KR19990006851A - 반도체재료의 크기를 축소시키는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크기를 축소시킬 수 있으며 가열장치를 보유한 반도체재료로 구성된 적어도 공간적으로 이격된 2개의 전극을 가진 반도체재료의 크기를 축소시키는 새로운장치에 대한 것이다.

Description

반도체재료의 크기를 축소시키는 장치 및 방법

본 발명은 종래의 방법을 개선하여, 특히 오염없이 그리고 고온이나 기계적 파쇄공구에 의하지 않고 반도체재료의 크기를 축소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 반도체재료의 크기를 축소시키는 장치 및 방법에 대한 것이다.

예컨데 충전소자 또는 마이크로프로세세등의 태향전지 또는 전자부품을 제조하기 위하여는 고순도반도체재료가 요구된다.

제어방법으로 삽입된 도펀트(dopant)는 이런 종류의 재료가 가장 바람직한 경우에도 오염되는 유일한 불순물이다.

그럼으로 가능한한 낮게 고순수상태에서 제조된 반도체재료일지라도 최종결과를 얻기위한 후속처리기간에 재오염되는 경우가 종종관찰된다. 그리하여 원래의 순도를 회복하기 위해 근면한 정제과정이 다시 또 다시 요구된다.

반도체재료의 크리스털격자에 결합된 이질금속의 원자는 전하분포를 방해하여 그후의 부품기능을 감소시키거나 또는 이루지 못하게 한다. 그 결과로 금속불순물에 의한 반도체재료의 오염은 특히 피할 수 없다.

이것은 반도체산업에 있어서 훨씬 가장 빈번히 반도체재료로 사용되는 실리콘에 특히 적용된다. 예컨데, 고순도실리콘은 높은 휘발성인 실리콘화합물의 열분해에 의하여 얻어짐으로 트리클로로레인등의 증류처리에 의하여 용이하게 순화된다.

이러한 처리에서, 70∼300mm의 전형적직경 및 500∼2500mm의 길이를 가진 봉(rod)형태의 다결정재료로서 형성된다.

봉의 큰비율이 스트립 및 시트의 도가니인발 단결정의 제조 또는 다결정태양전지 기초재의 제조용으로 사용되며, 이들 제품은 고순도의 주조실리콘에서 제조됨으로 고체실리콘을 도가니에서 융해하는 것이 필요하다.

이 처리를 가능한한 효과적으로 달성하기 위하여, 예컨데 상기 다결정봉등의 실리콘의 대량의 고체조각이 융해전에 축소되여야 한다. 인습적으로 크기축소는 조크러셔(jaw crusher), 롤링크러셔, 망치 또는 끌등의 금속파쇄공구에 의해 이루어짐으로, 항상 반도체재료의 표면오염과 관계된다.

크기축소를 수행할때에는, 이물질에 의해 파편의 표면이 오염되지 않도록 주의를 기울려야하며, 특히 금속원자의 오염은 이들원자가 역으로 반도체재료의 전기적특성을 변화시킴으로 위험한 것으로 고려된다. 지금까지 우세하게 인습적인 것과 같이 축소되여야 할 도체재료가 예컨데 스틸크러셔등의 기계공구를 사용하여 크기를 축소한다면 그 파편은 융해전에 힘이들고 비용이 많이드는 표면순화가 되어야 한다.

독일 3811091 A1의 공개공보 및 그의 대응한 미국특허 4,871,117호에 의하면, 작용표면이 오염이 않된 또는 근소하게 오염된 재료로 구성된 공구를 사용하여 실리콘, 질화물세라믹 또는 탄화물세라믹과 같이, 기계적축소가 이루어지도록 대량의 고체의 실리콘몸체를 비응축(decompact)하는 것이 가능하다.

비응축의 달성은 분쇠될수 있는 실리콘조각에 외부로부터 가열작용으로 온도경사도를 발생시켜 400℃∼1400℃로 표면온도를 설정시킨 후, 온도경사도를 적어도 부분적으로 감소시키기 위하여 급속히 온도를 적어도 300℃까지 감소시킴으로서 이루어진다.

