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JPH0653317A - 半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方法 - Google Patents

半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方法

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JPH0653317A
JPH0653317A JP5132539A JP13253993A JPH0653317A JP H0653317 A JPH0653317 A JP H0653317A JP 5132539 A JP5132539 A JP 5132539A JP 13253993 A JP13253993 A JP 13253993A JP H0653317 A JPH0653317 A JP H0653317A
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JP
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silicon
cutting
contamination
semiconductor
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JP5132539A
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Andreas Wolf
アンドレアス・ヴォルフ
Franz Koeppl
フランツ・ケーペル
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Wacker Siltronic AG
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    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
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    • 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
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半導体、とくにシリコンが汚染なしにかつ高
温および機械的な破砕工具の使用の断念にして、小片切
断されることができかつまた破砕部片の任意の大きさお
よび形状に簡単に利用し得る方法を提供することにあ
る。 【構成】 超純粋の半導体材料からなる本体が本発明に
より、それらが衝撃波にさらされることにより汚染なし
に小片切断される。本方法は好ましくは室温で実施さ
れ、その結果半導体材料の内部への表面的に吸収された
異金属の、高温により誘起されおよび／または加速され
た拡散が大幅に回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体材料、とくにシリ
コンの汚染の無い小片切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池または例えば記憶素子またはマ
イクロプロセツサのごときエレクトロニクス構成要素の
製造に関しては超純粋の半導体材料が利用される。適切
に導入されたドーパントはこのような材料が好都合な場
合に有すべきである唯一の不純物である。それゆえ、有
害な不純物の濃度をできるだけ低く保持するように努力
されている。しばしば観察されることは、以前に超純粋
で製造された半導体材料が目標製品へのさらに他の加工
の過程において再び汚染されるということである。そこ
で、元の純粋性を取り戻すために、繰り返して費用のか
かる純粋化工程が必要となる。半導体材料の結晶格子中
に組み込まれる異金属原子電荷分布を妨害しかつ後の構
成要素の機能を減少しかつその損失にいたるかも知れな
い。結果として、半導体材料の汚染はとくに金属不純物
により回避することができる。それはとくに電子産業に
おいて明白な差異により非常に多く半導体材料として使
用されるとくにシリコンに認められている。超純粋のシ
リコンは例えば熱分解により非常に揮発性にかつそれゆ
え簡単に例えばトリクロロシランのごとき純化シリコン
結合への蒸留方法を介して得られる。そのさい７０ない
し３００ｍｍの代表的な直径および５００ないし２５０
０ｍｍの長さを有するバーの形の多結晶が生じる。バー
の大部分はリボンおよび箔の、ルツボ引き出し単結晶の
製造にまたは多結晶の太陽電池の基礎材料に利用され
る。これらの製品は超純粋の溶融液状シリコンから作ら
れるので、ルツボ内で固体シリコンを溶融する必要があ
る。この過程をできるだけ有効に形成するために、例え
ば、言及された多結晶バーのごとき大容量の、大きなシ
リコン部片が溶融前に小片切断されねばならない。それ
は通常、小片切断が掴みまたはローラ破砕機、ハンマま
たはたがねのごとき金属破砕工具により行われるため、
つねに半導体材料の表面の汚染と関連付けられる。
【０００３】この技術において半導体バーを汚染無しに
小片切断することに努力が行われている。これに対する
最初の試みはドイツ連邦共和国公開特許第２２６２１７
８Ｃ２号、同第３８１１０９１Ａ１号ならびに同国特許
第３４２８２５５Ｃ２号に認められ、それによれば熱方
法で半導体バーに応力が発生される。これは例えば６０
０ないし１０００°Ｃの温度でのバーの加熱かつ続いて
水中での急激な冷却、またはマイクロ波オーブン内での
バー部分の加熱により行われる。このように熱で発生さ
れた応力は半導体バーの直接の小片切断に導くかまたは
それをさらに他の小片切断がまた、例えばプラスチツク
またはシリコンから作られるより少ない汚染の破砕機に
より成功するように少なくとも強力にコンパクト化しな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高い温度の作用によ
り、しかしながら、拡散過程が開始されおよび／または
