Производња монокристалног силицијума

Монокристални силицијумје основни материјал који се користи у производњи великих интегрисаних кола, чипова и соларних ћелија. Као традиционална основа за полупроводничке уређаје, чипови на бази силикона остају камен темељац модерне електронике. Раст одмонокристални силицијум, посебно из растопљеног стања, кључно је за обезбеђивање висококвалитетних кристала без кварова који испуњавају строге захтеве индустрије као што су електроника и фотонапонска техника. Неколико техника се користи за узгој монокристала из растопљеног стања, од којих свака има своје предности и специфичне примене. Три примарне методе које се користе у производњи монокристалног силицијума су метода Чохралског (ЦЗ), метода Киропулоса и метода плутајуће зоне (ФЗ).

1. Метод Чохралског (ЦЗ)

Метод Чохралског је један од најчешће коришћених процеса гајењамонокристални силицијумиз растопљеног стања. Ова метода укључује ротирање и извлачење кристала семена из силицијумског растапа под контролисаним температурним условима. Како се семенски кристал постепено подиже, он извлачи атоме силицијума из растопа, који се слажу у једну кристалну структуру која одговара оријентацији кристала семена.

Предности методе Чохралског:

Висококвалитетни кристали: Метод Чохралског омогућава брз раст висококвалитетних кристала. Процес се може континуирано пратити, омогућавајући прилагођавања у реалном времену како би се осигурао оптималан раст кристала.

Низак напон и минимални дефекти: Током процеса раста, кристал не долази у директан контакт са лонцем, смањујући унутрашњи стрес и избегавајући нежељено стварање језгара на зидовима лончића.

Подесива густина дефекта: Финим подешавањем параметара раста, густина дислокација у кристалу се може минимизирати, што резултира високо потпуним и уједначеним кристалима.

Основни облик методе Чохралског је модификован током времена како би се решила одређена ограничења, посебно у погледу величине кристала. Традиционалне ЦЗ методе су генерално ограничене на производњу кристала пречника од око 51 до 76 мм. Да би се превазишло ово ограничење и узгајали већи кристали, развијено је неколико напредних техника, као што су метода Чохралског (ЛЕЦ) и метода вођеног калупа.

Чохралски (ЛЕЦ) метод у инкапсулираној течности: Ова модификована техника је развијена за узгој испарљивих полупроводничких кристала ИИИ-В једињења. Течна инкапсулација помаже у контроли испарљивих елемената током процеса раста, омогућавајући висококвалитетне кристале једињења.

Метода вођеног калупа: Ова техника нуди неколико предности, укључујући бржу брзину раста и прецизну контролу над димензијама кристала. Енергетски је ефикасан, исплатив и способан да производи велике монокристалне структуре сложеног облика.

2. Киропулосов метод

Киропоулосова метода, слична методи Чохралског, је још једна техника узгојамонокристални силицијум. Међутим, Киропоулосова метода се ослања на прецизну контролу температуре за постизање раста кристала. Процес почиње формирањем семенског кристала у топљењу, а температура се постепено снижава, омогућавајући кристалу да расте.

Предности Киропулосове методе:

Већи кристали: Једна од кључних предности Киропоулос методе је њена способност да произведе веће монокристалне кристале силицијума. Ова метода може да узгаја кристале пречника преко 100 мм, што га чини пожељним избором за апликације које захтевају велике кристале.

Бржи раст: Киропоулосова метода је позната по релативно брзој брзини раста кристала у поређењу са другим методама.

Низак стрес и дефекти: Процес раста карактерише низак унутрашњи стрес и мање дефеката, што резултира кристалима високог квалитета.

Усмерени раст кристала: Киропоулосова метода омогућава контролисан раст усмерених кристала, што је корисно за одређене електронске апликације.

Да би се постигли висококвалитетни кристали коришћењем Киропоулосове методе, два критична параметра морају се пажљиво управљати: температурни градијент и оријентација раста кристала. Правилна контрола ових параметара обезбеђује формирање великих монокристалних силицијумских кристала без дефеката.

3. Метода плутајуће зоне (ФЗ).

Метода плутајуће зоне (ФЗ), за разлику од метода Чохралског и Киропулоса, не ослања се на лончић који садржи растопљени силицијум. Уместо тога, ова метода користи принцип зонског топљења и сегрегације за пречишћавање силицијума и узгој кристала. Процес укључује силицијумски штап који је изложен локализованој зони загревања која се креће дуж шипке, узрокујући да се силицијум топи, а затим поново учвршћује у кристалном облику како зона напредује. Ова техника се може изводити хоризонтално или вертикално, при чему је вертикална конфигурација чешћа и назива се методом плутајуће зоне.

ФЗ метода је првобитно развијена за пречишћавање материјала коришћењем принципа сегрегације раствора. Овај метод може да произведе ултра-чисти силицијум са изузетно ниским нивоом нечистоћа, што га чини идеалним за апликације полупроводника где су материјали високе чистоће неопходни.

Предности методе плутајуће зоне:

Висока чистоћа: С обзиром да растопљени силицијум није у контакту са лонцем, метода плутајуће зоне значајно смањује контаминацију, што резултира ултра чистим кристалима силицијума.

Без контакта са лонцем: Недостатак контакта са лонцем значи да кристал нема нечистоћа које уноси материјал посуде, што је посебно важно за апликације високе чистоће.

Усмерено очвршћавање: Метода Флоат Зоне омогућава прецизну контролу процеса очвршћавања, обезбеђујући формирање висококвалитетних кристала са минималним дефектима.

Закључак

Монокристални силицијумпроизводња је витални процес за производњу висококвалитетних материјала који се користе у индустрији полупроводника и соларних ћелија. Методе Цзоцхралског, Киропоулос и Флоат Зоне нуде јединствене предности у зависности од специфичних захтева апликације, као што су величина кристала, чистоћа и брзина раста. Како технологија наставља да напредује, побољшања у овим техникама раста кристала ће додатно побољшати перформансе уређаја заснованих на силицијуму у различитим областима високе технологије.

---

Семицорек нуди висок квалитетграфитних деловаза процес раста кристала. Ако имате било каквих питања или су вам потребни додатни детаљи, не устручавајте се да нас контактирате.

Контакт телефон # +86-13567891907

Емаил: салес@семицорек.цом