온도경사도를 발생시키기 위해 고체재료를 노에 넣어 가열시킨다. 그러나 이 공정은 반도체재료의 표면에 흡수되여온 외부물질의 확산이 가열중 진행 및/또는 가속화되는 것이 단점이다.

이와같이 외부물질은 표면으로부터 반도체재료의 수정격자내를 통과하여 표면에 근접한 불순물을 다만 제거할 수 있는 정화방법을 피하게 된다.

또한, 상기 공정에 있어서, 가열중에 노재료에서 방출된 외부물질에 의한 반도체재료의 오염은 실제로 피하는 것은 불가능하다.

그럼으로 본 발명은 종전방법을 개선한 장치 및 방법을 제공하며, 특히 고온 및 기계적 파쇄공구를 사용하지 않고 오염없는 반도체재료의 크기를 축소할 수가 있다. 이 목적은 본 발명의 수단에 의해 달성된다. 본 발명의 종속적문제는 크기가 축소된 그리고 가열장치를 구비한 반도체재료로 구성된 적어도 공간적으로 분리된 2개의 전극을 가진 반도체의 크기를 감소시키는 장치이다.

놀란만큼, 반도체재료로 제조된 전극을 사용하는 것이 가능하다. 한편, 이질물질로 제조된 전극은 전극 및/ 또는 접촉을 형성하기 위해 사용된 물에서 상당량의 외부물질을 들여온다.

도 1은 본 발명에 의한 크기축소장치의 개략단면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 상기 장치의 크기 축소방법은 나타내는 개략사시도이다.

본 발명에 의한 장치는 게르마늄, 갈리윰아세나이드, 바람직하게는 실리콘등의 경질의 부서지기 쉬운 반도체재료의 크기를 축소하기 위해 사용된다.

그것이, 이미 분쇄된 반도체재료 또는 반도체봉의 크기를 축소하고저하는 것인가에 대하여는 무관하다.

본 장치는 게르마늄 또는 갈리윰아세나이드, 바람직하게는 실리콘등의 크기가 축소될 반도체재료로 구성된 적어도 공간적으로 분리된 2개의 전극(3)을 구비하도록 구성되여 있으며, 바람직하게는 이 전극은 6∼8mm의 직경, 특히 바람직하게는 8∼12mm의 직경을 가지고 있다.

그리고, 이들 전극은 바람직하게는 400∼1200℃의 온도로 가열될 수 있는 가열장치를 구비하며 이 가열장치는 바람직하게는 전기히터(5)를 함유한 히터카트리지를 가지고 있다. 전극(3)자체는 흑연전극을 통하여 고압펄스반전기(8)에 접속되며, 전극(3)은 이동되게 접속되여 전기히터(5)와 함께 히터카트리지로부터 축방향으로 떠밀수가 있다.

이와같이하여 바람직하게는 실리콘봉등의 크기를 축소하게될 반도체재료에 떠밀수가 있어 전극은 반도체재료와 접촉하게 된다. 또한, 전극은 가열장치에 견고히 접속되여 바람직하게는 금속으로 구성된 이동가능설치구(7)상에 가열장치와 함께 이동되게 구성되여 있다. 항마모플라스틱 또는 바람직하게는 실리콘인 크기가 축소될 반도체재료로 구성된 기초대(2)가 외부원자와의 오염을 감소하기 위하여 전극(3)간에 배치되여있다.

바람직하게는 이 장치는 대기에서 정상 압력하에 동작되나, 그러나 또한 예컨데 상승된 압력 또는 Co₂가스등의 음전기가스 또는 적절한 가스의 혼합하에 증가된 전기적 파열강도의 환경에서 동작된다.

또한 모든 경우에 직렬로 대향한 2개의 전극(3)을 배치할수 있도록 장치를 구성할 수 있음으로, 예컨데 반도체재료로 된 봉을 동시에 축소할 수 있다. 그럼으로 단일동작에서 크기를 축소할 수 있는 반도체재료의 길이에 따라 전극을 바람직하게 1cm∼20cm의 간격으로 배치할 수 있다.

또한 본 발명의 주제는 반도체재료의 크기를 축소하는 방법이며 반도체재료의 크기는 고전압펄스의 전류를 통과시킴으로 단축되며, 그때에 전극은 전도되는 온도에 이르게 되는 축소될 반도체재료로된 전극이 사용된다.

