Монокристалды кремний өндірісі

Монокристалды кремнийауқымды интегралдық схемаларды, чиптерді және күн батареяларын өндіруде қолданылатын іргелі материал болып табылады. Жартылай өткізгіш құрылғылардың дәстүрлі негізі ретінде кремний негізіндегі чиптер қазіргі заманғы электрониканың ірге тасы болып қала береді. -ның өсуімонокристалды кремний, әсіресе балқытылған күйде, электроника және фотоэлектрлік электр энергиясы сияқты салалардың қатаң талаптарын қанағаттандыратын жоғары сапалы, ақаусыз кристалдарды қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Балқытылған күйден монокристалдарды өсіру үшін бірнеше әдістер қолданылады, олардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары мен арнайы қолданбалары бар. Монокристалды кремний өндірісінде қолданылатын үш негізгі әдіс: Чохральский (CZ) әдісі, Киропулос әдісі және қалқымалы аймақ (FZ) әдісі.

1. Чохральский әдісі (CZ)

Цочральский әдісі - өсіруде кеңінен қолданылатын процестердің бірімонокристалды кремнийбалқытылған күйден. Бұл әдіс бақыланатын температура жағдайында кремний балқымасынан тұқымдық кристалды айналдыруды және тартуды қамтиды. Тұқымдық кристал бірте-бірте көтерілгенде, ол балқымадан кремний атомдарын тартып алады, олар тұқымдық кристалдың бағытына сәйкес келетін бір кристалдық құрылымға орналасады.

Чохральский әдісінің артықшылықтары:

Жоғары сапалы кристалдар: Чохральски әдісі жоғары сапалы кристалдардың жылдам өсуіне мүмкіндік береді. Оңтайлы кристалдың өсуін қамтамасыз ету үшін нақты уақыт режимінде реттеуге мүмкіндік беретін процесті үздіксіз бақылауға болады.

Төмен кернеу және минималды ақаулар: өсу процесінде кристал тигельмен тікелей байланыста болмайды, ішкі кернеуді азайтады және тигель қабырғаларында қажетсіз ядролардың пайда болуын болдырмайды.

Реттелетін ақау тығыздығы: өсу параметрлерін дәл баптау арқылы кристалдағы дислокация тығыздығын азайтуға болады, нәтижесінде өте толық және біркелкі кристалдар пайда болады.

Цочральский әдісінің негізгі түрі белгілі бір шектеулерді шешу үшін, әсіресе кристалл өлшеміне қатысты уақыт өте өзгертілді. Дәстүрлі CZ әдістері әдетте диаметрі шамамен 51-ден 76 мм-ге дейінгі кристалдарды өндірумен шектеледі. Бұл шектеуді жеңу және үлкенірек кристалдарды өсіру үшін сұйық инкапсуляцияланған Чехральски (LEC) әдісі және басқарылатын қалып әдісі сияқты бірнеше озық әдістер әзірленді.

Сұйық инкапсуляцияланған Чохральский (LEC) әдісі: Бұл түрлендірілген әдіс ұшқыш III-V қосылыс жартылай өткізгіш кристалдарын өсіру үшін әзірленген. Сұйық инкапсуляция өсу процесі кезінде ұшпа элементтерді басқаруға көмектеседі, бұл жоғары сапалы қосынды кристалдарға мүмкіндік береді.

Бағытталған қалып әдісі: Бұл әдіс бірнеше артықшылықтарды ұсынады, соның ішінде жылдам өсу жылдамдығы және кристалл өлшемдерін дәл бақылау. Ол энергияны үнемдейтін, үнемді және үлкен, күрделі пішінді монокристалды құрылымдарды шығаруға қабілетті.

2. Киропулос әдісі

Czochralski әдісіне ұқсас Киропулос әдісі - өсірудің тағы бір әдісімонокристалды кремний. Дегенмен, Киропулос әдісі кристалдардың өсуіне қол жеткізу үшін температураны дәл бақылауға негізделген. Процесс балқымада тұқымдық кристалдың пайда болуымен басталады және температура біртіндеп төмендетіліп, кристалдың өсуіне мүмкіндік береді.

