TWI658002B - 製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 - Google Patents
製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI658002B TWI658002B TW107128497A TW107128497A TWI658002B TW I658002 B TWI658002 B TW I658002B TW 107128497 A TW107128497 A TW 107128497A TW 107128497 A TW107128497 A TW 107128497A TW I658002 B TWI658002 B TW I658002B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- silicon
- powders
- cooling jacket
- powder
- core composite
- Prior art date
Links
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 248
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 147
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 72
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 70
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 79
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 38
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 21
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 13
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
一種製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備。根據本發明之方法係採用多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體而非採用矽粉體與二氧化矽粉體來反應成一氧化矽並昇華為一氧化矽蒸氣，再收集一氧化矽蒸氣將其冷卻成一氧化矽沉積物。
Description
本發明係關於一種製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備，並且特別地，關於不採用矽粉體與二氧化矽粉體來製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備。
一氧化矽粉體是一種廣泛用於光學玻璃鍍膜和製作半導體的材料。例如，照明燈具、眼鏡、光學鏡頭、寶石、玩具等鍍膜以及IC產業的重要原料之一。一氧化矽的光學應用方面，可做為抗反射塗層、吸收塗層、保護塗層等。一氧化矽可做為用於液晶導電膜的保護絕緣塗層。一氧化矽可做為用於半導體元件的保護絕緣塗層。一氧化矽可做為用於薄膜電容器的介電層。一氧化矽可做為用於太陽能電池的抗反射塗層。一氧化矽可做為用於阻氣膜的沉積材料。一氧化矽可以用於鋰離子充電電池的負極材料
關於一氧化矽之製造方法的先前技術，請參閱中國大陸專利公開號1451057A以及美國專利公告號7,431,899B2。這些先前技術揭示將矽粉體與二氧化矽粉體混合，置於高溫下讓矽粉體與二氧化矽粉體反應成一氧化矽並昇華為一氧化矽蒸氣，再收集一氧化矽蒸氣將其冷卻成一氧化矽沉積物。
然而，二氧化矽粉體的比表面積可高達400-600
m2/g之譜，矽粉體的比表面積則為3m2/g。美國專利公告號7,431,899 B2中之一範例即揭示二氧化矽粉體的比表面積可高達200m2/g，矽粉體的比表面積為3m2/g，若以粒徑為40nm的二氧化矽粉體與矽粉體混合在一起做為原料，其混合物整體的密度為0.25g/cm3。因此，單位重量的二氧化矽粉體與矽粉體混合粉體佔據空間較大，加熱上也較為耗能。
此外，因為在加熱室中進行的矽粉體與二氧化矽粉體的反應是固相反應，所以前述接觸面積控制反應速度。因此，接觸面積越小，反應速度越慢，單位時間內的沉積量會減少。
目前尚缺乏不採用矽粉體與二氧化矽粉體的反應成一氧化矽的方法，以縮減加熱室空間，降低耗能。
此外，先前技術之製造一氧化矽沉積物的設備，整體佔據空間皆龐大，不僅僅較大的加熱空間較為耗能，其冷卻設計也存有改善的空間。
因此，本發明所欲解決之一技術問題在於提供一種不採用矽粉體與二氧化矽粉體來製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備。根據本發明之方法之單位時間內的產能較高。根據本發明之製造設備之整體體積較小，且較不耗能，單位時間內的產能較高。
