Μέθοδος Czochralski

Γκοφρέτεςείναι κομμένα σε φέτες από κρυστάλλινες ράβδους, οι οποίες παράγονται από πολυκρυσταλλικά και αγνά εγγενή υλικά που δεν έχουν υποστεί επένδυση. Η διαδικασία μετατροπής πολυκρυσταλλικού υλικού σε μονοκρυστάλλους μέσω τήξης και ανακρυστάλλωσης είναι γνωστή ως ανάπτυξη κρυστάλλων. Επί του παρόντος, δύο κύριες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για αυτή τη διαδικασία: η μέθοδος Czochralski και η μέθοδος τήξης ζώνης. Μεταξύ αυτών, η μέθοδος Czochralski (συχνά αναφέρεται ως μέθοδος CZ) είναι η πιο σημαντική για την ανάπτυξη μονοκρυστάλλων από τήγματα. Στην πραγματικότητα, πάνω από το 85% του μονοκρυσταλλικού πυριτίου παράγεται με τη μέθοδο Czochralski.

Η μέθοδος Czochralski περιλαμβάνει θέρμανση και τήξη υλικών πολυκρυσταλλικού πυριτίου υψηλής καθαρότητας σε υγρή κατάσταση υπό υψηλό κενό ή ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου, που ακολουθείται από ανακρυστάλλωση για να σχηματιστεί μονοκρυσταλλικό πυρίτιο. Ο απαραίτητος εξοπλισμός για αυτή τη διαδικασία περιλαμβάνει έναν κλίβανο μονού κρυστάλλου Czochralski, ο οποίος αποτελείται από ένα σώμα κλιβάνου, ένα σύστημα μηχανικής μετάδοσης, ένα σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας και ένα σύστημα μεταφοράς αερίου. Ο σχεδιασμός του κλιβάνου εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας και αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας. Το σύστημα μηχανικής μετάδοσης διαχειρίζεται την κίνηση του χωνευτηρίου και του κρυστάλλου των σπόρων, ενώ το σύστημα θέρμανσης λιώνει το πολυπυρίτιο χρησιμοποιώντας είτε πηνίο υψηλής συχνότητας είτε θερμαντήρα αντίστασης. Το σύστημα μεταφοράς αερίου είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία κενού και την πλήρωση του θαλάμου με αδρανές αέριο για την πρόληψη της οξείδωσης του διαλύματος πυριτίου, με απαιτούμενο επίπεδο κενού κάτω από 5 Torr και καθαρότητα αδρανούς αερίου τουλάχιστον 99,9999%.

Η καθαρότητα της κρυσταλλικής ράβδου είναι κρίσιμη, καθώς επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα της γκοφρέτας που προκύπτει. Επομένως, η διατήρηση υψηλής καθαρότητας κατά την ανάπτυξη των μονοκρυστάλλων είναι απαραίτητη.

Η ανάπτυξη κρυστάλλων περιλαμβάνει τη χρήση μονοκρυσταλλικού πυριτίου με συγκεκριμένο προσανατολισμό κρυστάλλου ως αρχικού κρυστάλλου σπόρων για την καλλιέργεια πλινθωμάτων πυριτίου. Η προκύπτουσα ράβδος πυριτίου θα "κληρονομήσει" τα δομικά χαρακτηριστικά (κρυσταλλικός προσανατολισμός) του κρυστάλλου των σπόρων. Για να διασφαλιστεί ότι το τηγμένο πυρίτιο ακολουθεί με ακρίβεια την κρυσταλλική δομή του κρυστάλλου των σπόρων και σταδιακά επεκτείνεται σε ένα μεγάλο μονοκρυσταλλικό πλινθίο πυριτίου, πρέπει να ελέγχονται αυστηρά οι συνθήκες στη διεπαφή επαφής μεταξύ του τηγμένου πυριτίου και των κρυστάλλων σπόρων μονοκρυστάλλου πυριτίου. Αυτή η διαδικασία διευκολύνεται από έναν κλίβανο ανάπτυξης μονού κρυστάλλου Czochralski (CZ).

Τα κύρια βήματα για την καλλιέργεια μονοκρυσταλλικού πυριτίου μέσω της μεθόδου CZ είναι τα εξής:

Στάδιο προετοιμασίας:

1. Ξεκινήστε με πολυκρυσταλλικό πυρίτιο υψηλής καθαρότητας, στη συνέχεια συνθλίψτε το και καθαρίστε το χρησιμοποιώντας ένα μικτό διάλυμα υδροφθορικού οξέος και νιτρικού οξέος.

2. Γυαλίστε τον σπόρο κρύσταλλο, διασφαλίζοντας ότι ο προσανατολισμός του ταιριάζει με την επιθυμητή κατεύθυνση ανάπτυξης του μονοκρυσταλλικού πυριτίου και ότι δεν έχει ελαττώματα. Οποιεσδήποτε ατέλειες θα «κληρονομηθούν» από τον αναπτυσσόμενο κρύσταλλο.

3. Επιλέξτε τις ακαθαρσίες που θα προστεθούν στο χωνευτήριο για να ελέγξετε τον τύπο αγωγιμότητας του αναπτυσσόμενου κρυστάλλου (είτε τύπου N είτε τύπου P).

4. Ξεπλύνετε όλα τα καθαρισμένα υλικά με απιονισμένο νερό υψηλής καθαρότητας μέχρι να εξουδετερωθούν και στη συνέχεια στεγνώστε τα.

