DD258186A1 - Verfahren zur zerkleinerung von halbleitermaterial - Google Patents

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DD258186A1
DD258186A1 DD87300423A DD30042387A DD258186A1 DD 258186 A1 DD258186 A1 DD 258186A1 DD 87300423 A DD87300423 A DD 87300423A DD 30042387 A DD30042387 A DD 30042387A DD 258186 A1 DD258186 A1 DD 258186A1
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DD87300423A
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Jens Dd Reichow
Karsten Dd Holldack
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Jens Dd Reichow
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0005—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by breaking, e.g. dicing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Entwicklung eines Verfahrens zur beruehrungslosen Zerkleinerung von Halbleitermaterial und stellt somit einen protechnologischen Schritt zur Einkristallzuechtung von Halbleitern oder Verbindungshalbleitern dar, die aus Schmelzen oder Schmelzloesungen gezuechtet werden. Resultierend aus den hohen Reinheitsanforderungen von Halbleitermaterial liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, synthetisiertes Halbleitermaterial fuer die anschliessende Einkristallzuechtung handhabbar zu machen, zu zerkleinern. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das synthetisierte Halbleitermaterial im Synthesecontainer vor der Entnahme durch die an sich bekannte zerstoerende Wirkung von Ultraschallwellen zertruemmert wird, wobei der Synthesecontainer aufgrund seines unterschiedlichen Bruchverhaltens unbeschaedigt bleibt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen und damit sauberen Zerkleinerung von hochreinen Halbleitermaterialien nach ihrer Synthetisierung oder Darstellung zum Zweck der Manipulation für die anschließende Einkristallzüchtung.
Die Erfindung ermöglicht dadurch die Verhinderung des Einbringens elektronischer Verunreinigungen in das Halbleitermaterial, wodurch eine spätere Funktion hergestellter Bauelemente für die Mikro- und Optoelektronik gewährleistet wird.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bei der Züchtung von Einkristallen in harten Containern aus Schmelzen oder Schmelzlösungen sind Synthese und Kristallzüchtung des Halbleitermaterials meistens separate technologische Prozesse, die ^.verschiedenen Containern ablaufen.
Diese Container bestehen in der Regel aus Kieselglas.
Somit wird es erforderlich, nach erfolgter Synthetisierung des Halbleitermaterials im Synthesecontainer, dieses zu entnehmen, um es für eine Mischkristalleinwaage bzw. zum Einfüllen in den Züchtungscontainer zu zerkleinern.
Diese Zerkleinerung von synthetisiertem Material erfolgt in Achat- oder Porzellanmörsern oder durch Zertrümmern in splitterfreien Kunststoffolien.
Bekannt ist außerdem eine Zerkleinerung in Kugelmühlen und Backenbrechern.
Aufgrund der hohen erforderlichen Reinheit der Halbleitermaterialien für die Mikro- und Optoelektronik ist eine Berührung mit Hilfsmitteln in jedem Fall ungünstig und führt zwangsläufig zum Einschleppen elektronischer Verunreinigungen. Unter Umständen kann durch derartige Manipulationen das Halbleitermaterial unbrauchbar werden.
Es ist bekannt, mit Hilfe von Ultraschallschwingungen harte und spröde Materialien zu bearbeiten (DE 2219790, DE 3517020,
US 3811623). '
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, hochreine Halbleitermaterialien nach ihrer Synthetisierung oder Darstellung ohne Entnahme aus dem Synthesecontainer berührungslos zu zerkleinern, wobei die hohe Reinheit erhalten bleibt.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, hochreine Materialien füV die Mikro- und Optoelektronik nach ihrer Synthetisierung oder Darstellung so zu zerkleinern, daß sie für eine anschließende Einkristallzüchtung handhabbar sind, wobei die hohe Reinheit erhalten bleibt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Synthesecontainer in ein Ultraschallfeld derart eingebracht wird, daß dieser zu erzwungenen Schwingungen angeregt wird. Durch verfahrensbedingten mechanischen Kontakt des Halbleitermaterials zum Container kommt es zu einer Schallausbreitung im Halbleitermaterial. Dadurch entstehen im Halbleitermaterial zeitlich veränderliche Spannungsfelder, die sich den verfahrensbedingten statischen Spannungen im Material überlagern.
Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, daß durch die als Folge des Schallfeldes zusätzlich auftretenden Spannungen die Bruchspannung im Halbleitermaterial besonders an den Korngrenzen lokal überschritten wird, während die Deformationen des Containers dem Hookschen Gesetz folgen.
Bezeichnet man mit o*H die Bruchspannung im Halbleitermaterial und mit ac die Bruchspannung des Containermaterials, so ist ΟΉ < Oc die notwendige Bedingung für die Erfüllung der Aufgabe. Dieser Fall wird insbesondere dadurch erfüllt, daß das Halbleitermaterial verfahrensbedingt eine polykristalline Struktur besitzt.
Regt man das Material, indem sich die Schallwellen mit der Phasengeschwindigkeit c ausbreiten, mit der Erregerfrequenz γ, die von der Größenordnung der mittleren Korngröße d des polykristallinen Halbleitermaterials abhängt, an, ist die zerstörende Wirkung des Schallfeldes auf das Material gemäß der Beziehung γ ~ cd"1 besonders effektiv.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren zur Zerkleinerung von Halbleitermaterial zum Zweck der Manipulierung für die anschließende Einkristallzüchtung aus Schmelzen (Bridgman-Verfahren, Czochralski-Verfahren, Nacken-Kyropoulous-'Verfahren) oder Schmelzlösungen (THM-Verfahren, TSM-Verfahren, SSD-Verfahren) soll nachstehend erläutert werden: Die Herstellung des Verbindungshalbleiters Cadmiumtellurid erfolgt durch Reaktion der Elemente Cadmium und Tellurium in einem evakuierten Kieselglascontainer. Die Synthetisierung erfolgt durch Überschreitung des Schmelzpunktes der Verbindung (T > T5 = 10920C) oder über eine trockene Reaktion (T < T5; T = 1 0000C), wobei hierbei die Reaktion der Komponenten hauptsächlich über die Gasphase vollzogen wird.
Nach abgeschlossener Reaktion der Elemente liegt das polykirstalline Halbleitermaterial in der Regel in kompakter Form innerhalb des Synthesecontainers vor. Der mittlere Korndurchmesser des polykristallinen Materials liegt verfahrensbedingt in der Größenordnung Millimeter.
Gemäß der Resonanzbedingung λ ~ d (λ-Wellenlänge der anregenden Schallwellen, d-mittlerer Korndurchmesser) und damit gemäß der Beziehung γ ~ cd"1 (c-Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen im Medium, γ-Anregungsfrequenz), wobei c für kristalline Festkörper in der Größenordnung 103ms~1 liegt, beträgt die erforderliche Frequenz zur Zerstörung des Halbleitermaterials 1 bis 5MHz.
Bringt man das im Container befindliche synthetisierte Cadmiumtellurid in ein stehendes Wellenfeld, vorzugsweise in ein durch Ultraschall angeregtes Wasserbad, wobei die Anregungsfrequenz 5MHz und die eingekoppelte Leistungsdichte ca. 10 Wem""2 beträgt, zerfällt das polykristalline Halbleitermaterial in seine körnigen Bestandteile und ist somit nach Öffnung des Synthesecontainers berührungslos, vorzugsweise durch Schütten, handhabbar.

Claims (3)

1. Verfahren zur Zerkleinerung von hochreinem Halbleitermaterial, gekennzeichnet dadurch, daß nach erfolgter Synthetisierung oder Darstellung des Halbleitermaterials der das Material beinhaltende Container ohne vorheriges Öffnen in ein stehendes Ultraschallfeld gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ultraschalleinkopplung total erfolgen kann.
3. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Ultraschalleinkopplung lokal erfolgen kann.
DD87300423A 1987-03-04 1987-03-04 Verfahren zur zerkleinerung von halbleitermaterial DD258186A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573855A1 (de) * 1992-05-27 1993-12-15 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH Verfahren zum kontaminationsfreien Zerkleinern von Halbleitermaterial, insbesondere Silicium

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0573855A1 (de) * 1992-05-27 1993-12-15 Wacker-Chemitronic Gesellschaft für Elektronik-Grundstoffe mbH Verfahren zum kontaminationsfreien Zerkleinern von Halbleitermaterial, insbesondere Silicium
US5464159A (en) * 1992-05-27 1995-11-07 Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fur Elektronik-Grundstoffe Mbh Method for the contamination-free size reduction of semiconductor material, especially silicon

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