本發明之第一較佳具體實施例之製造一氧化矽沉積物之方法，首先係製備複數顆矽粉體。接著，本發明之方法係將複數顆矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆矽粉體表面形成二氧化矽層。多顆矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。接著，本發明之方法係將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體置於真空環境或鈍態氣氛中且加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化
矽殼與矽核反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。最後，本發明之方法係收集且冷卻一氧化矽蒸氣，即獲得一氧化矽沉積物。
於一具體實施例中，多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。
於一具體實施例中，第一溫度之範圍為從600℃至900℃。
於一具體實施例中，第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃。
本發明之第二較佳具體實施例之製造一氧化矽沉積物之方法，首先係製備複數顆第一矽粉體。接著，本發明之方法係將複數顆第一矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成二氧化矽層。多顆第一矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。接著，本發明之方法係將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與多顆第二矽粉體置於真空環境或鈍態氣氛中且加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。最後，本發明之方法係收集且冷卻一氧化矽蒸氣，即獲得一氧化矽沉積物。
本發明之第一較佳具體實施例之製造設備包含爐體、冷卻夾套、至少一沉積基板以及真空抽氣裝置。複數顆第一矽粉體係置於爐體內。冷卻夾套係安置於爐體之第一頂部上，並且與爐體之第一頂部連通。冷卻夾套具有儲液腔、液體入口以及液體出口。至少一沉積基板係放置於冷卻夾套內，並且與冷卻夾套之內壁熱耦合。真空抽氣裝置係與冷卻夾套之第二頂部連通。爐體將複數顆第一矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成二
氧化矽層。多顆第一矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。真空抽氣裝置接著持續運作將爐體內以及冷卻夾套內形成真空環境。爐體接著將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體或將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與新添加的複數顆第二矽粉體一起加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。冷卻液體從冷卻夾套之液體入口流入冷卻夾套之儲液腔從冷卻夾套之液體出口流出，讓至少一沉積基板之溫度低於第三溫度，致使流經冷卻夾套內之一氧化矽蒸氣沉積於至少一沉積基板上形成一氧化矽沉積物。
進一步，根據本發明之製造設備還包含第一檔板。第一檔板係安置於至少一沉積基板所圍成之空間的上方。一氧化矽蒸氣也沉積於第一檔板上。
進一步，根據本發明之製造設備還包含第二檔板。真空抽氣裝置係以導管與冷卻夾套之第二頂部連通。第二檔板係安置於冷卻夾套內靠近導管以阻擋一氧化矽蒸氣被抽出冷卻夾套。
本發明之第二較佳具體實施例之製造設備包含爐體、冷卻夾套、至少一沉積基板以及鈍態氣體供應裝置。複數顆第一矽粉體係置於爐體內。冷卻夾套係安置於爐體之第一頂部上，並且與爐體之第一頂部連通。冷卻夾套具有儲液腔、液體入口以及液體出口。至少一沉積基板係放置於冷卻夾套內，並且與冷卻夾套之內壁熱耦合。鈍態氣體供應裝置係與冷卻夾套之第二頂部連通。爐體將複數顆第一矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成二氧化矽層。多顆第一矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。鈍態氣體供應裝置接著持續運作供應鈍態氣體將爐體內以及冷卻夾套內形成鈍態氣氛。爐體接著將多顆
二氧化矽殼/矽核複合粉體或將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與新添加的複數顆第二矽粉體一起加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。冷卻液體從冷卻夾套之液體入口流入冷卻夾套之儲液腔從冷卻夾套之液體出口流出，讓至少一沉積基板之溫度低於第三溫度，致使流經冷卻夾套內之一氧化矽蒸氣沉積於至少一沉積基板上形成一氧化矽沉積物。
與先前技術不同，本發明之方法不採用矽粉體與二氧化矽粉體來製造一氧化矽沉積物。執行本發明之方法的製造設備，其整體體積較小，且較不耗能，單位時間內的產能較高。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
1‧‧‧方法
S10~S16‧‧‧流程步驟
2‧‧‧方法
S20~S26‧‧‧流程步驟
3‧‧‧製造設備
30‧‧‧爐體
300‧‧‧通孔
