Kvartsdigel til Silicium Single Crystal Pulling

Semicorex Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling er kernekomponenten i siliciumwafer-fremstilling. Enkeltkrystalforberedelsesstadiet bestemmer tekniske parametre, såsom diameter, krystalorientering, dopingtype, resistivitetsområde og fordeling, oxygen- og kulstofkoncentration, minoritetsbærerlevetid og gitterdefekter af silicium. Det kræver, at mikrodefekter, oxygenkoncentration, metalurenheder og bærerkoncentrationens ensartethed alle kontrolleres inden for et vist område.

I Czochralski-enkeltkrystal-vækstprocessen skal kvartsdigelen til silicium-enkeltkrystal-træk modstå temperaturer, der er højere end smeltepunktet for silicium (1420 ℃). Kvartsdigelen er for det meste gennemskinnelig og består af flere lag.

Det ydre lag er et område med høj bobletæthed, kaldet boblekompositlaget; det indre lag er et 3-5 mm gennemsigtigt lag, kaldet bobleudtømningslaget. Tilstedeværelsen af ​​bobleudtømningslaget reducerer tætheden af ​​digel-opløsningens kontaktareal og forbedrer derved enkeltkrystalvækst.

Da det indre lag af kvartsdigelen kommer i direkte kontakt med siliciumvæsken, vil det kontinuerligt opløses i silicium, og mikroboblen i det gennemsigtige lag digel vil vokse op til at revne og frigive kvartspartiklerne og mikroboblerne. Disse urenheder flyder derefter gennem hele siliciumsmelten, påvirker direkte krystallisationen og kvaliteten af ​​siliciumenkeltkrystallen.

Kvartsdigelfor Silicon Single Crystal Pulling kommer i direkte kontakt med siliciumvæske, så de urenheder og bobler, som ikke kontrolleres effektivt i produktionsprocessen, vil det naturligvis påvirke resultatet af trækkende krystal, endda føre til manglende krystaltrækning og materialeødelæggelse/spild. Fordi single-crystal silicium wafers kræver høj renhed, og omkostningerne ved en enkelt krystal pulling proces er høje, er der høje krav til Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling med hensyn til renhed, bobleydelse og kvalitetsstabilitet.

Urenheder: Urenheder påvirker direkte ydeevnen og udbyttet af enkeltkrystaller. Derfor er urenhedsindholdet ikvartsdigel, der er i direkte kontakt med siliciumsmelten, er afgørende. For store urenheder i diglen fører ofte til krystallisation i kvartsdigelen (lokal ophobning af urenheder, der fører til reduceret viskositet). Hvis krystallisation forekommer nær den indre overflade, er et for tykt lokalt krystallisationslag tilbøjeligt til at skalle af, hvilket forhindrer yderligere enkeltkrystalvækst; hvis der dannes et tykt krystallisationslag på ydervæggen, vil der sandsynligvis forekomme udbuling i bunden eller krumning; hvis krystallisation trænger ind i digellegemet, kan det let føre til en række alvorlige konsekvenser såsom siliciumlækage.

Bobler: Kvartssand med høj renhed indeholder i sig selv gas-væske indeslutninger. Under krystaltrækningsprocessen opløses den indvendige overflade af digelen i kontakt med siliciumsmelten kontinuerligt i siliciumsmelten.  Mikroboblerne i det transparente lag vokser kontinuerligt, og boblerne tættest på den inderste overflade brister og frigiver kvartsmikropartikler og mikrobobler i siliciumsmelten. Urenhederne i disse mikropartikler og mikrobobler føres gennem hele siliciumsmelten, hvilket direkte påvirker krystallisationen af ​​silicium (udbyttehastighed, krystallisationshastighed, opvarmningstid, direkte forarbejdningsomkostninger osv.) og kvaliteten af ​​enkeltkrystalsilicium (perforerede wafers, sorte spåner osv.).