Кварцов тигел за издърпване на силиконови монокристали

Semicorex Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling е основният компонент в производството на силициеви пластини. Етапът на подготовка на единичен кристал определя технически параметри, като диаметър, ориентация на кристала, тип допинг, обхват и разпределение на съпротивлението, концентрация на кислород и въглерод, живот на малцинствения носител и дефекти на решетката на силиция. Това изисква микродефектите, концентрацията на кислород, металните примеси и еднородността на концентрацията на носителя да бъдат контролирани в определен диапазон.

В процеса на монокристален растеж на Чохралски, кварцовият тигел за изтегляне на монокристал от силиций трябва да издържа на температури, по-високи от точката на топене на силиция (1420 ℃). Кварцовият тигел е предимно полупрозрачен и се състои от множество слоеве.

Външният слой е област с висока плътност на мехурчетата, наречена мехурчест композитен слой; вътрешният слой е 3-5 mm прозрачен слой, наречен слой за изчерпване на мехурчетата. Наличието на изчерпващ мехурчетата слой намалява плътността на контактната зона тигел-разтвор, като по този начин подобрява растежа на монокристала.

Тъй като вътрешният слой на кварцовия тигел контактува директно със силиконовата течност, той непрекъснато ще се разтваря в силиций и микробалонът в прозрачния слой на тигела ще нарасне, за да се напука и да освободи кварцовите частици и микро мехурчетата. След това тези примеси преминават през цялата стопилка на силиций, пряко влияят върху кристализацията и качеството на монокристала на силиций.

Кварцов тигелза Silicon Single Crystal Pulling контактува директно със силициевата течност, така че примесите и мехурчетата, които не се контролират ефективно в производствения процес, това очевидно ще повлияе на резултатите от издърпването на кристали, дори ще доведе до невъзможност за издърпване на кристали и разваляне/отпадък на материала. Тъй като монокристалните силициеви пластини изискват висока чистота и цената на процеса на издърпване на единичен кристал е висока, има високи изисквания към кварцовия тигел за силициево изтегляне на единични кристали по отношение на чистота, производителност на мехурчета и стабилност на качеството.

Примеси: Примесите пряко влияят върху производителността и добива на единични кристали. Следователно съдържанието на примеси вкварцтигелът, който е в пряк контакт със силициевата стопилка, е от решаващо значение. Прекомерните примеси в тигела често водят до кристализация в кварцовия тигел (локално натрупване на йони на примеси, което води до намален вискозитет). Ако кристализацията настъпи близо до вътрешната повърхност, прекомерно дебел локален кристализационен слой е склонен към отлепване, предотвратявайки по-нататъшен монокристален растеж; ако върху външната стена се образува дебел кристализационен слой, има вероятност да се получи издуване на дъното или кривина; ако кристализацията проникне в тялото на тигела, това може лесно да доведе до серия от сериозни последствия като изтичане на силиций.

Мехурчета: Самият кварцов пясък с висока чистота съдържа газово-течни включвания. По време на процеса на издърпване на кристала вътрешната повърхност на тигела в контакт със силициевата стопилка непрекъснато се разтваря в силициевата стопилка.  Микромехурчетата в прозрачния слой непрекъснато растат и мехурчетата, които са най-близо до най-вътрешната повърхност, се разкъсват, освобождавайки кварцови микрочастици и микромехурчета в силициевата стопилка. Примесите в тези микрочастици и микромехурчета се пренасят през цялата силициева стопилка, като пряко влияят върху кристализацията на силиций (коефициент на добив, скорост на кристализация, време за нагряване, преки разходи за обработка и т.н.) и качеството на монокристалния силиций (перфорирани пластини, черни чипове и т.н.).