302‧‧‧第一頂部
304‧‧‧座體
306‧‧‧加熱器
32‧‧‧冷卻夾套
322‧‧‧第二頂部
324‧‧‧儲液腔
326‧‧‧液體入口
328‧‧‧液體出口
34‧‧‧沉積基板
342‧‧‧空間
36‧‧‧真空抽氣裝置
362‧‧‧導管
37‧‧‧第一檔板
38‧‧‧第二檔板
39‧‧‧鈍態氣體供應裝置
40‧‧‧第一矽粉體
42‧‧‧二氧化矽殼/矽核複合粉體
44‧‧‧一氧化矽蒸氣
46‧‧‧一氧化矽沉積物
5‧‧‧坩堝
L‧‧‧冷卻液體
圖1係本發明之第一較佳具體實施例之方法的各個程序步驟流程圖。
圖2係本發明之第二較佳具體實施例之方法的各個程序步驟流程圖。
圖3係本發明之第一較佳具體實施例之製造設備的架構之示意圖。
圖4及圖5係圖3所示製造設備處於製造一氧化矽沉積物不同階段的示意圖。
圖6係本發明之第二較佳具體實施例之製造設備的架構之示意圖。
圖7及圖8係圖6所示製造設備處於製造一氧化矽沉積物不同階段的示意圖。
請參閱圖1，為根據本發明之第一較佳具體實施例之方法1之流程圖。根據本發明之較佳具體實施例之方法1不採用先前技術所採用的矽粉體與二氧化矽粉體來製造一氧化矽沉積物。
如圖1所示，本發明之方法1，首先係執行步驟S10，製備複數顆矽粉體。
於實際應用中，複數顆矽粉體可以採用回收自矽泥之高純度矽粉體。矽泥即為運用線切割技術切削矽晶棒、矽晶鑄錠而得，矽泥的成份包含有機質、金屬物質、多個矽粉末以及多個碳化矽粉末。已有先前技術可以從矽泥中回收純度甚高的矽，在此不做贅述。
接著，本發明之方法1係執行步驟S12，將複數顆矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆矽粉體表面形成二氧化矽層。特別地，多顆矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。
於一具體實施例中，第一溫度之範圍為從600℃至900℃。
於一範例中，複數顆矽粉體之平均粒徑為1微米。複數顆矽粉體加熱至700℃，且維持12至36小時，進行除碳以及後續的表面氧化。多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。
接著，本發明之方法1係執行步驟S14，將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體置於真空環境且加熱至第二溫度，
致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。
於一具體實施例中，第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃。
於一具體實施例中，真空環境的真空度為小於1torr。
最後，本發明之方法係執行步驟S16，收集且冷卻一氧化矽蒸氣，即獲得一氧化矽沉積物。
請參閱圖2，為根據本發明之第二較佳具體實施例之方法2之流程圖。根據本發明之較佳具體實施例之方法2不採用先前技術所採用的矽粉體與二氧化矽粉體來製造一氧化矽沉積物。
如圖2所示，本發明之方法1，首先係執行步驟S20，製備複數顆第一矽粉體。
於實際應用中，同樣地，複數顆第一矽粉體可以採用回收自矽泥之高純度的矽粉體。
接著，本發明之方法2係執行步驟S22，將複數顆第一矽粉體加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成二氧化矽層。特別地，多顆第一矽粉體變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體。
於一具體實施例中，第一溫度之範圍為從600℃至900℃。
於一範例中，複數顆第一矽粉體之平均粒徑為1微米。複數顆第一矽粉體加熱至700℃，且維持12至36小時，進行除碳以及後續的表面氧化。
接著，本發明之方法2係執行步驟S24，將多顆
二氧化矽殼/矽核複合粉體與多顆第二矽粉體置於真空環境且加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣。多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與多顆第二矽粉體之Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。同樣地，複數顆第二矽粉體可以採用回收自矽泥之高純度的矽粉體。
於一具體實施例中，第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃。
於一具體實施例中，真空環境的真空度為小於1torr。
最後，本發明之方法係執行步驟S16，收集且冷卻一氧化矽蒸氣，即獲得一氧化矽沉積物。
請參閱圖3，圖3係示意地繪示本發明之第一較佳具體實施例之製造設備3的架構。於圖3中，部分元件及裝置係以剖面視圖顯示。
如圖3所示，根據本發明之第一較佳具體實施例之製造設備3包含爐體30、冷卻夾套32、至少一沉積基板34以及真空抽氣裝置36。
爐體30包含熱絕緣的座體304以及至少一加熱器306。於一具體實施例中，座體304可以由碳纖維所製成，但並不以此為限。
冷卻夾套32係安置於爐體30之第一頂部302上，並且與爐體30之第一頂部302連通。例如，如圖3所示，爐體30之第一頂部302上具有複數個通孔300。複數個通孔300讓冷卻夾套32與爐體30之第一頂部302連通。
