Metoda Czochralskega

napolitankeso narezane iz kristalnih palic, ki so izdelane iz polikristalnih in čistih nedopiranih intrinzičnih materialov. Proces pretvorbe polikristalnega materiala v monokristale s taljenjem in rekristalizacijo je znan kot rast kristalov. Trenutno se za ta postopek uporabljata dve glavni metodi: metoda Czochralskega in metoda conskega taljenja. Med njimi je metoda Czochralskega (pogosto imenovana metoda CZ) najpomembnejša za gojenje monokristalov iz talin. Pravzaprav je več kot 85 % monokristalnega silicija proizvedenega po metodi Czochralskega.

Metoda Czochralski vključuje segrevanje in taljenje polikristalnih silicijevih materialov visoke čistosti v tekoče stanje pod visokim vakuumom ali atmosfero inertnega plina, čemur sledi rekristalizacija, da nastane monokristalni silicij. Oprema, potrebna za ta proces, vključuje peč na monokristal Czochralski, ki je sestavljena iz telesa peči, mehanskega prenosnega sistema, sistema za nadzor temperature in sistema za prenos plina. Zasnova peči zagotavlja enakomerno porazdelitev temperature in učinkovito odvajanje toplote. Mehanski prenosni sistem upravlja gibanje lončka in zarodnega kristala, medtem ko ogrevalni sistem tali polisilicij z uporabo visokofrekvenčne tuljave ali uporovnega grelnika. Sistem za prenos plina je odgovoren za ustvarjanje vakuuma in polnjenje komore z inertnim plinom, da se prepreči oksidacija raztopine silicija, z zahtevano stopnjo vakuuma pod 5 Torr in čistostjo inertnega plina najmanj 99,9999 %.

Čistost kristalne palice je kritična, saj bistveno vpliva na kakovost nastale rezine. Zato je ohranjanje visoke čistosti med rastjo monokristalov bistveno.

Rast kristalov vključuje uporabo monokristalnega silicija s specifično orientacijo kristalov kot začetnega kristala za gojenje silicijevih ingotov. Nastali silicijev ingot bo "podedoval" strukturne značilnosti (kristalno orientacijo) začetnega kristala. Da bi zagotovili, da staljeni silicij natančno sledi kristalni strukturi zarodnega kristala in se postopoma razširi v velik monokristalni silicijev ingot, je treba pogoje na kontaktni površini med staljenim silicijem in monokristalnimi silicijevimi zarodnimi kristali strogo nadzorovati. Ta proces je olajšan s pečjo za rast monokristalov Czochralski (CZ).

Glavni koraki pri gojenju monokristalnega silicija po metodi CZ so naslednji:

Faza priprave:

1. Začnite s polikristalnim silicijem visoke čistosti, nato ga zdrobite in očistite z mešano raztopino fluorovodikove kisline in dušikove kisline.

2. Polirajte zarodni kristal in se prepričajte, da se njegova usmeritev ujema z želeno smerjo rasti monokristalnega silicija in da je brez napak. Vse nepopolnosti bo "podedoval" rastoči kristal.

3. Izberite nečistoče, ki jih želite dodati v lonček, da nadzirate vrsto prevodnosti rastočega kristala (tip N ali P-tip).

4. Vse očiščene materiale sperite z deionizirano vodo visoke čistosti do nevtralnega stanja, nato jih posušite.

Polnjenje peči:

1. Zdrobljen polisilicij postavite v kremenčev lonček, pritrdite zarodni kristal, ga pokrijte, izpraznite peč in jo napolnite z inertnim plinom.

Segrevanje in taljenje polisilicija:

1. Po polnjenju z inertnim plinom segrejte in stopite polisilicij v lončku, običajno pri temperaturi okoli 1420 °C.

Faza rasti:

1. Ta stopnja se imenuje "sejanje". Znižajte temperaturo na nekoliko pod 1420 °C, tako da bo kalilni kristal nekaj milimetrov nad površino tekočine.

2. Zarodni kristal segrevajte približno 2-3 minute, da dosežete toplotno ravnovesje med staljenim silicijem in zarodnim kristalom.

3. Po predgretju spravite zarodni kristal v stik s površino staljenega silicija, da zaključite postopek sejanja.

Stopnja vratu:

1. Po koraku sejanja postopoma povečajte temperaturo, medtem ko se kalilni kristal začne vrteti in počasi vleče navzgor, tako da tvori majhen monokristal s premerom približno 0,5 do 0,7 cm, manjši od začetnega kalitvenega kristala.

2. Primarni cilj med to fazo zvijanja je odpraviti vse napake, ki so prisotne v kalitvenem kristalu, kot tudi vse nove napake, ki lahko nastanejo zaradi temperaturnih nihanj med postopkom kalitve. Čeprav je hitrost vlečenja v tej fazi razmeroma visoka, jo je treba vzdrževati v ustreznih mejah, da se izognemo prehitremu delovanju.

Ramena stopnja:

1. Ko je vrat končan, zmanjšajte hitrost vlečenja in znižajte temperaturo, da lahko kristal postopoma doseže zahtevani premer.

2. Skrben nadzor temperature in hitrosti vlečenja med tem postopkom ramen je bistvenega pomena za zagotovitev enakomerne in stabilne rasti kristalov.

Stopnja rasti z enakim premerom:

1. Ko se postopek nabiranja bliža koncu, počasi zvišajte in stabilizirajte temperaturo, da zagotovite enakomerno rast v premeru.

2. Ta stopnja zahteva strog nadzor hitrosti vlečenja in temperature, da se zagotovi enotnost in konsistenca monokristala.

Zaključna faza:

1. Ko se rast posameznega kristala približuje zaključku, zmerno zvišajte temperaturo in pospešite hitrost vlečenja, da se premer kristalne palice postopoma zoži v konico.

2. To zoženje pomaga preprečiti napake, ki bi lahko nastale zaradi nenadnega padca temperature, ko kristalna palica zapusti staljeno stanje, s čimer se zagotovi splošno visoko kakovost kristala.

Po končanem neposrednem vlečenju monokristala dobimo surovinsko kristalno palico rezine. Z rezanjem kristalne palice dobimo najbolj izvirno rezino. Vendar oblatov trenutno ni mogoče neposredno uporabiti. Da bi dobili uporabne rezine, so potrebne nekatere zapletene poznejše operacije, kot so poliranje, čiščenje, nanašanje tankega filma, žarjenje itd.

Semicorex ponuja visoko kakovostpolprevodniške rezine. Če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktna telefonska številka +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com