상기 장치를 사용하여 달성된 본 발명의 방법에 있어서, 바람직하게는 게르마늄, 갈륨비화물 및 특히 실리콘등의 반도체재료는 바람직하게는 플라스틱 또는 특히 바람직하게는 축소될 반도체재료로 구성된 기초대에 밀어넣어진다. 그럼으로 외부원자에 의한 오염은 감소된다.

바람직한 방법에 있어서, 봉형상 반도체재료, 바람직하게는 60∼250mm의 직경 및 100∼250mm의 길이를 가진 실리콘봉은 바람직하게는 1∼20cm, 특히 바람직하게는 3∼8cm의 간격을 통하여 단계적으로 기초대에 밀어 넣어진다.

이것은 또한 크기축소에서 제조된 파편크기가 얼마나 크게 하느냐에 달려있으며, 이 크기는 필요한 레벨로 5∼180mm에서 설정된다.

필요한 파편크기에 따라 반도체재료는 적어도 2개의 전극을 넘어 3cm와 8cm간에서 밀어넣어진다. 그때에 2개의 전극(3)은 반도체재료방향으로 이동하여 서로 접촉하게 되며, 축소될 반도체재료로 구성된 2개의 전극은 전도되는 온도로 전극을 가열하는 히터카트리지(6) 및 바람직하게는 전기히터(5)를 구비하게 되며, 이 온도는 바람직하게는 400∼1200℃이다.

전극이 반도체재료와 접촉하게 되면, 고압펄스발전기는 적어도 1개의 전류서지를 발생하며, 그의 전압은 바람직하게는 20∼300KV, 특히 바람직하게는 30∼150KV이며, 전류강도는 1∼20KA, 특히 바람직하게는 3∼10KA이고, 펄스지속시간은 10nsec∼50mesc, 특히 바람직하게는 1∼30msec이고, 펄스주파수는 0.1∼10Hz, 특히 바람직하게는 0.5Hz이며, 그의 봉직경은 60mm이다.

그리고, 봉형상반도체재료는 축상으로 대응거리만큼 재전진하며 그리고 상기 절차를 반복한다. 또한 봉형상 반도체재료는 모든 경우 직렬의 2개전극은 바람직하게는 1∼20cm의 간격으로 배치되며, 그 전극은 동시에 상기와 같이 적어도 1개의 전류서지에 의해 그의 크기를 축소하기 위해 봉형상 반도체재료와 접촉하게 된다.

본 발명에 의한 방법은 다결정 및 단결정형태로 반도체재료의 크기를 축소하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 방법의 장점은 펄수의 수, 전압레벨, 펄스지속시간 및 반도체재료의 접촉점간의 기하학적 거리에 따라 큰웨이퍼로부터 섬세한 파편에 이르기가지 제조가 가능한 것이며, 100mm의 최대직경을 가진 실리콘파편이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 방법은 무용의 물이 생성되지 않음으로 비용효과적이며 매우 환경적으로 쓸모가 있다.

본 발명에 의한 장치 및 방법에 있어서, 반도체제조시 발생한 오염문제등의 종전방법을 개선하여, 오염없이 그리고 고온 및 기계적파쇄공구에 의하지 않고 반도체재료의 크기를 축소할 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 반도체재료의 크기를 축소하는 장치에 있어서, 그 장치는 적어도 공간적으로 이격된 2개의 전극을 구비하며, 그 전극은 크기가 축소될 반도체재료로 구성되고, 또 각각은 가열장치를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체재료의 크기를 축소하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   전극은 실리콘으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체재료의 크기를 축소하는 장치.
3. 반도체재료의 크기를 축소하는 방법에 있어서, 반도체재료의 크기는 고전압펄스를 가진 전류의 직접통과로 축소되며 전극은 크기가 축소될 반도체재료로 제조되며 또 통전되는 온도에 이르게되는 전극을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체재료의 크기를 축소하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   전극으로 사용되는 반도체재료는 실리콘인 것을 특징으로 하는 반도체재료의 크기를 축소하는 방법.