冷卻夾套32具有儲液腔324、液體入口326以及液體出口328。冷卻液體L從冷卻夾套32之液體入口326
流入冷卻夾套32之儲液腔324從冷卻夾套32之液體出口328流出。
至少一沉積基板34係放置於冷卻夾套32內，並且與冷卻夾套32之內壁熱耦合。真空抽氣裝置36係與冷卻夾套32之第二頂部322連通。
請再參閱圖3及圖4、圖5，利用根據本發明之第一較佳具體實施例之製造設備3製造一氧化矽沉積物46如下文所述。
如圖3所示，首先，複數顆矽粉體40係置於坩堝5內，再將盛裝複數顆第一矽粉體40的坩堝5置於爐體30內，至少一加熱器306圍繞在坩堝5的外壁。於一具體實施例中，坩堝5可以由石墨所製成，但並不以此為限。
如圖4所示，接著，爐體30將複數顆第一矽粉體40加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體40表面形成二氧化矽層。多顆矽粉體40變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42。第一溫度之範圍以及多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之Si/SO2比例範圍如上文所述，在此不再贅述。
如圖5所示，接著，真空抽氣裝置36接著持續運作將爐體30內以及冷卻夾套32內形成真空環境。爐體30接著將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42或將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42與新添加的複數顆第二矽粉體(未繪示於圖中)一起加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42的二氧化矽殼與矽核或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣44。一氧化矽蒸氣44經過通孔300，流入冷卻夾套32內。通孔300還可以避免二氧化矽殼/矽核複合粉體42飛濺進入冷卻夾套32內。
冷卻液體L持續從冷卻夾套32之液體入口326流入冷卻夾套32之儲液腔324從冷卻夾套32之液體出口328流出，讓至少一沉積基板34之溫度低於第三溫度，致使流經冷卻夾套32內之一氧化矽蒸氣44沉積於至少一沉積基板34上形成一氧化矽沉積物46。第二溫度之範圍以及真空環境的真空度如上文所述，在此不再贅述。
於一具體實施例中，冷卻液體L可以是水，但並不以此為限。
於一具體實施例中，第三溫度為400℃。
進一步，同樣如圖3所示，根據本發明之第一較佳具體之實施例之製造設備3還包含第一檔板37。第一檔板37係安置於至少一沉積基板34所圍成之空間342的上方。一氧化矽蒸氣46也沉積於第一檔板37上。
進一步，同樣如圖3所示，根據本發明之第一較佳具體實施例之製造設備3還包含第二檔板38。真空抽氣裝置36係以導管362與冷卻夾套32之第二頂部322連通。第二檔板38係安置於冷卻夾套32內靠近導管362以阻擋一氧化矽蒸氣46被抽出冷卻夾套32。
於一氧化矽沉積物46製造完成後，至少一沉積基板34以及第一檔板37可以自冷卻夾套32內取出，收取一氧化矽沉積物46。根據本發明之方法所製造的一氧化矽沉積物46為黑色的沉積物。
於一範例中，1kg的矽粉體經氧化成二氧化矽殼/矽核複合粉體，二氧化矽殼/矽核複合粉體整體密度約為0.656g/cm3。再根據本發明之方法所製造的一氧化矽沉積物，約經6小時，可產出產率大於90%的一氧化矽黑色沉積物。
與先前技術相比較，先前技術若以粒徑為40nm
的二氧化矽粉體與矽粉體混合在一起做為原料，其混合物整體的密度為0.25g/cm3。若原料是先前技術所採用整體密度為0.25g/cm3混合粉體物，其所需加熱空間為本發明所採用整體密度約為0.656g/cm3的二氧化矽殼/矽核複合粉體之2.5倍。顯見地，根據本發明方法製造一氧化矽沉積物所耗的能量較低。
請參閱圖6，圖6係示意地繪示本發明之第二較佳具體實施例之製造設備3的架構。於圖6中，部分元件及裝置係以剖面視圖顯示。
如圖6所示，與根據本發明之第一較佳具體實施例之製造設備3相同，根據本發明之第二較佳具體實施例之製造設備3同樣包含爐體30、冷卻夾套32以及至少一沉積基板34。不同地，根據本發明之第二較佳具體實施例之製造設備3同樣包含鈍態氣體供應裝置39，而未包含真空抽氣裝置36。鈍態氣體供應裝置39係與冷卻夾套32之第二頂部322連通。圖6中具有與圖3中相同號碼標記之元件、構件、裝置，有相同或類似的結構以及功能，在此不多做贅述。
請再參閱圖6及圖7、圖8，利用根據本發明之第二較佳具體實施例之製造設備3製造一氧化矽沉積物46如下文所述。
如圖6所示，首先，複數顆矽粉體40係置於坩堝5內，再將盛裝複數顆第一矽粉體40的坩堝5置於爐體30內，至少一加熱器306圍繞在坩堝5的外壁。於一具體實施例中，坩堝5可以由石墨所製成，但並不以此為限。
如圖7所示，接著，爐體30將複數顆第一矽粉體40加熱至第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體40表面形成二氧化矽層。多顆矽粉體40變成多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42。第一溫度之範圍以及多顆二氧化矽
殼/矽核複合粉體之Si/SO2比例範圍如上文所述，在此不再贅述。
