Nồi thạch anh để kéo đơn tinh thể silicon

Nồi thạch anh Semicorex để kéo tinh thể đơn silicon là thành phần cốt lõi trong chế tạo tấm wafer silicon. Giai đoạn chuẩn bị đơn tinh thể xác định các thông số kỹ thuật, chẳng hạn như đường kính, hướng tinh thể, loại pha tạp, phạm vi điện trở suất và phân bố, nồng độ oxy và carbon, tuổi thọ hạt tải điện thiểu số và khuyết tật mạng tinh thể của silicon. Nó đòi hỏi các khuyết tật vi mô, nồng độ oxy, tạp chất kim loại và độ đồng đều của nồng độ chất mang đều phải được kiểm soát trong một phạm vi nhất định.

Trong quá trình tăng trưởng đơn tinh thể Czochralski, Nồi thạch anh để kéo tinh thể đơn silicon cần chịu được nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của silicon (1420oC). Nồi nấu kim loại thạch anh chủ yếu trong mờ và bao gồm nhiều lớp.

Lớp ngoài là vùng có mật độ bong bóng cao, gọi là lớp hỗn hợp bong bóng; lớp bên trong là lớp trong suốt 3-5mm, gọi là lớp suy giảm bong bóng. Sự hiện diện của lớp suy giảm bong bóng làm giảm mật độ của vùng tiếp xúc giữa nồi nấu kim loại và dung dịch, do đó cải thiện sự phát triển của đơn tinh thể.

Do lớp bên trong của nồi nấu kim loại thạch anh tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng Silicon nên nó sẽ liên tục hòa tan thành Silicon, và bong bóng siêu nhỏ trong lớp trong suốt của nồi nấu kim loại sẽ lớn lên và nứt ra và giải phóng các hạt thạch anh và bong bóng siêu nhỏ. Các tạp chất này sau đó chảy qua toàn bộ silicon nóng chảy, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình kết tinh và chất lượng của đơn tinh thể silicon.

Nồi thạch anhLớp ngoài là vùng có mật độ bong bóng cao, gọi là lớp hỗn hợp bong bóng; lớp bên trong là lớp trong suốt 3-5mm, gọi là lớp suy giảm bong bóng. Sự hiện diện của lớp suy giảm bong bóng làm giảm mật độ của vùng tiếp xúc giữa nồi nấu kim loại và dung dịch, do đó cải thiện sự phát triển của đơn tinh thể.

Tạp chất: Tạp chất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và năng suất của các tinh thể đơn lẻ. Vì vậy hàm lượng tạp chất trongthạch anhnồi nấu kim loại tiếp xúc trực tiếp với silicon tan chảy là rất quan trọng. Tạp chất quá nhiều trong chén nung thường dẫn đến sự kết tinh trong chén nung thạch anh (tích tụ cục bộ các ion tạp chất dẫn đến giảm độ nhớt). Nếu quá trình kết tinh xảy ra gần bề mặt bên trong, lớp kết tinh cục bộ quá dày sẽ dễ bị bong tróc, ngăn cản sự phát triển thêm của đơn tinh thể; nếu lớp kết tinh dày hình thành trên thành ngoài, có thể xảy ra hiện tượng phồng ở đáy hoặc bị cong; nếu sự kết tinh xuyên qua thân nồi nấu có thể dễ dàng dẫn đến hàng loạt hậu quả nghiêm trọng như rò rỉ silicon.

Bong bóng: Bản thân cát thạch anh có độ tinh khiết cao có chứa tạp chất khí-lỏng. Trong quá trình kéo tinh thể, bề mặt bên trong của nồi nấu kim loại tiếp xúc với silicon tan chảy liên tục hòa tan vào silicon tan chảy.  Các bong bóng vi mô trong lớp trong suốt liên tục phát triển và các bong bóng gần bề mặt trong cùng nhất vỡ ra, giải phóng các vi hạt thạch anh và bong bóng vi mô vào silicon tan chảy. Các tạp chất trong các hạt vi mô và bong bóng vi mô này được mang theo trong toàn bộ quá trình nấu chảy silicon, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình kết tinh của silicon (tỷ lệ hiệu suất, tốc độ kết tinh, thời gian gia nhiệt, chi phí xử lý trực tiếp, v.v.) và chất lượng của silicon đơn tinh thể (tấm xốp đục lỗ, chip đen, v.v.).