TW387823B - Device and method for reducing the size of semiconductor material - Google Patents

Description

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經消部中央標準局员工消f合作社印装 五、發明説明（3 驚奇的是，亦可使用由半導鱧材料製成之《極，蓋因 霣極由不同材料製成時，將自該等φ檯及/或作為接觸用 之水中引進大量外來物質。 晒1係本發明缩減尺寸裝置横剖面圓。 豳2係本發明方法之俯瞰适視圖。 本發明之裝置最好用以縮減硬脆半導體材料（緒或砷 化鎵，尤以矽更佳）之尺寸。至於準備縮減尺寸者是業烴 分割之半導fli材料或半導體棒則無闞。 該裝置係經過適當設計，其中具有至少兩涸空間隔開 之«極3,該®極係由待縮減尺寸之半導體材料（緒或砷化 鎵，尤以矽為佳）所姐成。霣極之直徑以6公厘至20公厘 為佳，尤以8公厘至12公厘更佳。該等電極有一加熱裝置 ,該裝置最好能將電槿加熱至400t：至1200t：。該加熱裝 置最好有一含有霣熱器5之加熱器套筒％電極3本身最好 經由一石墨電極而與一高壓脈衡產生器8相逋接。最好， 該等霣極3係採用活動式連接，以便可逋同電熱器5沿袖 向推出加熱器套筒6之外，如此可推至待縮減尺寸半導體 材料（最好係一矽棒）上，因而可接觴到半導體材料。該等 電極亦可能係活動型者且與加热裝置呈剛性連接，該等霣 極係逋同加熱裝置在一可置換之支架7上移動，該支架最 好係由金厲姐成。一由射磨塑膠或最好待級減尺寸之半導 饉材料（以矽為佳）姐成之基座2係位於霣槿3之間，Μ減 低外來原子之污染。該裝置最好在常壓下之環境空氣中搡 作，但亦可在高崩潰強度大氣（例如：高壓下或二氧化磺 5 (請先閲讀背面之注f項再^本頁)

•1T 線—· 本纸依尺度珀川屮闯闽家KM (’NS ) Λ4規格（2丨OX297公釐） 經漭部中央標if-局SSCJ.消资合作社印¾ A7 _B7_ 五、發明説明（1 ) 本發明相關於縮減半導饈材料尺寸之裝置及方法。製 造太》sp電池或m子分件，例如：儲存元件或微處理拥， 必須使用高肫度半導體材料。依嚴密控管方式引入之摻質 係此類材料在最有利情況下應含有之嫌質。所以儘可能將 有害雑質之濃度降低。烴常發琨：即使半導體材料在製造 時純度槿高，但在雄續加工以製造最終產品時會再度受到 污染。為伖復其原始純度則一再需要繁雜之纯化工作步驊 。涓入半導體材料结晶格子内之外來金厲原子，將干擾電 荷分佈而且可能減低随後分件之功能或使其報廢。因此， 要特別避免金屬雑質對半導體材料之污染。該項措施尤其 逋用於矽，矽是«子工業界最常用之半導體。舉例言之， 高揮發性且容易藉蒸餾作用鈍化之矽化合物（如：三氯矽 烷）經熱解後可製得高纯度矽。由此方法製得之多晶體材 料係呈棒狀，其典型直徑為70至300公厘及長度為500至 2500公厘。大部分多晶體棒係用以製造坩堝抽拉單晶體、 條帶及薄片或製造太陽能霣池基本材料。因該等產品係由 高純度、熔融矽製得，所以固體矽需在坩堝内加以熔化》 為使此方法儘可能有效，熔化前必須縮減大饉積、固體矽 塊（如：上述之多晶體棒）之尺寸。傳统上，此項工作經常 導致半導鱧材料之衷面污染，蓋因實施尺寸締減係採用金 羼壓碎機具，如：顎式壓碎機、滾筒臞碎櫬、鎚頭或鑿子。 實施尺寸縮減時，應注意勿使外來物質污染片段之表 面。尤其金属原子之污染最為嚴重，羞因該等原子可將半 導體材料之«性變壤。如同以往烴常發生之狀況，若待嫌 -3 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ，I，WW 家櫺呤（（-NS ) Λ4現格（210X297公换） 烀湞部中央標本局負工消费合作社印聚 A7 _ B7__ 五、發明説明（2 ) 減尺寸之半導體材料係用拥械工具（例如：網壓碎機）縮減 尺寸，在熔融前，該等片段必須施Μ繁雜及成本-密集之 表面純&作用。 依照德國專利DE-38 11 091 Α1之掲示說明害及其對 應專利US-4,871,117,可以瘇當方式鬆解固體、大體積矽 β,俾用若干工具可實施機械式尺寸縮減，該等工具之操 作表面係由不產生污染或僅產生輕微污染之材料（如：矽 、眞化物ΚΤ瓷或碳化物ϋ瓷）所姐成。鬆解作用之達成係 藉助於：①於一件待碎裂之矽體中，由外側起，利用熱作 用產生一溫度梯度，②使表面溫度達到400至1400t：，及 «後速將該溫度降低至少300° ,俾該溫度梯度至少部分予 以額倒。為造成該溫度梯度，將固體材料置入一爐內並予 以加熱。但，此方法之缺點是：在加熱過程中，半導體材 料表面上吸附之外來物質之擴敢作用開始蓮行及/或獲得 加速。在此情況下，該等外來物質自表面進入半導體材料 之结晶格子内，清洗工作無法將其除去而僅能將位於表面 附近之離質清除掉。再者，在上述方法中，.加熱期間爐材 釋出之外來物質將幾乎不可避免地對半導趙材料造成污染^ 所以本發明之目的在提供一種裝置及一種方法以改進 先前技術，尤其可在免污染、免用高溫及機械壓碎工具之 情況下嫌減半導《材料之尺寸。本發明可達成此目的。 本發明之技術內容係一用以縮減半等體材料尺寸之裝 置，該裝置具有至少兩傾空間隔開之霣極，該等霄極係由 待墒減尺寸之半導體材料姐成且每個電極有一加熱裝置。 -4 - (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁)