如圖8所示，接著，鈍態氣體供應裝置39接著持續運作供應鈍態氣體(例如，氬氣等)將爐體30內以及冷卻夾套32內形成鈍態氣氛。爐體30接著將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42或將多顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42與新添加的複數顆第二矽粉體(未繪示於圖中)一起加熱至第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42的二氧化矽殼與矽核或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體42的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一氧化矽蒸氣44。一氧化矽蒸氣44經過通孔300，流入冷卻夾套32內。通孔300還可以避免二氧化矽殼/矽核複合粉體42飛濺進入冷卻夾套32內。
冷卻液體L持續從冷卻夾套32之液體入口326流入冷卻夾套32之儲液腔324從冷卻夾套32之液體出口328流出，讓至少一沉積基板34之溫度低於第三溫度，致使流經冷卻夾套32內之一氧化矽蒸氣44沉積於至少一沉積基板34上形成一氧化矽沉積物46。各項製程參數、條件如上文所述，在此不再贅述。圖7及圖8中具有與圖4及圖5中相同號碼標記之元件、構件、裝置，有相同或類似的結構以及功能，在此不多做贅述。
進一步，同樣地，根據本發明之第一較佳具體之實施例之製造設備3還包含第一檔板37以及第二檔板38。鈍態氣體供應裝置39係以導管362與冷卻夾套32之第二頂部322連通。第二檔板38係安置於冷卻夾套32內靠近導管362以阻擋一氧化矽蒸氣46進入導管362中。
與先前技術相比較，本發明所採用的二氧化矽殼/矽核複合粉體，二氧化矽與矽接觸的面積較大。因此，執行
本發明之方法的製造設備，其整體體積較小，且較不耗能，單位時間內的產能較高。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的面向內。因此，本發明所申請之專利範圍的面向應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
Claims (15)
- 一種製造一一氧化矽沉積物之方法，包含下列步驟：製備複數顆矽粉體；將該複數顆矽粉體加熱至一第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆矽粉體表面形成一二氧化矽層，該多顆矽粉體變成複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體；將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體置於一真空環境或一鈍態氣氛中且加熱至一第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應成一氧化矽且昇華成一一氧化矽蒸氣；以及收集且冷卻該一氧化矽蒸氣，即獲得該一氧化矽沉積物。
- 如請求項1所述之方法，其中該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一整體密度範圍為從0.62g/cm3至0.68g/cm3，該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。
- 如請求項2所述之方法，其中該第一溫度之範圍為從600℃至900℃，該第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃。
- 一種製造一一氧化矽沉積物之方法，包含下列步驟：製備複數顆第一矽粉體；將該複數顆第一矽粉體加熱至一第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成一二氧化矽層，該複數顆第一矽粉體變成複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體；將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與複數第二矽粉體置於一真空環境或一鈍態氣氛中且加熱至一第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一一氧化矽蒸氣；以及收集且冷卻該一氧化矽蒸氣，即獲得該一氧化矽沉積物。
- 如請求項4所述之方法，其中該第一溫度之範圍為從600℃至900℃，該第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃。
