Czochralski módszer

Ostyakristály rudakból vannak szeletelve, amelyek polikristályos és tiszta, adalékolatlan belső anyagokból készülnek. A polikristályos anyagok egykristályokká alakításának folyamatát olvasztással és átkristályosítással kristálynövekedésnek nevezik. Jelenleg két fő módszert alkalmaznak ehhez az eljáráshoz: a Czochralski-módszert és a zónaolvasztásos módszert. Ezek közül a Czochralski-módszer (amelyet gyakran CZ-módszerként is emlegetnek) a legjelentősebb az olvadékból történő egykristályok termesztésében. Valójában az egykristályos szilícium több mint 85%-át a Czochralski-módszerrel állítják elő.

A Czochralski-módszer magában foglalja a nagy tisztaságú polikristályos szilícium anyagok melegítését és folyékony halmazállapotú olvasztását nagy vákuumban vagy inert gázatmoszférában, majd átkristályosítást egykristályos szilícium előállítására. A folyamathoz szükséges berendezés egy Czochralski egykristály kemence, amely kemencetestből, mechanikus átviteli rendszerből, hőmérséklet-szabályozó rendszerből és gázátviteli rendszerből áll. A kemence kialakítása egyenletes hőmérsékleteloszlást és hatékony hőleadást biztosít. A mechanikus átviteli rendszer irányítja a tégely és a magkristály mozgását, míg a fűtőrendszer megolvasztja a poliszilíciumot egy nagyfrekvenciás tekercs vagy egy ellenállásfűtő segítségével. A gázszállító rendszer feladata a vákuum létrehozása és a kamra inert gázzal való feltöltése a szilíciumoldat oxidációjának megakadályozása érdekében, a szükséges vákuumszint 5 Torr alatti és az inertgáz tisztasága legalább 99,9999%.

A kristályrúd tisztasága kritikus, mivel jelentősen befolyásolja a kapott ostya minőségét. Ezért elengedhetetlen a nagy tisztaság fenntartása az egykristályok növekedése során.

A kristálynövekedés magában foglalja egy meghatározott kristályorientációjú egykristályos szilícium kiindulási oltókristályként való felhasználását a szilíciumöntvények termesztéséhez. A kapott szilícium tuskó "örökli" a magkristály szerkezeti jellemzőit (kristály orientáció). Annak biztosítása érdekében, hogy az olvadt szilícium pontosan kövesse az oltókristály kristályszerkezetét, és fokozatosan kiterjedjen egy nagy egykristályos szilíciumöntvényre, szigorúan ellenőrizni kell az olvadt szilícium és az egykristályos szilícium magkristályok érintkezési határfelületén uralkodó feltételeket. Ezt a folyamatot egy Czochralski (CZ) egykristály növesztő kemence segíti elő.

Az egykristályos szilícium CZ módszerrel történő termesztésének fő lépései a következők:

Előkészületi szakasz:

1. Kezdje nagy tisztaságú polikristályos szilíciummal, majd törje össze és tisztítsa meg fluorsav és salétromsav vegyes oldatával.

2. Fényesítse az oltókristályt, ügyelve arra, hogy az orientációja megegyezzen az egykristályos szilícium kívánt növekedési irányával, és hibamentes legyen. Minden tökéletlenséget a növekvő kristály "örököl".

3. Válassza ki a tégelyhez hozzáadandó szennyeződéseket a növekvő kristály vezetőképességének szabályozásához (N-típusú vagy P-típusú).

4. Öblítse le az összes megtisztított anyagot nagy tisztaságú ioncserélt vízzel semlegesre, majd szárítsa meg.

A kemence betöltése:

1. Helyezze a zúzott poliszilíciumot egy kvarctégelybe, rögzítse a magkristályt, fedje le, evakuálja a kemencét, és töltse meg inert gázzal.

Poliszilícium melegítése és olvasztása:

1. Az inert gázzal való megtöltés után melegítse fel és olvassa fel a tégelyben lévő poliszilíciumot, jellemzően 1420°C körüli hőmérsékleten.

Növekedési szakasz:

1. Ezt a szakaszt "vetésnek" nevezik. Csökkentse a hőmérsékletet valamivel 1420 °C alá, hogy a magkristály néhány milliméterrel a folyadék felszíne fölé kerüljön.

2. Melegítse elő az oltókristályt körülbelül 2-3 percig, hogy termikus egyensúlyt érjen el az olvadt szilícium és az oltókristály között.

3. Előmelegítés után hozza érintkezésbe a magkristályt az olvadt szilícium felülettel, hogy befejezze az oltási folyamatot.

Nyakadási szakasz:

1. Az oltási lépést követően fokozatosan növelje a hőmérsékletet, miközben az oltókristály forogni kezd, és lassan felfelé húzódik, így egy kis, körülbelül 0,5–0,7 cm átmérőjű, a kezdeti magkristálynál kisebb egykristály keletkezik.

2. Az elsődleges cél ebben a nyakkivágási szakaszban az, hogy megszüntesse a magkristályban lévő hibákat, valamint minden olyan új hibát, amely a vetési folyamat során fellépő hőmérséklet-ingadozásokból adódhat. Bár a húzási sebesség ebben a szakaszban viszonylag gyors, megfelelő határok között kell tartani a túl gyors működés elkerülése érdekében.

Vállalj szakasz:

1. A nyakba vágás befejezése után csökkentse a húzási sebességet és a hőmérsékletet, hogy a kristály fokozatosan elérje a kívánt átmérőt.

2. A hőmérséklet és a húzási sebesség gondos szabályozása a vállhúzási folyamat során elengedhetetlen az egyenletes és stabil kristálynövekedés biztosításához.

Egyenlő átmérőjű növekedési szakasz:

1. Ahogy a vállhúzási folyamat a végéhez közeledik, lassan növelje és stabilizálja a hőmérsékletet, hogy biztosítsa az egyenletes átmérőnövekedést.

2. Ez a szakasz megköveteli a húzási sebesség és a hőmérséklet szigorú szabályozását az egykristály egyenletességének és konzisztenciájának garantálása érdekében.

Befejező szakasz:

1. Amint az egykristály növekedése a végéhez közeledik, mérsékelten emelje meg a hőmérsékletet és gyorsítsa fel a húzási sebességet, hogy a kristályrúd átmérője fokozatosan egy pontra csökkenjen.

2. Ez az elvékonyodás segít megelőzni azokat a hibákat, amelyek a kristályrúd olvadt állapotából való kilépésekor hirtelen hőmérséklet-csökkenésből származhatnak, ezáltal biztosítva a kristály általános magas minőségét.

Az egykristály közvetlen húzásának befejezése után megkapjuk az ostya alapanyag kristályrúdját. A kristályrúd elvágásával a legeredetibb ostyát kapjuk. Az ostya azonban jelenleg nem használható közvetlenül. A használható ostyák előállítása érdekében néhány bonyolult utólagos műveletre van szükség, mint például polírozás, tisztítás, vékonyréteg-leválasztás, izzítás stb.

A Semicorex kiváló minőséget kínálfélvezető lapkák. Ha kérdése van, vagy további részletekre van szüksége, kérjük, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk.

Telefonszám: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com