、1T (<.NS ) Λ4坭柏（210X 297公« ) J 10208 Α7 Β7

經消部中央標準局员工消f合作社印装 五、發明説明（3 驚奇的是，亦可使用由半導鱧材料製成之《極，蓋因 霣極由不同材料製成時，將自該等φ檯及/或作為接觸用 之水中引進大量外來物質。 晒1係本發明缩減尺寸裝置横剖面圓。 豳2係本發明方法之俯瞰适視圖。 本發明之裝置最好用以縮減硬脆半導體材料（緒或砷 化鎵，尤以矽更佳）之尺寸。至於準備縮減尺寸者是業烴 分割之半導fli材料或半導體棒則無闞。 該裝置係經過適當設計，其中具有至少兩涸空間隔開 之«極3,該®極係由待縮減尺寸之半導體材料（緒或砷化 鎵，尤以矽為佳）所姐成。霣極之直徑以6公厘至20公厘 為佳，尤以8公厘至12公厘更佳。該等電極有一加熱裝置 ,該裝置最好能將電槿加熱至400t：至1200t：。該加熱裝 置最好有一含有霣熱器5之加熱器套筒％電極3本身最好 經由一石墨電極而與一高壓脈衡產生器8相逋接。最好， 該等霣極3係採用活動式連接，以便可逋同電熱器5沿袖 向推出加熱器套筒6之外，如此可推至待縮減尺寸半導體 材料（最好係一矽棒）上，因而可接觴到半導體材料。該等 電極亦可能係活動型者且與加热裝置呈剛性連接，該等霣 極係逋同加熱裝置在一可置換之支架7上移動，該支架最 好係由金厲姐成。一由射磨塑膠或最好待級減尺寸之半導 饉材料（以矽為佳）姐成之基座2係位於霣槿3之間，Μ減 低外來原子之污染。該裝置最好在常壓下之環境空氣中搡 作，但亦可在高崩潰強度大氣（例如：高壓下或二氧化磺 5 (請先閲讀背面之注f項再^本頁)

