Чохральский әдісі

Вафлиполикристалды және таза қоспасыз ішкі материалдардан жасалған кристалды өзектерден кесілген. Балқу және қайта кристалдану арқылы поликристалды материалды монокристалдарға айналдыру процесі кристалдық өсу деп аталады. Қазіргі уақытта бұл процесте екі негізгі әдіс қолданылады: Чохральский әдісі және аймақтық балқыту әдісі. Бұлардың ішінде Чохральский әдісі (көбінесе CZ әдісі деп аталады) балқымалардан монокристалдарды өсіру үшін ең маңызды болып табылады. Шын мәнінде, монокристалды кремнийдің 85% -дан астамы Чохральский әдісімен өндіріледі.

Чохральский әдісі жоғары тазалықтағы поликристалды кремний материалдарын жоғары вакуумда немесе инертті газ атмосферасында сұйық күйге дейін қыздыруды және балқытуды, содан кейін монокристалды кремнийді қалыптастыру үшін қайта кристалдануды қамтиды. Бұл процеске қажетті жабдыққа пеш корпусынан, механикалық беріліс жүйесінен, температураны реттеу жүйесінен және газ тасымалдау жүйесінен тұратын Чохральский монокристалды пеші кіреді. Пештің конструкциясы температураның біркелкі таралуын және жылуды тиімді таратуды қамтамасыз етеді. Механикалық беріліс жүйесі тигель мен тұқымдық кристалдың қозғалысын басқарады, ал жылыту жүйесі полисилицийді жоғары жиілікті катушка немесе қарсылық қыздырғыш арқылы ерітеді. Газ тасымалдау жүйесі вакуум құруға және кремний ерітіндісінің тотығуына жол бермеу үшін камераны инертті газбен толтыруға жауапты, қажетті вакуум деңгейі 5 Торр төмен және инертті газ тазалығы кемінде 99,9999%.

Кристалды таяқшаның тазалығы өте маңызды, өйткені ол алынған пластинаның сапасына айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан монокристалдардың өсуі кезінде жоғары тазалықты сақтау өте маңызды.

Кристаллдың өсуі кремний құймаларын өсіру үшін бастапқы тұқымдық кристал ретінде белгілі бір кристалдық бағдары бар монокристалды кремнийді пайдалануды қамтиды. Алынған кремний құймасы тұқымдық кристалдың құрылымдық сипаттамаларын (кристалдық бағдар) «мұра» алады. Балқытылған кремнийдің тұқымдық кристалдың кристалдық құрылымына дәл сәйкес келуін және бірте-бірте үлкен бір кристалды кремний құймасына дейін кеңеюін қамтамасыз ету үшін балқытылған кремний мен бір кристалды кремний тұқымының кристалдары арасындағы байланыс интерфейсіндегі жағдайларды қатаң бақылау керек. Бұл процесті Czochralski (CZ) монокристалды өсіру пеші қамтамасыз етеді.

CZ әдісі арқылы монокристалды кремнийді өсірудің негізгі қадамдары келесідей:

Дайындық кезеңі:

1. Тазалығы жоғары поликристалды кремнийден бастаңыз, содан кейін оны фтор қышқылы мен азот қышқылының аралас ерітіндісімен ұсақтап, тазалаңыз.

2. Тұқымдық кристалды жылтыратыңыз, оның бағыты монокристалды кремнийдің қажетті өсу бағытына сәйкес келуіне және оның ақаулары жоқтығына көз жеткізіңіз. Кез келген кемшіліктер өсіп келе жатқан кристалдан «мұра» болады.

3. Өсіп келе жатқан кристалдың өткізгіштік түрін (N-типті немесе P-типті) бақылау үшін тигельге қосылатын қоспаларды таңдаңыз.

4. Барлық тазартылған материалдарды бейтарап болғанша тазалығы жоғары ионсыздандырылған сумен шайыңыз, содан кейін оларды құрғатыңыз.