- 一種製造設備，包含：一爐體，其中複數顆第一矽粉體係置於該爐體內；一冷卻夾套，係安置於該爐體之一第一頂部上且與該爐體之該第一頂部連通，該冷卻夾套具有一儲液腔、一液體入口以及一液體出口；至少一沉積基板，係放置於該冷卻夾套內且與該冷卻夾套之一內壁熱耦合；以及一真空抽氣裝置，係與該冷卻夾套之一第二頂部連通；其中該爐體將該複數顆第一矽粉體加熱至一第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成一二氧化矽層，該複數顆第一矽粉體變成複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體；該真空抽氣裝置接著持續運作將該爐體內以及該冷卻夾套內形成一真空環境；該爐體接著將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體或將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與新添加的複數顆第二矽粉體一起加熱至一第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一一氧化矽蒸氣；一冷卻液體從該液體入口流入該儲液腔從該液體出口流出，讓該至少一沉積基板之溫度低於一第三溫度，致使流經該冷卻夾套內之該一氧化矽蒸氣沉積於該至少一沉積基板上形成一一氧化矽沉積物。
- 如請求項6所述之製造設備，進一步包含一第一檔板，係安置於該至少一沉積基板所圍成之一空間之一上方，其中該一氧化矽蒸氣也沉積於該第一檔板上。
- 如請求項7所述之製造設備，進一步包含一第二檔板，其中該真空抽氣裝置係以一導管與該冷卻夾套之該第二頂部連通，該第二檔板係安置於該冷卻夾套內靠近該導管以阻擋該一氧化矽蒸氣被抽出該冷卻夾套。
- 如請求項8所述之製造設備，其中該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一整體密度範圍為從0.62g/cm3至0.68g/cm3，該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。
- 如請求項9所述之製造設備，其中該第一溫度之範圍為從600℃至900℃，該第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃，該第三溫度為400℃。
- 一種製造設備，包含：一爐體，其中複數顆第一矽粉體係置於該爐體內；一冷卻夾套，係安置於該爐體之一第一頂部上且與該爐體之該第一頂部連通，該冷卻夾套具有一儲液腔、一液體入口以及一液體出口；至少一沉積基板，係放置於該冷卻夾套內且與該冷卻夾套之一內壁熱耦合；以及一鈍態氣體供應裝置，係與該冷卻夾套之一第二頂部連通；其中該爐體將該複數顆第一矽粉體加熱至一第一溫度且維持一加熱時間，致使每一顆第一矽粉體表面形成一二氧化矽層，該複數顆第一矽粉體變成複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體；該鈍態氣體供應裝置接著持續運作供應一鈍態氣體將該爐體內以及該冷卻夾套內形成一鈍態氣氛；該爐體接著將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體或將該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體與新添加的複數顆第二矽粉體一起加熱至一第二溫度，致使每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核反應或每一顆二氧化矽殼/矽核複合粉體的二氧化矽殼與矽核以及每一顆第二矽粉體反應成一氧化矽且昇華成一一氧化矽蒸氣；一冷卻液體從該液體入口流入該儲液腔從該液體出口流出，讓該至少一沉積基板之溫度低於一第三溫度，致使流經該冷卻夾套內之該一氧化矽蒸氣沉積於該至少一沉積基板上形成一一氧化矽沉積物。
- 如請求項11所述之製造設備，進一步包含一第一檔板，係安置於該至少一沉積基板所圍成之一空間之一上方，其中該一氧化矽蒸氣也沉積於該第一檔板上。
- 如請求項12所述之製造設備，進一步包含一第二檔板，其中該鈍態氣體供應裝置係以一導管與該冷卻夾套之該第二頂部連通，該第二檔板係安置於該冷卻夾套內靠近該導管以阻擋該一氧化矽蒸氣進入該導管中。
- 如請求項13所述之製造設備，其中該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一整體密度範圍為從0.62g/cm3至0.68g/cm3，該複數顆二氧化矽殼/矽核複合粉體之一Si/SO2莫耳數比例範圍為從0.8至1.2。
- 如請求項14所述之製造設備，其中該第一溫度之範圍為從600℃至900℃，該第二溫度之範圍為從1200℃至1450℃，該第三溫度為400℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW107128497A TWI658002B (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW107128497A TWI658002B (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI658002B true TWI658002B (zh) | 2019-05-01 |
| TW202009215A TW202009215A (zh) | 2020-03-01 |
Family
