高品質(zhì)半導(dǎo)體致冷件高效節(jié)能真空熱壓拉晶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)設(shè)涉及一種半導(dǎo)體晶棒拉晶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體晶棒是制造半導(dǎo)體晶粒的原料，半導(dǎo)體晶粒又是制造半導(dǎo)體致冷件的部件，半導(dǎo)體晶棒成型的時(shí)候，需要將里面的分子整齊的排列，排列里面分子的過(guò)程在業(yè)內(nèi)稱之為拉晶?，F(xiàn)有技術(shù)中，制造半導(dǎo)體晶棒的過(guò)程是這樣的:先把原材料——即三碲化二鉍等破碎，裝進(jìn)玻璃管、抽真空、熔化搖擺、區(qū)熔等工藝，這樣的生產(chǎn)方法是區(qū)熔法，這樣的生產(chǎn)工藝具有工藝復(fù)雜、浪費(fèi)能源、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、有效利用率低的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述缺點(diǎn)，提供一種操作簡(jiǎn)單、節(jié)省能源、原料利用率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的半導(dǎo)體晶棒的制造方法——高品質(zhì)半導(dǎo)體致冷件高效節(jié)能真空熱壓拉晶的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:高品質(zhì)半導(dǎo)體致冷件高效節(jié)能真空熱壓拉晶的方法，包括以下步驟:
a、將原材料破碎成300目以上；
b、將上述a中的材料放到氫氣還原爐內(nèi)抽真空注入氫氣加溫進(jìn)行還原；
C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，模筒是中間具有通孔、內(nèi)部絕緣的結(jié)構(gòu)，模筒兩端的壓力件是配合通孔的結(jié)構(gòu)，材料放置在模筒中間，模筒兩端放置壓力件，壓力件是導(dǎo)體，壓力件兩端分別接電流；初始?jí)毫Σ恍∮贗噸/平方厘米，電流是5 — 7A /平方厘米，通電升溫至290— 310°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到14一 16噸/平方厘米保持55-65分鐘，當(dāng)溫度達(dá)到440— 460度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到18 — 22噸/平方厘米，保持15 — 20分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0005]較好的，c中的步驟是這樣的:將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，初始?jí)毫Σ恍∮贗噸/平方厘米，電流是6A /平方厘米，通電升溫至300°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到15噸/平方厘米保持I個(gè)小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到20噸/平方厘米，保持17分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:傳統(tǒng)的致冷材料的制備，是先把原料——三碲化二鉍等破碎，按比例裝玻璃管、抽真空、熔化搖擺、區(qū)熔、切棒頭棒尾、檢測(cè)，生成圓形的合金棒，它是區(qū)熔法，投入下道工序進(jìn)行正常生產(chǎn)；本熱壓方法與傳統(tǒng)的區(qū)熔法相比提高致冷材料的利用率，降低60%的電能、大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命；區(qū)熔法生產(chǎn)的合金棒需切掉棒頭棒尾10%左右，真空熱壓法生產(chǎn)的合金棒不需切頭去尾，原材料的直接利用率提高了 10%，具有提高致冷材料的利用率的效果；
區(qū)熔法生產(chǎn)的合金棒，電導(dǎo)率的不均勻性約20%(原因是區(qū)熔的過(guò)程同時(shí)也是對(duì)材料的提純過(guò)程，棒頭的雜質(zhì)含量少，棒尾雜質(zhì)含量高造成)，棒頭的電導(dǎo)率850-950，而棒尾的電導(dǎo)率1150-1250，平均電導(dǎo)率1050 ;本真空熱壓法的合金棒電導(dǎo)率是均勻的，需要的電導(dǎo)率可根據(jù)需要直接調(diào)節(jié)，摻雜質(zhì)的大小進(jìn)行控制，具有大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命的優(yōu)點(diǎn)；
本晶棒生產(chǎn)的致冷片的品質(zhì)更高，用途更廣泛，使用壽命更長(zhǎng)，產(chǎn)品不但應(yīng)用在半導(dǎo)體致冷上，還可以應(yīng)用在半導(dǎo)體發(fā)電上；
區(qū)熔通電時(shí)間達(dá)20小時(shí)，本熱壓時(shí)間2小時(shí)左右，具有節(jié)省大量的電能的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明所用模具的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]其中:1、模筒 2、壓力件 3、材料。
[0009]具體實(shí)施方法
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明實(shí)施例1
a、將原材料破碎成300目以上，所用的原料和區(qū)熔法、以及其他方法一樣，即三碲化二鉍，或者還添加微量的輔助原料，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，本發(fā)明與原料的成分無(wú)關(guān)，即只要是半導(dǎo)體晶粒的原材料都是適合的；
b、將上述a中的材料放到氫氣還原爐內(nèi)抽真空注入氫氣加溫進(jìn)行還原；
用氫氣還原即除去里面微量的氧化物質(zhì)，可以更好的保證產(chǎn)品質(zhì)量。
[0010]以上a、b兩個(gè)步驟在后面的實(shí)施例中相同，步驟贅述。
[0011]C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，如圖1所示，所述的模具包括模筒I和壓力件2，模筒是中間具有通孔、內(nèi)部絕緣的結(jié)構(gòu)，模筒兩端的壓力件是配合通孔的結(jié)構(gòu)，材料3放置在模筒中間，模筒兩端放置壓力件，壓力件是導(dǎo)體，壓力件兩端分別接電流，模具的結(jié)構(gòu)和使用方法與以下實(shí)施例相同；初始?jí)毫镮噸/平方厘米，電流是5A /平方厘米，模筒的橫截面積是4平方厘米，在兩個(gè)壓力件之間通過(guò)的電流是20A，通電升溫至290°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到14噸/平方厘米保持55分鐘，當(dāng)溫度達(dá)到440度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到18噸/平方厘米，保持15分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0012]這樣，生產(chǎn)出的晶棒進(jìn)一步制成的致冷件品質(zhì)較好，不但可以做致冷件，還可以做半導(dǎo)體發(fā)電器件。