Киропулос әдісінің артықшылықтары:

Үлкенірек кристалдар: Киропулос әдісінің негізгі артықшылықтарының бірі оның үлкенірек монокристалды кремний кристалдарын шығару мүмкіндігі болып табылады. Бұл әдіс диаметрі 100 мм-ден асатын кристалдарды өсіре алады, бұл үлкен кристалдарды қажет ететін қолданбалар үшін қолайлы таңдау жасайды.

Жылдам өсу: Киропулос әдісі басқа әдістермен салыстырғанда салыстырмалы түрде жылдам кристалдық өсу жылдамдығымен танымал.

Төмен кернеу және ақаулар: өсу процесі төмен ішкі кернеумен және аз ақаулармен сипатталады, нәтижесінде жоғары сапалы кристалдар пайда болады.

Бағытталған кристалдық өсу: Киропулос әдісі белгілі бір электронды қолданбалар үшін тиімді болып табылатын бағытталған тураланған кристалдардың бақыланатын өсуіне мүмкіндік береді.

Киропулос әдісін қолданатын жоғары сапалы кристалдарға қол жеткізу үшін екі маңызды параметрді мұқият басқару керек: температура градиенті және кристалдың өсу бағыты. Бұл параметрлерді дұрыс бақылау ақаусыз, ірі монокристалды кремний кристалдарының түзілуін қамтамасыз етеді.

3. Float Zone (FZ) әдісі

Float Zone (FZ) әдісі, Czochralski және Kyropoulos әдістеріне қарағанда, балқытылған кремнийді ұстау үшін тигельге сүйенбейді. Оның орнына, бұл әдіс кремнийді тазарту және кристалдарды өсіру үшін аймақтарды балқыту және бөлу принципін пайдаланады. Процесс кремний таяқшасының локализацияланған қыздыру аймағына ұшырауын қамтиды, ол өзек бойымен қозғалады, бұл кремнийдің еріп, содан кейін аймақ ілгерілеген сайын кристалды түрде қатып қалуына әкеледі. Бұл әдісті көлденең немесе тігінен орындауға болады, тік конфигурация жиірек және қалқымалы аймақ әдісі деп аталады.

FZ әдісі бастапқыда еріген заттардың сегрегация принципін қолдана отырып, материалдарды тазарту үшін жасалған. Бұл әдіс өте төмен қоспалары бар ультра таза кремний шығара алады, бұл оны тазалығы жоғары материалдар қажет болатын жартылай өткізгіш қолданбалар үшін өте қолайлы етеді.

Float Zone әдісінің артықшылықтары:

Жоғары тазалық: кремний балқымасы тигельмен байланыста болмағандықтан, Float Zone әдісі ластануды айтарлықтай азайтады, нәтижесінде ультра таза кремний кристалдары пайда болады.

Тигельдің жанасуы жоқ: Тигельмен жанасудың болмауы кристалдың контейнер материалы енгізген қоспалардан таза екенін білдіреді, бұл жоғары тазалықтағы қолданбалар үшін өте маңызды.

Бағытты қатаю: Float Zone әдісі қатаю процесін дәл бақылауға мүмкіндік береді, ең аз ақаулары бар жоғары сапалы кристалдардың түзілуін қамтамасыз етеді.

Қорытынды

Монокристалды кремнийӨндіріс жартылай өткізгіш және күн батареялары өнеркәсібінде қолданылатын жоғары сапалы материалдарды өндіру үшін маңызды процесс болып табылады. Czochralski, Kyropoulos және Float Zone әдістерінің әрқайсысы кристалл өлшемі, тазалық және өсу жылдамдығы сияқты қолданбаның нақты талаптарына байланысты бірегей артықшылықтарды ұсынады. Технология ілгерілеуді жалғастырған сайын, кристалды өсіру әдістерін жақсарту әртүрлі жоғары технологиялық салалардағы кремний негізіндегі құрылғылардың өнімділігін одан әрі арттырады.

---

Semicorex жоғары сапаны ұсынадыграфит бөліктерікристалдардың өсу процесі үшін. Егер сізде қандай да бір сұрақтарыңыз болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com