Czochralskio metodas

Vafliaiyra supjaustyti iš krištolinių strypų, kurie gaminami iš polikristalinių ir grynų neleguotų medžiagų. Polikristalinės medžiagos pavertimo pavieniais kristalais procesas lydant ir perkristalizuojant yra žinomas kaip kristalų augimas. Šiuo metu šiam procesui taikomi du pagrindiniai metodai: Czochralski metodas ir zoninio lydymo metodas. Tarp jų Czochralski metodas (dažnai vadinamas CZ metodu) yra pats reikšmingiausias pavienių kristalų auginimui iš lydalo. Tiesą sakant, daugiau nei 85% monokristalinio silicio gaminama naudojant Czochralski metodą.

Czochralski metodas apima didelio grynumo polikristalinio silicio medžiagų kaitinimą ir lydymą į skystą būseną esant dideliam vakuumui arba inertinių dujų atmosferoje, po to perkristalizuojama, kad susidarytų monokristalinis silicis. Šiam procesui reikalinga įranga apima Czochralski monokristalinę krosnį, kurią sudaro krosnies korpusas, mechaninė perdavimo sistema, temperatūros reguliavimo sistema ir dujų perdavimo sistema. Krosnies konstrukcija užtikrina tolygų temperatūros pasiskirstymą ir efektyvų šilumos išsklaidymą. Mechaninė perdavimo sistema valdo tiglio ir sėklų kristalo judėjimą, o šildymo sistema išlydo polisilicį naudodama aukšto dažnio ritę arba varžinį šildytuvą. Dujų perdavimo sistema yra atsakinga už vakuumo sukūrimą ir kameros užpildymą inertinėmis dujomis, kad būtų išvengta silicio tirpalo oksidacijos, kai reikalingas vakuumo lygis yra mažesnis nei 5 Torr, o inertinių dujų grynumas yra ne mažesnis kaip 99,9999%.

Krištolinio strypo grynumas yra labai svarbus, nes jis daro didelę įtaką gautos plokštelės kokybei. Todėl augant pavieniams kristalams labai svarbu išlaikyti aukštą grynumą.

Kristalų auginimas apima monokristalinio silicio, turinčio specifinę kristalų orientaciją, naudojimą kaip pradinį sėklų kristalą silicio luitų auginimui. Gautas silicio luitas „paveldės“ sėklinio kristalo struktūrines charakteristikas (kristalo orientaciją). Siekiant užtikrinti, kad išlydytas silicis tiksliai atitiktų pradinio kristalo kristalinę struktūrą ir palaipsniui išsiplėstų į didelį monokristalinį silicio luitą, išlydyto silicio ir monokristalinio silicio sėklinių kristalų kontaktinės sąsajos sąlygos turi būti griežtai kontroliuojamos. Šį procesą palengvina Czochralski (CZ) monokristalų auginimo krosnis.

Pagrindiniai monokristalinio silicio auginimo CZ metodu etapai yra šie:

Paruošimo etapas:

1. Pradėkite nuo didelio grynumo polikristalinio silicio, tada susmulkinkite ir išvalykite mišriu vandenilio fluorido ir azoto rūgšties tirpalu.

2. Nupoliruokite sėklinį kristalą, užtikrindami, kad jo orientacija atitiktų norimą monokristalinio silicio augimo kryptį ir kad jis būtų be defektų. Bet kokius netobulumus „paveldės“ augantis kristalas.

3. Pasirinkite priemaišas, kurios bus dedamos į tiglį, kad galėtumėte kontroliuoti augančio kristalo laidumo tipą (N tipo arba P tipo).

4. Išskalaukite visas išvalytas medžiagas didelio grynumo dejonizuotu vandeniu iki neutralios, tada išdžiovinkite.

Krosnies pakrovimas:

1. Susmulkintą polisilicį sudėkite į kvarcinį tiglį, užfiksuokite sėklinį kristalą, uždenkite jį, ištuštinkite krosnį ir užpildykite inertinėmis dujomis.

Polisilicio kaitinimas ir lydymas:

1. Užpildę inertinėmis dujomis, pakaitinkite ir išlydykite polisilicis tiglyje, paprastai maždaug 1420°C temperatūroje.

Auginimo etapas:

1. Šis etapas vadinamas "sėjimu". Sumažinkite temperatūrą iki šiek tiek žemiau 1420 °C, kad sėklos kristalas būtų keliais milimetrais virš skysčio paviršiaus.

2. Iš anksto pašildykite sėklinį kristalą maždaug 2–3 minutes, kad pasiektumėte šiluminę pusiausvyrą tarp išlydyto silicio ir sėklinio kristalo.

3. Po išankstinio pakaitinimo pridėkite sėklų kristalą prie išlydyto silicio paviršiaus, kad užbaigtumėte sėjimo procesą.

Kaklo kirpimo stadija:

1. Po sėjimo žingsnio palaipsniui didinkite temperatūrą, kol sėklinis kristalas pradės suktis ir lėtai traukiamas aukštyn, suformuojant mažą pavienį kristalą, kurio skersmuo yra apie 0,5–0,7 cm, mažesnis nei pradinis sėklinis kristalas.

2. Pagrindinis šio kaklavimo etapo tikslas yra pašalinti visus sėklos kristalo defektus, taip pat visus naujus defektus, kurie gali atsirasti dėl temperatūros svyravimų sėjimo proceso metu. Nors šiame etape tempimo greitis yra palyginti didelis, jis turi būti išlaikytas atitinkamose ribose, kad būtų išvengta pernelyg greito veikimo.

Pečių klojimo etapas:

1. Baigę kakliuką, sumažinkite traukimo greitį ir temperatūrą, kad kristalas palaipsniui pasiektų reikiamą skersmenį.

2. Norint užtikrinti tolygų ir stabilų kristalų augimą, šio peties proceso metu būtina atidžiai kontroliuoti temperatūrą ir tempimo greitį.

Vienodo skersmens augimo stadija:

1. Kai pečių klojimo procesas artėja prie pabaigos, lėtai didinkite ir stabilizuokite temperatūrą, kad skersmuo augtų tolygiai.

2. Šiam etapui reikia griežtai kontroliuoti tempimo greitį ir temperatūrą, kad būtų užtikrintas vieno kristalo vienodumas ir konsistencija.

Finišo etapas:

1. Kai pavienių kristalų augimas artėja prie pabaigos, vidutiniškai pakelkite temperatūrą ir pagreitinkite traukimo greitį, kad kristalo strypo skersmuo palaipsniui mažėtų į tašką.

2. Šis smailėjimas padeda išvengti defektų, kurie gali atsirasti dėl staigaus temperatūros kritimo, kai kristalo lazdelė išeina iš išlydyto būsenos, taip užtikrinant bendrą aukštą kristalo kokybę.

Užbaigus tiesioginį monokristalų traukimą, gaunamas žaliavos vaflio kristalinis strypas. Pjaunant krištolinį strypą, gaunamas originaliausias vaflis. Tačiau šiuo metu vaflio negalima naudoti tiesiogiai. Norint gauti tinkamas naudoti plokšteles, reikia atlikti tam tikras sudėtingas vėlesnes operacijas, tokias kaip poliravimas, valymas, plonos plėvelės nusodinimas, atkaitinimas ir kt.

Semicorex siūlo aukštos kokybėspuslaidininkinės plokštelės. Jei turite kokių nors klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com