Производство на монокристален силикон

Монокристален силициуме основен материјал кој се користи во производството на големи интегрирани кола, чипови и соларни ќелии. Како традиционална основа за полупроводнички уреди, чиповите базирани на силикон остануваат камен-темелник на модерната електроника. Растот намонокристален силициум, особено од стопена состојба, е од клучно значење за обезбедување на висококвалитетни кристали без дефекти кои ги задоволуваат строгите барања на индустриите како што се електрониката и фотоволтаиците. Се користат неколку техники за одгледување на единечни кристали од стопена состојба, секоја со свои предности и специфични примени. Трите примарни методи кои се користат во производството на монокристален силициум се методот Чохралски (CZ), методот Киропулос и методот на пловечка зона (FZ).

1. Чохралски метод (CZ)

Методот Чохралски е еден од најкористените процеси за одгледувањемонокристален силициумод стопена состојба. Овој метод вклучува ротирање и извлекување на семениот кристал од топењето на силиконот под контролирани температурни услови. Како што семето кристал постепено се подига, тој ги повлекува силициумските атоми од топењето, кои се распоредуваат во една кристална структура која одговара на ориентацијата на семениот кристал.

Предности на методот Чохралски:

Висококвалитетни кристали: методот Czochralski овозможува брз раст на висококвалитетни кристали. Процесот може постојано да се следи, овозможувајќи прилагодувања во реално време за да се обезбеди оптимален раст на кристалите.

Низок стрес и минимални дефекти: За време на процесот на растење, кристалот не доаѓа во директен контакт со садот, намалувајќи го внатрешниот стрес и избегнувајќи несакана нуклеација на ѕидовите на садот.

Прилагодлива густина на дефекти: со фино подесување на параметрите за раст, густината на дислокација во кристалот може да се минимизира, што резултира со високо комплетни и униформни кристали.

Основната форма на методот Czochralski е модифицирана со текот на времето за да одговори на одредени ограничувања, особено во однос на големината на кристалот. Традиционалните CZ методи обично се ограничени на производство на кристали со дијаметар од околу 51 до 76 mm. За да се надмине ова ограничување и да се развијат поголеми кристали, развиени се неколку напредни техники, како што е методот на течно капсулиран Чохралски (LEC) и методот на Водена мувла.

Течно капсулиран Чохралски (LEC) метод: Оваа модифицирана техника е развиена за да се одгледуваат испарливи III-V сложени полупроводнички кристали. Течната инкапсулација помага да се контролираат испарливите елементи за време на процесот на раст, овозможувајќи висококвалитетни кристали на соединенија.

Метод на водена мувла: Оваа техника нуди неколку предности, вклучувајќи побрзи брзини на раст и прецизна контрола врз димензиите на кристалите. Тој е енергетски ефикасен, исплатлив и способен за производство на големи монокристални структури во сложена форма.

2. Метод на Киропулос

Методот Киропулос, сличен на методот Чохралски, е уште една техника за одгледувањемонокристален силициум. Сепак, методот Киропулос се потпира на прецизна контрола на температурата за да се постигне раст на кристалите. Процесот започнува со формирање на семенски кристал во топењето, а температурата постепено се намалува, овозможувајќи му на кристалот да расте.

Предности на методот Киропулос:

Поголеми кристали: Една од клучните придобивки на методот Киропулос е неговата способност да произведува поголеми монокристални силициумски кристали. Овој метод може да расте кристали со дијаметар поголем од 100 mm, што го прави префериран избор за апликации за кои се потребни големи кристали.

Побрз раст: Методот Киропулос е познат по неговата релативно брза брзина на раст на кристалите во споредба со другите методи.

Низок стрес и дефекти: Процесот на раст се карактеризира со низок внатрешен стрес и помалку дефекти, што резултира со висококвалитетни кристали.

Насочен раст на кристалите: Методот Киропулос овозможува контролиран раст на насочено порамнети кристали, што е корисно за одредени електронски апликации.

За да се постигнат висококвалитетни кристали користејќи го методот Киропулос, мора внимателно да се управуваат со два критични параметри: температурниот градиент и ориентацијата на растот на кристалите. Правилната контрола на овие параметри обезбедува формирање на големи монокристални силициумски кристали без дефекти.

3. Метод на пловечка зона (FZ).

Методот Float Zone (FZ), за разлика од методите на Чохралски и Киропулос, не се потпира на сад за да го содржи стопениот силициум. Наместо тоа, овој метод го користи принципот на зонско топење и сегрегација за да го прочисти силиконот и да расте кристали. Процесот вклучува изложување на силиконска прачка на локализирана грејна зона која се движи по должината на шипката, предизвикувајќи силиконот да се топи и потоа повторно да се зацврсти во кристална форма додека зоната напредува. Оваа техника може да се спроведе или хоризонтално или вертикално, при што вертикалната конфигурација е почеста и се нарекува метод на пловечка зона.

Методот FZ првично беше развиен за прочистување на материјалите користејќи го принципот на сегрегација на растворени материи. Овој метод може да произведе ултра чист силициум со екстремно ниски нивоа на нечистотии, што го прави идеален за полупроводнички апликации каде што материјалите со висока чистота се неопходни.

Предности на методот Float Zone:

Висока чистота: Бидејќи топењето на силициумот не е во контакт со сад, методот Float Zone значително ја намалува контаминацијата, што резултира со ултра чисти силиконски кристали.

Без контакт со садот: Недостатокот на контакт со садот значи дека кристалот е ослободен од нечистотии внесени од материјалот на садот, што е особено важно за апликации со висока чистота.

Насочено зацврстување: Методот Float Zone овозможува прецизна контрола на процесот на зацврстување, обезбедувајќи формирање на висококвалитетни кристали со минимални дефекти.

Заклучок

Монокристален силициумпроизводството е витален процес за производство на висококвалитетни материјали кои се користат во индустријата за полупроводници и соларни ќелии. Методите Czochralski, Kyropoulos и Float Zone нудат уникатни предности во зависност од специфичните барања на апликацијата, како што се големината на кристалот, чистотата и брзината на раст. Како што технологијата продолжува да напредува, подобрувањата во овие техники за раст на кристалите дополнително ќе ги подобрат перформансите на уредите базирани на силикон во различни полиња со висока технологија.

---

Semicorex нуди висок квалитетграфитни деловиза процесот на раст на кристалите. Ако имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Контакт телефон +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com