Пешті жүктеу:

1. Ұсақталған полисилицийді кварц тигельіне салыңыз, тұқымдық кристалды бекітіңіз, оны жабыңыз, пешті эвакуациялаңыз және оны инертті газбен толтырыңыз.

Полисилицийді қыздыру және балқыту:

1. Инертті газбен толтырғаннан кейін полисилицийді тигельде әдетте шамамен 1420°C температурада қыздырыңыз және ерітіңіз.

Өсу кезеңі:

1. Бұл кезең «себу» деп аталады. Тұқымның кристалы сұйықтық бетінен бірнеше миллиметр жоғары орналасуы үшін температураны 1420°C-тан сәл төмен түсіріңіз.

2. Балқытылған кремний мен тұқым кристалы арасындағы термиялық тепе-теңдікке жету үшін тұқымдық кристалды шамамен 2-3 минут алдын ала қыздырыңыз.

3. Алдын ала қыздырғаннан кейін себу процесін аяқтау үшін тұқым кристалын балқытылған кремний бетімен жанастырыңыз.

Мойынның пайда болу кезеңі:

1. Тұқым себу қадамынан кейін, тұқым кристалы айнала бастағанда және баяу жоғары қарай тартылған кезде температураны біртіндеп арттырыңыз, диаметрі шамамен 0,5-0,7 см, бастапқы тұқымдық кристалдан кішірек шағын монокристалды қалыптастырыңыз.

2. Осы мойындық кезеңдегі негізгі мақсат тұқым кристалында бар кез келген ақауларды, сондай-ақ себу процесі кезінде температура ауытқуларынан туындауы мүмкін кез келген жаңа ақауларды жою болып табылады. Бұл кезеңде тарту жылдамдығы салыстырмалы түрде жылдам болса да, шамадан тыс жылдам жұмысты болдырмау үшін оны тиісті шектерде ұстау керек.

Иық көтеру кезеңі:

1. Мойындау аяқталғаннан кейін кристалдың қажетті диаметрге біртіндеп жетуі үшін тарту жылдамдығын азайтып, температураны азайтыңыз.

2. Біркелкі және тұрақты кристалдық өсуді қамтамасыз ету үшін осы иықпен көтеру процесі кезінде температура мен тарту жылдамдығын мұқият бақылау қажет.

Бірдей диаметрлі өсу кезеңі:

1. Иықтандыру процесі аяқталуға жақын болғандықтан, диаметрдің біркелкі өсуін қамтамасыз ету үшін температураны баяу арттырыңыз және тұрақтаңыз.

2. Бұл кезең монокристалдың біркелкілігі мен дәйектілігіне кепілдік беру үшін тарту жылдамдығы мен температурасын қатаң бақылауды талап етеді.

Аяқтау кезеңі:

1. Монокристалды өсу аяқталуға жақындаған сайын, кристалды өзекшенің диаметрін бір нүктеге дейін бірте-бірте тарылту үшін температураны қалыпты түрде көтеріп, тарту жылдамдығын жылдамдатыңыз.

2. Бұл тарылту кристалдық өзек балқыған күйден шыққан кезде температураның күрт төмендеуінен туындауы мүмкін ақаулардың алдын алуға көмектеседі, осылайша кристалдың жалпы жоғары сапасын қамтамасыз етеді.

Монокристалды тікелей тарту аяқталғаннан кейін вафлидің шикізат кристалды өзегі алынады. Кристалл таяқшасын кесу арқылы ең түпнұсқа вафли алынады. Дегенмен, вафельді дәл қазір пайдалану мүмкін емес. Қолданылатын пластиналарды алу үшін жылтырату, тазалау, жұқа қабықшаны тұндыру, күйдіру және т.б. сияқты күрделі кейінгі операциялар қажет.

Semicorex жоғары сапаны ұсынадыжартылай өткізгіш пластиналар. Егер сізде қандай да бір сұрақтар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com