Termelés szilícium egykristályok által Czochralski eljárás növekvő növény
Előállítása egykristály szilícium elsősorban végzi Czochralski módszerrel (legfeljebb 80-90% -át elektronikai ipar), és kisebb mértékben az úszó zóna olvadás.
Czochralski módszer
Az az elképzelés, az előállítására szolgáló eljárás kristályok által Czochralski egykristály növekedés annak köszönhető, hogy az átmenet az atomok a folyékony fázisban vagy gáz halmazállapotú anyag a szilárd fázisban az interfészen (ábra. 2.1.1).
poliszilíciumot naperőmű
Ami a szilícium, ezt a folyamatot lehet leírni, mint egy egykomponensű rendszer rostovaja folyadék - szilárd anyag.
A növekedési ráta V határozza meg az oldalak száma a felületen a növekvő kristályt felerősítésére atomok származó folyékony fázis, és az átviteli jellemzők a határfelületen.
Telepítés növekvő monokristályos szilícium
Szerelési (ábra. 2.2.1) az alábbi egységek
· Sütő. amely tartalmaz egy tégelybe (8), a tartályt, hogy támogassa a tégelyt (14), egy fűtőtest (15), az áramforrás (12), a magas hőmérsékletű zóna a kamra (6) és a szigetelés (3, 16);
· Crystal húzómechanizmusokkal. amely tartalmaz egy rudat, és egy mag (5), egy vetőmag rotációs mechanizmust (1) és annak befogószerkezet, a forgó készülék és felemeli a tégelyt (11);
· Szabályozására szolgáló eszköz, az összetétele a légkör (4 - gázbevezető, 9 - kipufogó, 10 - vákuumszivattyú);
· Vezérlőegység. amely egy mikroprocesszor, egy hőmérséklet-érzékelőt, és az átmérője a növekvő öntvényből (13, 19) és a beviteli eszközök;
¾ a kiegészítő eszközöket. nézõablakot - 17, burkolat - 2.
Ábra. 2.2.1Ustanovka növekszik Czochralski módszer
a technológiai folyamat
A mag kiváló minőségű egykristály esik a szilícium olvadékban, és egyszerre elforgatjuk (ábra. 2.3.1). Előállítása olvadt poliszilícium zajlik egy tégelyben inert atmoszférában (argon ritkítás-
104 Pa.) A hőmérsékletet némileg meghaladó szilícium olvadáspontja T = 1,415 ° C-on A tégelyt forog ellentétes irányban, hogy a forgása az egykristály a olvadékkeverési és minimálisra csökkenti a inhomogenitása a hőmérséklet-eloszlás. Termesztés vákuumban lehetővé teszi részleges tisztítása, a szilícium-olvadékot illékony szennyeződéseket párolgás miatt, valamint csökkenti a képződését a belső falán a kemence szilícium-monoxid por plakkpenetrációs be az olvadékba, amely ahhoz vezet, hogy a hibák keletkezését a kristály, és zavarhatja a egykristálynövesztés.
Elején a egykristály növekedési folyamat, része a mag kristály megolvad eltávolítani régióiban nagyobb sűrűségű és a mechanikai behatásoktól hibák. Aztán van egy fokozatos meghúzásával az egykristály az olvadékból.
A szilícium egykristály a Czochralski módszert dolgoztunk, és széles körben használják a nagy teljesítményű automatizált berendezések, amelyek reprodukálható előállítását diszlokáció-mentes egykristályok, átmérője 200 - 300 mm. A növekvő terhelésnél, és az átmérője a kristályok az előállításukra költség csökken. Azonban, az olvadékok nagy tömegű (60-120 kg) bonyolítja az a jellege konvektív áramok, amely létrehozza további nehézségekkel, hogy a szükséges anyagi tulajdonságok. Továbbá, ha nagy tömegek olvadt költségcsökkentés elhanyagolhatóvá válik miatt a magas költségek a kvarc tégelybe, és a kristály növekedési ráta csökkenése miatt nehéz hőelvonás kristályosodási. Ebben a tekintetben, hogy tovább javítsák a folyamat teljesítményének és mennyiségének csökkentésére az olvadék, amelyből a kristály növekedés, intenzív fejlesztése berendezése félig folyamatos termesztés. Az ilyen létesítmények készül több folyamatos, vagy szakaszos szilícium betöltve a tégelybe a kemence lehűtése nélkül, például etetés az olvadt folyékony fázis egy másik tégelyt, amely viszont szintén periodikusan vagy folyamatosan tápláljuk szilárd fázisban. Ez a módosítás lehetővé teszi a Czochralski módszer, hogy csökkentse a költségeit növesztett több tíz százalékkal. Ezen túlmenően, a termesztés a megolvad egy kicsi és állandó térfogatú végezhető. Ez megkönnyíti a kiigazítás és optimalizálása a konvektív áramlások az olvadék és szegregáció kiküszöböli inhomogenitása kristály okozta térfogatváltozás közben az olvadék a növekedés.
A módszer a lebegő zónát olvadáspontú
Növekvő a szilícium kristály a lebegő zóna módszer (BZP) alapján végezzük egymenetes induktort (típus „fűzőlyuk”) tartalmaz, amelynek belső átmérője kisebb, mint az átmérője a polikristályos rúd kiindulási és a kristály (ábra. 2.4.1). Minden modern zóna olvadási rendszerek használata a stacionárius helyzetben az induktor, és egy polikristályos rudat és egy növekvő egykristály mozgatjuk. A üteme kristálynövekedés által BZP kétszerese a Czochralski módszerrel, a magasabb hőmérséklet-gradiensek.
Technikai nehézségek miatt nőtt a BZP szilícium kristályok (átmérő csökken 150 mm) átmérőjű inferior kapott kristályok a Czochralski módszerrel. Amikor lebegő zónát olvadási adalékolás a növesztett kristály általában úgy végezzük el a gázfázisból történő injektálással a hordozó gáz (argon) gáz vegyületek dópoló anyag. Így a fajlagos ellenállása a kristályok széles határok között változhat, elérve 200 ohm · cm. Amikor növekvő egykristályok vákuumban, hogy egy nagyon nagy impedanciájú - akár 3 x 104 ohm · cm. Ahhoz, hogy az ilyen anyagot nem használják a vágás vagy nagyoló rúd polikristályos szilícium a szennyezés elkerülése érdekében. Maradék donorok, az oxigén, a szén, és nehézfémeket eltávolítottuk a szilikon rúd ötszörös sávban tisztítás vákuumban. Hátrányai az eljárás tárgya BZP jelentős heterogenitást sugárirányú ellenállás eloszlása (20-30%) a kristályok, amelyek alkalmazásával lehet csökkenteni transzmutáció dopping.
Szilícium egykristályok kaptuk BZP alkotják mintegy 10% -a az összes előállított monokristályos szilícium, és főleg gyártására diszkrét eszközök, különösen nagy teljesítményű tirisztorok.
2 - tekercselés fűtő
3 - monokristályos szilícium
4 - oltókristályokat
6 - megolvadt zóna
7 - A rúd polikristályos szilícium
Ábra. 2.4.1Metod lebegő zónát olvadáspontú
Táblázat 2.4.1 mutatja összehasonlító jellemzői és Czochralski módszerek BZP.