作ることができる。