Monokristályos szilícium gyártás

Monokristályos szilíciumegy alapvető anyag, amelyet nagyméretű integrált áramkörök, chipek és napelemek gyártásához használnak. A félvezető eszközök hagyományos alapjaként a szilícium alapú chipek továbbra is a modern elektronika sarokkövei maradnak. A növekedésemonokristályos szilícium, különösen olvadt állapotból, kulcsfontosságú a kiváló minőségű, hibamentes kristályok biztosításában, amelyek megfelelnek az olyan iparágak szigorú követelményeinek, mint az elektronika és a fotovoltaik. Számos technikát alkalmaznak az egykristályok olvadt állapotból történő előállítására, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és sajátos alkalmazásai. A monokristályos szilíciumgyártásban használt három elsődleges módszer a Czochralski (CZ) módszer, a Kyropoulos módszer és a Float Zone (FZ) módszer.

1. Czochralski-módszer (CZ)

A Czochralski-módszer az egyik legszélesebb körben alkalmazott termesztési eljárásmonokristályos szilíciumolvadt állapotból. Ez a módszer magában foglalja az oltókristály forgatását és kihúzását egy szilícium-olvadékból szabályozott hőmérsékleti körülmények között. Ahogy a magkristály fokozatosan felemelkedik, szilíciumatomokat von ki az olvadékból, amelyek egyetlen kristályos szerkezetbe rendeződnek, amely megfelel a magkristály orientációjának.

A Czochralski-módszer előnyei:

Kiváló minőségű kristályok: A Czochralski módszer lehetővé teszi a kiváló minőségű kristályok gyors növekedését. A folyamat folyamatosan nyomon követhető, lehetővé téve a valós idejű módosításokat az optimális kristálynövekedés biztosítása érdekében.

Alacsony feszültség és minimális hibák: A növekedési folyamat során a kristály nem érintkezik közvetlenül a tégelyel, így csökken a belső feszültség, és elkerülhető a nem kívánt magképződés a tégely falán.

Állítható hibasűrűség: A növekedési paraméterek finomhangolásával minimálisra csökkenthető a kristály diszlokációs sűrűsége, ami rendkívül teljes és egyenletes kristályokat eredményez.

A Czochralski-módszer alapformáját idővel módosították bizonyos korlátok, különösen a kristályméret tekintetében. A hagyományos CZ módszerek általában 51-76 mm átmérőjű kristályok előállítására korlátozódnak. Ennek a korlátnak a leküzdésére és a nagyobb kristályok növesztésére számos fejlett technikát fejlesztettek ki, mint például a Liquid Encapsulated Czochralski (LEC) módszer és az irányított öntőforma módszer.

Liquid Encapsulated Czochralski (LEC) módszer: Ezt a módosított technikát illékony III-V vegyület félvezető kristályok növesztésére fejlesztették ki. A folyékony kapszula segít szabályozni az illékony elemeket a növekedési folyamat során, lehetővé téve a kiváló minőségű összetett kristályokat.

Irányított formázási módszer: Ez a technika számos előnnyel jár, beleértve a gyorsabb növekedési sebességet és a kristályméretek pontos szabályozását. Energiahatékony, költséghatékony, és nagy, összetett alakú monokristályos szerkezetek előállítására képes.

2. Kyropoulos-módszer

A Kyropoulos módszer, hasonlóan a Czochralski-módszerhez, egy másik termesztési technikamonokristályos szilícium. A Kyropoulos-módszer azonban a kristálynövekedés elérése érdekében a pontos hőmérséklet-szabályozáson alapul. A folyamat azzal kezdődik, hogy az olvadékban magkristály képződik, és a hőmérsékletet fokozatosan csökkentik, lehetővé téve a kristály növekedését.

A Kyropoulos módszer előnyei:

Nagyobb kristályok: A Kyropoulos módszer egyik legfontosabb előnye, hogy képes nagyobb monokristályos szilícium kristályokat előállítani. Ezzel a módszerrel 100 mm-t meghaladó átmérőjű kristályokat lehet növeszteni, így előnyös választás a nagy kristályokat igénylő alkalmazásokhoz.

Gyorsabb növekedés: A Kyropoulos módszer a többi módszerhez képest viszonylag gyors kristálynövekedési sebességéről ismert.

Alacsony feszültség és hibák: A növekedési folyamatot alacsony belső feszültség és kevesebb hiba jellemzi, ami kiváló minőségű kristályokat eredményez.

Irányított kristálynövekedés: A Kyropoulos módszer lehetővé teszi az irányított kristályok szabályozott növekedését, ami bizonyos elektronikus alkalmazásoknál előnyös.

A Kyropoulos módszerrel kiváló minőségű kristályok eléréséhez két kritikus paramétert kell gondosan kezelni: a hőmérsékleti gradienst és a kristálynövekedés orientációját. Ezen paraméterek megfelelő szabályozása biztosítja a hibamentes, nagyméretű monokristályos szilícium kristályok képződését.

3. Float Zone (FZ) módszer

A Float Zone (FZ) módszer, ellentétben a Czochralski és Kyropoulos módszerekkel, nem támaszkodik egy olvasztótégelyre, amely tartalmazza az olvadt szilíciumot. Ehelyett ez a módszer a zónaolvadás és a szegregáció elvét használja a szilícium tisztítására és a kristályok növesztésére. Az eljárás során egy szilíciumrudat egy helyi fűtőzónának tesznek ki, amely a rúd mentén mozog, és a szilícium megolvad, majd a zóna előrehaladtával kristályos formában újra megszilárdul. Ez a technika vízszintesen vagy függőlegesen is végrehajtható, a függőleges konfiguráció gyakoribb, és lebegőzóna módszernek nevezik.

Az FZ módszert eredetileg anyagok tisztítására fejlesztették ki az oldott anyag szegregáció elvén. Ezzel a módszerrel ultratiszta szilícium állítható elő rendkívül alacsony szennyeződésekkel, így ideális olyan félvezető alkalmazásokhoz, ahol a nagy tisztaságú anyagok elengedhetetlenek.

Az úszózóna módszer előnyei:

Nagy tisztaság: Mivel a szilícium olvadék nem érintkezik a tégelyel, a Float Zone módszer jelentősen csökkenti a szennyeződést, ultratiszta szilícium kristályokat eredményezve.

Nincs érintkezés a tégelyel: A tégellyel való érintkezés hiánya azt jelenti, hogy a kristály mentes a tartály anyaga által bevitt szennyeződésektől, ami különösen fontos a nagy tisztaságú alkalmazásoknál.

Irányított szilárdulás: A Float Zone módszer lehetővé teszi a megszilárdulási folyamat pontos szabályozását, biztosítva a kiváló minőségű kristályok képződését minimális hibákkal.

Következtetés

Monokristályos szilíciuma gyártás létfontosságú folyamat a félvezető- és napelemiparban használt kiváló minőségű anyagok előállításához. A Czochralski, Kyropoulos és Float Zone módszerek mindegyike egyedi előnyöket kínál az alkalmazás speciális követelményeitől függően, mint például a kristályméret, a tisztaság és a növekedési sebesség. Ahogy a technológia folyamatosan fejlődik, a kristálynövekedési technikák fejlesztése tovább javítja a szilícium alapú eszközök teljesítményét a különböző csúcstechnológiai területeken.

---

A Semicorex kiváló minőséget kínálgrafit alkatrészekkristálynövekedési folyamathoz. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com