[0013]實(shí)施例2
a、b兩個(gè)步驟同上；
C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，結(jié)構(gòu)同上，初始?jí)毫Σ恍∮?.2噸/平方厘米，電流是7A /平方厘米，模筒的橫截面積是4平方厘米，在兩個(gè)壓力件之間通過(guò)的電流是28A，通電升溫至310°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到16噸/平方厘米保持65分鐘，當(dāng)溫度達(dá)到460度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到22噸/平方厘米，保持20分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0014]這樣，生產(chǎn)出的晶棒進(jìn)一步制成的致冷件品質(zhì)較好，不但可以做致冷件，還可以做半導(dǎo)體發(fā)電器件。
[0015]實(shí)施例3
a、b兩個(gè)步驟同上； C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，結(jié)構(gòu)同上；初始?jí)毫κ?.85噸/平方厘米，電流是4A /平方厘米，模筒的橫截面積是4平方厘米，在兩個(gè)壓力件之間通過(guò)的電流是16A，通電升溫至280°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到8噸/平方厘米保持I個(gè)小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到420度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到17噸/平方厘米，保持70分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0016]這樣，生產(chǎn)出的晶棒進(jìn)一步制成的致冷件品較差。
[0017]實(shí)施例4
a、b兩個(gè)步驟同上；
C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，結(jié)構(gòu)同上；初始?jí)毫κ?.05噸/平方厘米，電流是5.5A /平方厘米，算法同上，通電升溫至310°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到16噸/平方厘米保持I個(gè)小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到21噸/平方厘米，保持70分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0018]這樣，生產(chǎn)出的晶棒進(jìn)一步制成的致冷件品質(zhì)較好，不但可以做致冷件，還可以做半導(dǎo)體發(fā)電器件。
[0019]實(shí)施例5
a、b兩個(gè)步驟同上；
C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，結(jié)構(gòu)同上；初始?jí)毫κ?.1噸/平方厘米，電流是6A /平方厘米，模筒的橫截面積是4平方厘米，在兩個(gè)壓力件之間通過(guò)的電流是24A，通電升溫至300°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到15噸/平方厘米保持I個(gè)小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到22噸/平方厘米，保持60分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
[0020]這樣，生產(chǎn)出的晶棒進(jìn)一步制成的致冷件品質(zhì)最好，不但可以做致冷件，還可以做半導(dǎo)體發(fā)電器件，效果更好。
[0021]發(fā)明人更換其他參數(shù)，做了許多實(shí)驗(yàn)，得出相同的結(jié)論，在此不再贅述。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征并不限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高品質(zhì)半導(dǎo)體致冷件高效節(jié)能真空熱壓拉晶的方法，包括以下步驟: a、將原材料破碎成300目以上； b、將上述a中的材料放到氫氣還原爐內(nèi)抽真空注入氫氣加溫進(jìn)行還原； C、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，模筒是中間具有通孔、內(nèi)部絕緣的結(jié)構(gòu)，模筒兩端的壓力件是配合通孔的結(jié)構(gòu)，材料放置在模筒中間，模筒兩端放置壓力件，壓力件是導(dǎo)體，壓力件兩端分別接電流；初始?jí)毫Σ恍∮贗噸/平方厘米，電流是5 — 7A /平方厘米，通電升溫至290— 310°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到14一 16噸/平方厘米保持55-65分鐘，當(dāng)溫度達(dá)到440— 460度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到18 — 22噸/平方厘米，保持15 — 20分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉晶的方法，其特征是:所述的c中的步驟是這樣的:將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，初始?jí)毫Σ恍∮贗噸/平方厘米，電流是6A /平方厘米，通電升溫至300°C時(shí)，調(diào)整壓力達(dá)到15噸/平方厘米保持I個(gè)小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450度時(shí)，再次調(diào)整壓力達(dá)到20噸/平方厘米，保持17分鐘，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒。
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，名稱是高品質(zhì)半導(dǎo)體致冷件高效節(jié)能真空熱壓拉晶的方法，包括以下步驟：a、將原材料破碎成300目以上；b、將上述a中的材料放到氫氣還原爐內(nèi)抽真空注入氫氣加溫進(jìn)行還原；c、將上述b中的材料放入真空熱壓模具中進(jìn)行通電流熱壓，所述的模具包括模筒和壓力件，模筒是中間具有通孔、內(nèi)部絕緣的結(jié)構(gòu)，模筒兩端的壓力件是配合通孔的結(jié)構(gòu)，壓力件導(dǎo)電，壓力件兩端分別接電流，關(guān)掉加熱電源，讓其自然冷卻即得到拉晶棒，生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C30B13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104695008
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310650603
【發(fā)明人】劉寶成
【申請(qǐng)人】河南恒昌電子有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月6日