加速され、その結果半導体材料の純粋性の欠陥のために
少なくとも表面汚染の部分、とくに異金属がバーまたは
破砕部片の内部に達しかつ表面の洗浄過程が取り除かれ
る。さらに、熱小片切断方法において、熱により発生さ
れた応力による小片切断が不十分であると機械的な小片
切断工具による依存が残り、そして最後に要求された最
大限界大きさをさらに超える破砕部片のさらに他の小片
切断は更新された熱処理により労力がかかりかつコスト
が高い。
【０００５】本発明の目的は、それゆえ、半導体、とく
にシリコンが汚染なしにかつ高温および機械的な破砕工
具の断念により小片切断されることができかつまた破砕
部片の任意の大きさおよび形状に簡単に利用し得る方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、半導体材料
が衝撃波にさらされることを特徴とする半導体材料、と
くにシリコンの汚染の無い小片切断方法により達成され
る。
【０００７】意外にも、例えばシリコンのごとく硬く脆
い半導体が衝撃波の助けにより汚染なしに小片切断する
ことを達成する。衝撃波の発生のためのそれ自体公知の
発生器からなる小片切断工具が半導体材料との直接接触
を持たない。衝撃波それらの起点から液状媒体、好まし
くは最高の純粋のガス抜き水により伝達される。
【０００８】衝撃波は、例えば爆薬、電気放電により、
電気機械的または圧電気的方法で発生可能である。本発
明による方法に関しては、強制ではないが、衝撃波を半
楕円形反射器の焦点において２つの電極間の電気放電に
より発生するのが好都合である。電極間の電気放電に際
して形成するプラズマは反射器の壁から反射されかつ反
射器に対して鏡面対称に配置された想像の半楕円形の焦
点に焦点合わせされる音速により伝達媒体内に拡散され
る球状衝撃波前線を導く。この焦点のまわりには半楕円
形反射器の焦点合わせ区域が横たわる。
【０００９】好都合には、水を満たした小片切断室が設
けられ、この室は最も簡単な場合にはその大きさが減少
される半導体材料がその中に導入される水タンクであつ
ても良い。衝撃波は小片切断室に付勢される。このため
に、半楕円形反射器は小片切断室内に位置決めされるか
またはその境界面の１つに取り付けられる。必要なら
ば、衝撃波発生の場所は、汚染に対して半導体材料を保
護するために、異物が不浸透性でありかつ衝撃波を伝送
する膜により半導体材料から空間的に分離される。
【００１０】半導体材料は衝撃波前線に沿って運ばれる
エネルギの部分の吸収により小片に切断される（大きさ
が減少される）。衝撃波を発生するのに使用されるより
大きなエネルギおよび半導体材料の位置および衝撃波が
焦点合わせされる場所がより密接に整合されるならば、
小片切断がより有効である。それゆえ、強制的な手段
（同様に焦点合わせされない衝撃波が半導体材料の寸法
減少作用を有する）なしに、半楕円形反射器の焦点合わ
せ範囲に、その大きさが減少される半導体材料を位置決
めするのが望ましい。原則として、このために、半導体
材料それ自体または代替的に半楕円形反射器を動かすこ
とができる。本発明による小片切断方法の効率に影響を
及ぼすさらに他のパラメータは連続する衝撃波前線が発
生される周波数である。放電エネルギが高いならば、衝
撃波発生放電間の長い間隔が低いエネルギの場合におけ
るよりも予想されるに違いない。それゆえ方法最適化の
目的は放電エネルギおよび放電周波数を意図される小片
切断結果に適合させることにある。
【００１１】好都合には、半導体材料は部片が所望の限
界の大きさに達するかまたはそれ以下に降下するまで衝
撃波にさらされる。好ましくは、半導体材料の小片切断
は低温で、とくに室温で行われ、その結果表面的に吸収
された異物、特に異金属の、高温により誘起されかつ／
または加速される拡散が大幅に回避される。
【００１２】汚染を回避するために、半導体材料を搬送
および位置決めするための工具の作業面は好ましくは、
例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）またはポリビニリデンデイフルオラ
イド（ＰＶＤＦ）のごときプラスチツクまたはそれ自体
減少されるような材料と同一の材料から作られる。同様
に、小片切断室の内面をプラスチツクと一列にならべる
るのが有用であることが見出された。
【００１３】本発明による方法の好適な実施例におい
て、部片が限界の大きさにより定義される大きさよりま
だ大きい場合には半楕円形反射器の焦点合わせ区域に部
片を保持するような措置が取られる。これは、例えば、
半導体材料をプラスチツクネツト内に包装しかつそれを
衝撃波の目標区域に保持することにより達成され、その
さい小さな部片はネツトのメツシユを通って降下するこ
とができる。前記部片は好ましくは非汚染材料からなる
容器内に集められかつ小片切断室から搬送される。
【００１４】本発明による他の実施例において、半楕円
形反射器は２つまたは３つの空間的な方向へ動き得るよ
うに取り付けられ、その結果半楕円形の反射器の焦点合
わせ区域は小片切断されるような半導体材料上に再び整
列されることができる。その大きさが限界の大きさ以下
に降下する部片は、例えば、非汚染材料から作られるス
クリーンを介して、その大きさがまだ減少される半導体
材料から分離される。光学的目標認知装置およびコンピ
ユータ支持によつて本方法のこの変形例のさらに他の発
展において半導体の小片切断を自動化することができ
る。
【００１５】本発明による方法のさらに他の実施例にお
いて、衝撃波エネルギは水クツシヨンを介して半導体材
料に加えられる。この場合に、半導体本体の小片切断
は、これまで記載されるように、必ずしも水中で行なわ
なくても良い。例えば、この場合に液密方法において密
封される水で満たされた半楕円形反射器の断面と半導体
表面との間に、衝撃波伝達子として、水で満たされたプ
ラスチツクホースを位置決めすることで十分であり、そ
の結果両方とも接触している。これはクリーンルーム内
でまたは選択的に保護ガス下で行われることができ、そ
の結果小片切断中半導体材料を汚染する危険がさらに減
少される。
【００１６】本発明による小片切断方法は最初に述べた
多結晶シリコンバーに決して限定されない。原則とし