ID=67348048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107128497A TWI658002B (zh) | 2018-08-15 | 2018-08-15 | 製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI658002B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117660882A (zh) * | 2022-08-25 | 2024-03-08 | 丰毅精密科技有限公司 | 用于生产硅材料的双沉积腔设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096685A (en) * | 1985-07-27 | 1992-03-17 | Kawasaki Steel Corporation | Method for manufacturing fine-grained silicon monoxide |
| CN101010444A (zh) * | 2004-09-01 | 2007-08-01 | 住友钛株式会社 | SiO蒸镀材料、原料用Si粉末及SiO蒸镀材料的制造方法 |
| JP2017202945A (ja) * | 2016-05-09 | 2017-11-16 | 信越化学工業株式会社 | 一酸化珪素の製造装置及び製造方法 |
-
2018
- 2018-08-15 TW TW107128497A patent/TWI658002B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096685A (en) * | 1985-07-27 | 1992-03-17 | Kawasaki Steel Corporation | Method for manufacturing fine-grained silicon monoxide |
| CN101010444A (zh) * | 2004-09-01 | 2007-08-01 | 住友钛株式会社 | SiO蒸镀材料、原料用Si粉末及SiO蒸镀材料的制造方法 |
| JP2017202945A (ja) * | 2016-05-09 | 2017-11-16 | 信越化学工業株式会社 | 一酸化珪素の製造装置及び製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117660882A (zh) * | 2022-08-25 | 2024-03-08 | 丰毅精密科技有限公司 | 用于生产硅材料的双沉积腔设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202009215A (zh) | 2020-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6759160B2 (en) | Silicon oxide powder and making method | |
| CN106282967B (zh) | 一种制备SiO/C复合材料的设备 | |
| US6365225B1 (en) | Cold wall reactor and method for chemical vapor deposition of bulk polysilicon | |
| JP5058378B2 (ja) | 複合ルツボ | |
| CN101618458B (zh) | 一种亚微米锌粉的制备方法及其制备装置 | |
| CN106384811B (zh) | 一种蓝磷/过渡金属二硫化物异质结阳极材料及制备方法 | |
| WO2001061070A1 (en) | Method and apparatus for chemical vapor deposition of polysilicon | |
| CN115140739A (zh) | 一种氧化亚硅的生产设备及方法 | |
| TWI658002B (zh) | 製造一氧化矽沉積物之方法及執行該方法之製造設備 | |
| CN107604340B (zh) | 化学气相沉积炉 | |
| CN105905916A (zh) | B2f4制造方法 | |
| JP5128570B2 (ja) | 複合ルツボ及びその製造方法 | |
| JP2005225690A (ja) | ＳｉＯの製造方法及び製造装置 | |
| CN212834141U (zh) | 碳化硅晶体的生长装置 | |
| TWI868451B (zh) | 用於物理氣相沉積腹板塗覆的封閉耦接擴散器 | |
| US5045398A (en) | Silicon carbide product | |
| CN215757573U (zh) | 一种用于制备一氧化硅的高收集率的真空蒸镀炉 | |
| CN218880152U (zh) | 一种硫化锌多晶料用退火炉 | |
| TW201319336A (zh) | 用於半導體材料之爐及方法 | |
| TW201105579A (en) | Silicon manufacturing apparatus and silicon manufacturing method | |
| CN202322985U (zh) | 在基片上沉积导电膜或半导体材料的设备 | |
| CN115992388A (zh) | 一种新型碳化硅晶体的生长方法及制备装置 | |
| CN116199218B (zh) | 一种微米金刚石颗粒的表面氧化铈包覆方法 | |
| CN117205848B (zh) | 一种基于气相分解法制备纳米硅的系统及方法 | |
| TWM650231U (zh) | 用於生產矽材料的雙沉積腔設備 |