Φόρτωση του φούρνου:

1. Τοποθετήστε το θρυμματισμένο πολυπυρίτιο σε ένα χωνευτήριο χαλαζία, ασφαλίστε τον κρύσταλλο των σπόρων, καλύψτε τον, εκκενώστε τον κλίβανο και γεμίστε τον με αδρανές αέριο.

Πολυπυρίτιο Θέρμανση και Τήξη:

1. Αφού γεμίσετε με αδρανές αέριο, θερμάνετε και λιώστε το πολυπυρίτιο στο χωνευτήριο, συνήθως σε θερμοκρασία περίπου 1420°C.

Στάδιο ανάπτυξης:

1. Αυτό το στάδιο αναφέρεται ως «σπορά». Χαμηλώστε τη θερμοκρασία σε ελαφρώς κάτω από τους 1420°C, έτσι ώστε ο κρύσταλλος του σπόρου να τοποθετηθεί μερικά χιλιοστά πάνω από την επιφάνεια του υγρού.

2. Προθερμάνετε τον κρύσταλλο των σπόρων για περίπου 2-3 ​​λεπτά για να επιτύχετε τη θερμική ισορροπία μεταξύ του λιωμένου πυριτίου και του κρυστάλλου των σπόρων.

3. Μετά την προθέρμανση, φέρτε τον κρύσταλλο του σπόρου σε επαφή με την επιφάνεια του λιωμένου πυριτίου για να ολοκληρώσετε τη διαδικασία σποράς.

Στάδιο λαιμού:

1. Ακολουθώντας το βήμα σποράς, αυξήστε σταδιακά τη θερμοκρασία ενώ ο κρύσταλλος των σπόρων αρχίζει να περιστρέφεται και τραβιέται αργά προς τα πάνω, σχηματίζοντας ένα μικρό μονό κρύσταλλο με διάμετρο περίπου 0,5 έως 0,7 cm, μικρότερο από τον αρχικό κρύσταλλο σποράς.

2. Ο πρωταρχικός στόχος κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου λαιμού είναι να εξαλειφθούν τυχόν ελαττώματα που υπάρχουν στον κρύσταλλο των σπόρων καθώς και τυχόν νέα ελαττώματα που μπορεί να προκύψουν από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά τη διαδικασία σποράς. Αν και η ταχύτητα έλξης είναι σχετικά γρήγορη σε αυτό το στάδιο, πρέπει να διατηρείται εντός των κατάλληλων ορίων για να αποφευχθεί η υπερβολικά γρήγορη λειτουργία.

Στάδιο ώμου:

1. Αφού ολοκληρωθεί ο λαιμός, μειώστε την ταχύτητα έλξης και μειώστε τη θερμοκρασία για να επιτρέψετε στον κρύσταλλο να επιτύχει σταδιακά την απαιτούμενη διάμετρο.

2. Ο προσεκτικός έλεγχος της θερμοκρασίας και της ταχύτητας έλξης κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ώμου είναι απαραίτητος για τη διασφάλιση ομοιόμορφης και σταθερής ανάπτυξης κρυστάλλων.

Στάδιο ανάπτυξης ίσης διαμέτρου:

1. Καθώς η διαδικασία ώμου πλησιάζει στην ολοκλήρωση, αυξήστε αργά και σταθεροποιήστε τη θερμοκρασία για να εξασφαλίσετε ομοιόμορφη ανάπτυξη διαμέτρου.

2. Αυτό το στάδιο απαιτεί αυστηρό έλεγχο της ταχύτητας έλξης και της θερμοκρασίας για να εγγυηθεί την ομοιομορφία και τη συνοχή του μονού κρυστάλλου.

Στάδιο Τερματισμού:

1. Καθώς η ανάπτυξη μονού κρυστάλλου πλησιάζει στην ολοκλήρωση, αυξήστε μέτρια τη θερμοκρασία και επιταχύνετε τον ρυθμό έλξης για να μειώσετε σταδιακά τη διάμετρο της κρυσταλλικής ράβδου σε ένα σημείο.

2. Αυτή η κωνικότητα βοηθά στην αποφυγή ελαττωμάτων που θα μπορούσαν να προκύψουν από μια ξαφνική πτώση θερμοκρασίας όταν η κρυσταλλική ράβδος εξέρχεται από τη λιωμένη κατάσταση, διασφαλίζοντας έτσι τη συνολική υψηλή ποιότητα του κρυστάλλου.

Αφού ολοκληρωθεί το άμεσο τράβηγμα του μονοκρυστάλλου, λαμβάνεται η κρυσταλλική ράβδος πρώτης ύλης της γκοφρέτας. Κόβοντας την κρυστάλλινη ράβδο, προκύπτει η πιο πρωτότυπη γκοφρέτα. Ωστόσο, η γκοφρέτα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας αυτήν τη στιγμή. Προκειμένου να ληφθούν χρησιμοποιήσιμα πλακίδια, απαιτούνται ορισμένες πολύπλοκες επακόλουθες εργασίες όπως γυάλισμα, καθαρισμός, εναπόθεση λεπτής μεμβράνης, ανόπτηση κ.λπ.

Το Semicorex προσφέρει υψηλή ποιότηταγκοφρέτες ημιαγωγών. Εάν έχετε οποιαδήποτε απορία ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com