Чохралски метод

Наполитанкисе исечени од кристални прачки, кои се произведени од поликристални и чисти недопрени суштински материјали. Процесот на трансформација на поликристален материјал во единечни кристали преку топење и рекристализација е познат како раст на кристалите. Во моментов, два главни методи се користат за овој процес: методот на Чохралски и методот на зонско топење. Меѓу нив, методот Чохралски (често се нарекува метод CZ) е најзначаен за одгледување единечни кристали од топење. Всушност, повеќе од 85% од еднокристалниот силициум се произведува со методот Czochralski.

Методот Czochralski вклучува загревање и топење на поликристални силициумски материјали со висока чистота во течна состојба под висок вакуум или атмосфера на инертен гас, проследено со рекристализација за да се формира еднокристален силициум. Опремата неопходна за овој процес вклучува еднокристална печка Czochralski, која се состои од тело на печката, механички систем за пренос, систем за контрола на температурата и систем за пренос на гас. Дизајнот на печката обезбедува рамномерна распределба на температурата и ефективна дисипација на топлина. Системот за механички пренос управува со движењето на садот и кристалот на семето, додека системот за греење го топи полисилиумот користејќи или високофреквентен калем или отпорен грејач. Системот за пренос на гас е одговорен за создавање вакуум и полнење на комората со инертен гас за да се спречи оксидација на силициумскиот раствор, со потребно ниво на вакуум под 5 Torr и чистота на инертен гас од најмалку 99,9999%.

Чистотата на кристалната прачка е критична, бидејќи значително влијае на квалитетот на добиената обланда. Затоа, одржувањето на висока чистота за време на растот на единечни кристали е од суштинско значење.

Растот на кристалите вклучува користење на еднокристален силициум со специфична кристална ориентација како почетен семе кристал за одгледување силиконски инготи. Добиениот силиконски ингот ќе ги „наследи“ структурните карактеристики (кристална ориентација) на семениот кристал. За да се осигури дека стопениот силикон точно ја следи кристалната структура на семениот кристал и постепено се проширува во голем еднокристален силиконски ингот, мора строго да се контролираат условите на интерфејсот за контакт помеѓу стопениот силициум и кристалите од семето на силиконот со еден кристал. Овој процес е олеснет со печка за раст со еднокристали Czochralski (CZ).

Главните чекори за одгледување на еднокристален силициум преку методот CZ се како што следува:

Подготвителна фаза:

1. Започнете со поликристален силициум со висока чистота, потоа здробете го и исчистете го користејќи мешан раствор од флуороводородна киселина и азотна киселина.

2. Полирајте го семениот кристал, осигурувајќи се дека неговата ориентација одговара на саканата насока на раст на еднокристалниот силициум и дека нема дефекти. Сите несовршености ќе бидат „наследени“ од растечкиот кристал.

3. Изберете ги нечистотиите што треба да се додадат во садот за да го контролирате типот на спроводливост на растечкиот кристал (или N-тип или P-тип).

4. Исплакнете ги сите исчистени материјали со дејонизирана вода со висока чистота додека не се неутрализира, а потоа исушете ги.

Вчитување на печката:

1. Ставете го искршениот полисилициум во кварцен сад, прицврстете го семениот кристал, покријте го, евакуирајте ја печката и наполнете ја со инертен гас.

Полисиликон за загревање и топење:

1. По полнењето со инертен гас, загрејте го и стопете го полисилиумот во садот, обично на температура од околу 1420°C.

Фаза на растење:

1. Оваа фаза се нарекува „сеење“. Намалете ја температурата на малку под 1420°C така што семениот кристал ќе биде поставен неколку милиметри над површината на течноста.

2. Загрејте го семениот кристал околу 2-3 минути за да постигнете топлинска рамнотежа помеѓу стопениот силициум и семениот кристал.

3. По претходно загревање, доведете го семенскиот кристал во контакт со растопената површина на силициумот за да го завршите процесот на сеење.

Фаза на врат:

1. По чекорот на сеење, постепено зголемувајте ја температурата додека семениот кристал почнува да ротира и полека се влече нагоре, формирајќи мал единечен кристал со дијаметар од околу 0,5 до 0,7 cm, помал од почетниот семенски кристал.

2. Примарната цел за време на оваа фаза на врат е да се елиминираат сите дефекти присутни во кристалот на семето, како и сите нови дефекти кои можат да произлезат од температурните флуктуации за време на процесот на сеење. Иако брзината на влечење е релативно голема во оваа фаза, таа мора да се одржува во соодветни граници за да се избегне претерано брзо работење.

Фаза на рамената:

1. Откако ќе завршите со вратот, намалете ја брзината на влечење и намалете ја температурата за да му дозволите на кристалот постепено да го постигне потребниот дијаметар.

2. Внимателна контрола на температурата и брзината на влечење за време на овој процес на раменици е од суштинско значење за да се обезбеди рамномерен и стабилен раст на кристалите.

Фаза на раст со еднаков дијаметар:

1. Како што процесот на рамената се приближува до крајот, полека зголемувајте ја и стабилизирајте ја температурата за да обезбедите рамномерен раст во дијаметарот.

2. Оваа фаза бара строга контрола на брзината на влечење и температурата за да се гарантира униформноста и конзистентноста на еден кристал.

Завршна фаза:

1. Како што растот на еднокристалот се приближува кон завршувањето, умерено подигнете ја температурата и забрзајте ја стапката на влечење за постепено да го намалите дијаметарот на кристалната прачка во точка.

2. Ова намалување помага да се спречат дефекти кои би можеле да настанат од ненадеен пад на температурата кога кристалната прачка излегува од стопената состојба, со што се обезбедува севкупен висок квалитет на кристалот.

Откако ќе заврши директното влечење на еднокристалот, се добива суровина кристална прачка од нафората. Со сечење на кристалната прачка се добива најоригинална обланда. Сепак, нафората не може да се користи директно во овој момент. За да се добијат употребливи наполитанки, потребни се некои сложени последователни операции како што се полирање, чистење, таложење на тенок филм, жарење итн.

Semicorex нуди висок квалитетполупроводнички наполитанки. 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