Monokristalinio silicio gamyba

Monokristalinis silicisyra pagrindinė medžiaga, naudojama didelio masto integrinių grandynų, lustų ir saulės elementų gamyboje. Kaip tradicinė puslaidininkinių įrenginių bazė, silicio lustai išlieka kertiniu šiuolaikinės elektronikos akmeniu. Augimasmonokristalinis silicis, ypač išlydytas, yra labai svarbus siekiant užtikrinti aukštos kokybės, be defektų kristalus, atitinkančius griežtus pramonės, pvz., elektronikos ir fotovoltinės, reikalavimus. Pavieniams kristalams iš išlydyto išauginti naudojami keli būdai, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir specifinių pritaikymų. Trys pagrindiniai metodai, naudojami monokristalinio silicio gamyboje, yra Czochralski (CZ) metodas, Kyropoulos metodas ir plūduriuojančios zonos (FZ) metodas.

1. Czochralski metodas (CZ)

Czochralski metodas yra vienas iš plačiausiai naudojamų auginimo procesųmonokristalinis silicisiš išlydytos būsenos. Šis metodas apima sėklinio kristalo sukimąsi ir ištraukimą iš silicio lydalo kontroliuojamos temperatūros sąlygomis. Kai sėklinis kristalas palaipsniui pakeliamas, jis iš lydalo ištraukia silicio atomus, kurie susidėlioja į vieną kristalinę struktūrą, atitinkančią sėklinio kristalo orientaciją.

Czochralskio metodo pranašumai:

Aukštos kokybės kristalai: Czochralski metodas leidžia greitai augti aukštos kokybės kristalams. Procesas gali būti nuolat stebimas, leidžiant reguliuoti realiu laiku, kad būtų užtikrintas optimalus kristalų augimas.

Mažas įtempis ir minimalūs defektai: augimo proceso metu kristalas tiesiogiai nesiliečia su tigliu, sumažindamas vidinį įtempį ir išvengdamas nepageidaujamo branduolio susidarymo ant tiglio sienelių.

Reguliuojamas defektų tankis: tiksliai sureguliavus augimo parametrus, kristalo dislokacijos tankis gali būti sumažintas, todėl kristalai yra labai išsamūs ir vienodi.

Pagrindinė Czochralskio metodo forma laikui bėgant buvo modifikuota, siekiant atsižvelgti į tam tikrus apribojimus, ypač susijusius su kristalų dydžiu. Tradiciniai CZ metodai paprastai apsiriboja kristalų, kurių skersmuo yra maždaug 51–76 mm, gamyba. Siekiant įveikti šį apribojimą ir išauginti didesnius kristalus, buvo sukurtos kelios pažangios technologijos, pvz., Liquid Encapsulated Czochralski (LEC) metodas ir valdomas pelėsių metodas.

Czochralski skystuoju kapsuliu (LEC) metodas: šis modifikuotas metodas buvo sukurtas lakiųjų III-V junginių puslaidininkių kristalams auginti. Skysta kapsulė padeda kontroliuoti lakiuosius elementus augimo proceso metu, todėl susidaro aukštos kokybės sudėtiniai kristalai.

Valdomas liejimo metodas: ši technika turi keletą privalumų, įskaitant greitesnį augimo greitį ir tikslų kristalų matmenų valdymą. Jis taupo energiją, yra ekonomiškas ir gali gaminti dideles, sudėtingos formos monokristalines struktūras.

2. Kyropoulos metodas

Kitas auginimo būdas yra Kyropoulos metodas, panašus į Czochralski metodąmonokristalinis silicis. Tačiau Kyropoulos metodas priklauso nuo tikslios temperatūros kontrolės, kad būtų pasiektas kristalų augimas. Procesas prasideda nuo sėklinio kristalo susidarymo lydaloje, o temperatūra palaipsniui mažinama, leidžiant kristalui augti.

Kyropoulos metodo pranašumai:

Didesni kristalai: Vienas iš pagrindinių Kyropoulos metodo privalumų yra jo gebėjimas gaminti didesnius monokristalinius silicio kristalus. Šiuo metodu galima išauginti kristalus, kurių skersmuo viršija 100 mm, todėl jis yra tinkamiausias pasirinkimas tais atvejais, kai reikalingi dideli kristalai.

Greitesnis augimas: Kyropoulos metodas yra žinomas dėl gana greito kristalų augimo greičio, palyginti su kitais metodais.

Mažas įtempis ir defektai: augimo procesui būdingas mažas vidinis įtempis ir mažiau defektų, todėl gaunami aukštos kokybės kristalai.

Kryptinis kristalų augimas: Kyropoulos metodas leidžia kontroliuoti kryptingai išlygintų kristalų augimą, o tai naudinga tam tikroms elektroninėms programoms.

Norint gauti aukštos kokybės kristalus naudojant Kyropoulos metodą, reikia atidžiai valdyti du svarbiausius parametrus: temperatūros gradientą ir kristalų augimo orientaciją. Tinkamas šių parametrų valdymas užtikrina bedefektų, stambių monokristalinio silicio kristalų susidarymą.

3. Plūduriuojančios zonos (FZ) metodas

Plūduriuojančios zonos (FZ) metodas, skirtingai nei Czochralski ir Kyropoulos metodai, nesiremia tigliu, kuriame būtų išlydytas silicis. Vietoj to, šis metodas naudoja zonų lydymosi ir atskyrimo principą, kad išgrynintų silicį ir augintų kristalus. Proceso metu silicio strypas veikiamas vietinėje šildymo zonoje, kuri juda išilgai strypo, todėl silicis išsilydo ir vėl sukietėja kristaline forma, kai zona progresuoja. Ši technika gali būti atliekama horizontaliai arba vertikaliai, o vertikali konfigūracija yra labiau paplitusi ir vadinama plaukiojančios zonos metodu.

FZ metodas iš pradžių buvo sukurtas medžiagoms valyti naudojant tirpių medžiagų atskyrimo principą. Šiuo metodu galima pagaminti itin gryną silicį su itin mažu priemaišų kiekiu, todėl jis idealiai tinka puslaidininkių taikymui, kur būtinos didelio grynumo medžiagos.

Plūduriuojančios zonos metodo pranašumai:

Didelis grynumas: Kadangi silicio lydalas nesiliečia su tigliu, plūduriuojančios zonos metodas žymiai sumažina užterštumą, todėl susidaro itin gryni silicio kristalai.

Nėra kontakto su tigliu: kontakto su tigliu trūkumas reiškia, kad kristale nėra priemaišų, patenkančių į talpyklos medžiagą, o tai ypač svarbu didelio grynumo reikmėms.

Kryptinis kietėjimas: Float Zone metodas leidžia tiksliai kontroliuoti kietėjimo procesą, užtikrinantis aukštos kokybės kristalų susidarymą su minimaliais defektais.

Išvada

Monokristalinis silicisgamyba yra gyvybiškai svarbus procesas gaminant aukštos kokybės medžiagas, naudojamas puslaidininkių ir saulės elementų pramonėje. Czochralski, Kyropoulos ir Float Zone metodai turi unikalių pranašumų, atsižvelgiant į konkrečius taikymo reikalavimus, tokius kaip kristalų dydis, grynumas ir augimo greitis. Technologijoms toliau tobulėjant, šių kristalų auginimo metodų patobulinimai dar labiau padidins silicio pagrindu veikiančių prietaisų veikimą įvairiose aukštųjų technologijų srityse.

---

Semicorex siūlo aukštos kokybėsgrafito dalyskristalų augimo procesui. Jei turite kokių nors klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com