•1T 線—· 本纸依尺度珀川屮闯闽家KM (’NS ) Λ4規格（2丨OX297公釐） 經滴部中央標淖局負工消费合作社印裝 —387823___ 五、發明説明（4 ) 或竈當當氣艚混合物等負霣性氣饈）中操作。 該_置亦可能以另一逋當方式設計，在每個案例中安 排一糸列兩個相對之電棰3，俾半導«材料棒可在一次操 作中完成尺寸之嫌減。如此，視半導艚材料單獨一次搡作 要嫌減之長度而定，該等霣極可安排之距離K1公分至20 公分為佳。 本發明之另一主題係縮減半導《材料尺寸之方法，其 中係直接通#包括高Μ脈衡之霣流而縮減半導體材料之尺 寸，所用電極係由待縮減尺寸之半導體材料製成之«極， 該等霣極並經加熱至可導霣之溫度。 在本發明之方法（該方法之實施最好使用上述之裝置） 中，半導體材料（如：緒、砷化鎵，尤其矽）係經推至基座 (該基座以由塑膠姐成為佳，尤Μ待墒減尺寸之半導體材 料姐成更佳）上，因此得以減少外來«子之污染。在一合 意之方法中，棒狀半釋體材料，尤以直徑60公厘至250公 厘及長度100公厘至250公厘之矽棒更佳，經逐步（以間隔 1公分至20公分為佳，尤以3公分至8公分更佳）推至基座上 «此亦視由路減尺寸所製片段之預期大小而定。該尺寸可 設定在5公厘至180公厘間之任何預期陏靥。 視預期之片段尺寸而定，最好將半導體材料推至超過 兩儼霣極3公分至8公分。將兩涸霣橱3商半導艚材料移動 ，俾其隨後達到接觭，由待縮減尺寸之半導艚材料所姐成 之兩傾霣極裝有一加熱裝置，該加熱裝置有一加熱器套筒 6及最好一霣熱器5,該電热器可將電極加熱至可導霄之溫 -6 - (請先聞讀背面之注^^項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度进州屮國R家標呤（（’NS ) Λ4規槐（210Χ297公* ) 387823 A7 B7 五、發明説明（5 ) 度。該溫度最好是400tl至1200*0。一旦該等®極與半導 鍰接觸，利用一高壓脈衡產生器8產生至少一倕電浪浪衝 (該«滾^衡之«壓以20仟伏特至300仟伏特為佳，尤以30 仟伏特至150仟伏特更佳，一霣流強度1仟安培至20仟安培 ，尤以3仟安培至10仟安培更佳，一脈衡寬度1〇奄撤秒至 50奄秒，尤以1奄秒至30奄秒更佳，一 β®頻率〇.1鏟至10 »,尤以0.5赫更佳）給一直徑60公厘之棒。_後使該棒狀 半導髓材料再沿轴向前進一對應之鉅離並將上述之程序重 複一遍。亦可將該棒狀半導體材料推入一裝置，在該裝置 内，於每個案例中一条列之兩傾®極每傾案例中最好鏞排 為相隔1公分至20公分，該等霣棰同時與半導體材料接觸 ，俾如同以上所述，藉助於最少一假電流浪衡同時縮減其 尺寸。 本發明之方法可用以縮減呈多晶體型及單晶體型之半 導饉材料。 本發明方法之優點是：視脈衝數目、霣壓高度、脈銜 霣度及半導想材料上接觸點間之幾何距雛而定，該方法可 II製造自大型晶圓至小片段之任何產品。尤以蚤大尺寸為 100公厘之矽片段為合意。再者，本發明之方法因不產生 醆水，所以經濟有效且棰具環保意識。 圈式簡單說明： 圆1 :本發明縮減尺寸裝置横剖面圖。 匾2 ··本發明方法之俯瞰透視圖。 一 7 - (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁)

經濟部中央標率局月Η消费合作社印» (('NS ) ( 210Χ 297/>^ ) aei8^3 A7 B7 五、發明説明（6 ) 各元件編號說明： 1待@減尺寸之半導饈材料 2基座 3電極（半導體材料） 4石墨霣極 5霣熱器 6加熱器套筒 7支架 8脈衡產生器 (锖先Μ讀背面之注f項再填寫本页) 訂 經洎部中央樣if局货工消費合作社印裝 -8 - 本纸張尺度进W中阄《家標呤（C’NS ) Λ4说格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 387823 六、申請專利範園 1· 一種用以綰減半導體材料尺寸之裝置，該裝置具有至 少兩_空間限開之霣捶，該等霣捶係由待嫌減尺寸之半導 鍰材料姐成且每傾霣極有一加熱裝置。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該等霣極係由矽 姐成。 3. —種用以綰減半導《材料尺寸之方法，其中半導艚材 料之尺寸係藉直接通以包括高JK厲街之《流而予以縮減， 所用霣棰係由待締減尺寸之半導篇材料製成，且經加熱至 可導霣之溫度。 4. 如申請專利範睡第3項之方法，其中霉極所用之半導 髏命料係砂。 *^^1 «^^1 —^1· —I— {ϋ I ^ϋ· n ^f\. (請先wlslr面之注$項再蜞窝本頁) 鐘濟部中央標隼為貝工洧费舍作社_策 9 逋用,躅_家標準（CNS ) Α4Λ#· ( 210X297公羡）