て、好ましくは単結晶または多結晶シリコンからなる、
固体の大容量の半導体本体が記載された方法において小
片に切断される。
【００１７】本発明による方法によれば、低温において
かつ破砕工具の接触なしに、半導体材料、とくにシリコ
ンを小片切断することができる。この小片切断は半導体
材料の汚染なしにかつ高温で開始されおよび／または加
速されている部片の内部へ、表面的に吸収された異物、
とくに異金属の拡散なしに達成される。小片切断すべき
半導体材料が表面的に汚染されないならば、エツチング
による部片のこれまで一般的な表面洗浄は省略され得
る。
【００１８】衝撃波によつて半導体材料を小片に切断す
る、本発明による方法を以下に例として例示する。この
例は、本発明の概念を限定することなしに、本発明のよ
り詳細な説明としてのみ使用する。
【００１９】
【実施例】分離装置から出ている、シリコンからなる多
結晶バー片が水で満たされたタンク内に完全に浸漬され
た。タンク内のそれらの位置は少なくとも近似して、半
楕円形反射器の焦点合わせ区域に対応するような方法に
おいて選択された。その焦点において衝撃波が２つの電
極間の電気放電を介して発生された半楕円形反射器が水
タンクの横壁に広げられた。衝撃波発生中のエネルギ消
費は４００ジユール／放電であつた。放電は０．５ない
し３Ｈｚの周波数で実施されかつ数秒から１０分まで維
持された。衝撃波にさらされたバー部片は１００ないし
１５０ｍｍの直径および２００ないし５００ｍｍの長さ
を有した。存続時間およびエネルギ入力に依存して、処
理は異なる大きさの破砕部片を導いた。
【００２０】叙上のごとく、本発明は、半導体材料、と
くにシリコンを汚染無しに小片に切断する半導体材料、
とくにシリコンの汚染の無い小片切断方法において、前
記半導体材料が衝撃波にさらされる構成としたので、半
導体、とくにシリコンが汚染なしにかつ高温および機械
的な破砕工具の断念により小片切断されることができか
つまた破砕部片の任意の大きさおよび形状に簡単に利用
し得る半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切
断方法を提供することができる。
【００２１】以下、本発明の好適な実施態様を例示す
る。 １． 前記衝撃波が発生されかつ伝達媒体としての水に
より前記半導体材料に伝達されることを特徴とする請求
項１に記載の半導体、とくにシリコンの汚染の無い小片
切断方法。
【００２２】２． 前記衝撃波が２つの電極間の電気放
電により半楕円形反射器の焦点において発生されること
を特徴とする請求項１または前項１の何れか１項に記載
の半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方
法。
【００２３】３． 前記半導体材料が前記衝撃波の起点
から異物に対して非浸透性の膜により分離されることを
特徴とする請求項１、前項１または２の何れか１項に記
載の半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断
方法。
【００２４】４． 前記半導体材料は、断片の制限の大
きさが達成されるかまたはそれ以下にされるまで、前記
衝撃波にさらされることを特徴とする請求項１、前項１
〜３の何れか１項に記載の半導体材料、とくにシリコン
の汚染の無い小片切断方法。
【００２５】５． 前記半導体材料が前記半楕円形反射
器の焦点範囲に位置決めされることを特徴とする請求項
１、前項１〜４の何れか１項に記載の半導体材料、とく
にシリコンの汚染の無い小片切断方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス・ヴォルフ ドイツ連邦共和国 ブルクキルヒェン、シ ュナイブスタインシュトラーセ ４ (72)発明者 フランツ・ケーペル ドイツ連邦共和国 エールバッハ、スピエ ルベルク 40

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体材料、とくにシリコンを汚染無し
    に小片に切断する半導体材料、とくにシリコンの汚染の
    無い小片切断方法において、 前記半導体材料が衝撃波にさらされることを特徴とする
    半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方
    法。
JP5132539A 1992-05-27 1993-05-11 半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方法 Expired - Lifetime JPH0831432B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE42-18-283-2 1992-05-27
DE4218283A DE4218283A1 (de) 1992-05-27 1992-05-27 Verfahren zum kontaminationsfreien Zerkleinern von Halbleitermaterial, insbesondere Silicium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0653317A true JPH0653317A (ja) 1994-02-25
JPH0831432B2 JPH0831432B2 (ja) 1996-03-27

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JP5132539A Expired - Lifetime JPH0831432B2 (ja) 1992-05-27 1993-05-11 半導体材料、とくにシリコンの汚染の無い小片切断方法

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EP (1) EP0573855B1 (ja)
JP (1) JPH0831432B2 (ja)
DE (2) DE4218283A1 (ja)

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