현재 실리콘 재료는 반도체 및 태양 에너지 분야에서 여전히 중요한 위치를 차지하고 있습니다. 과학 기술의 발전으로 집적 회로 및 태양 전지의 생산 공정은 실리콘 재료에 대한 새로운 요구 사항을 제시했습니다. 대구경 및 고품질 실리콘 단결정의 성장 기술은 반도체 재료 및 태양 에너지 분야의 연구 개발 핫스팟이되었습니다. 실리콘 단결정의 직경이 증가하면 공급량이 증가하고 그에 따라 도가니 직경과 열장 크기도 증가하여 필연적으로 용융물의 열 대류가 심화됩니다. 결정이 전통적인 초크랄스키법으로 성장될 때, 용융물은 맴돌이 전류가 발생하기 쉽고, 고체-액체 계면의 형태, 온도 구배 및 산소 농도 분포의 균일성이 제어하기 어렵고 달성하기 어렵습니다. 점 결함의 균형. Czochralski 성장 단결정에 자기장을 가하면 열 대류를 효과적으로 억제하고 불순물 함량을 고르게 분포시키며 결정 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.PAM-XIAMEN은 자기 초크랄스키(MCZ) 실리콘 웨이퍼를 공급할 수 있습니다. MCZ 실리콘 웨이퍼에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.https://www.powerwaywafer.com/pam-xiamen-offers-mcz-silicon-ingot-and-silicon-wafer.html.
1. 자기 초크랄스키 방법
자기장의 방향이 성장축에 평행하거나 수직인지 여부에 따라 해당하는 세로 자기장 방법과 가로 자기장 방법이 있습니다. 이 두 자기장의 고유한 단점을 극복하기 위해 첨두 자기장과 같은 다양한 불균일하게 분포된 자기장도 개발되었다. 자기 초크랄스키 방법은 다음과 같습니다.
1.1 횡자기장법
단결정로는 횡방향 자기장의 두 자극 사이에 배열되고 자기장선은 단결정로에서 실리콘 단결정 용융물을 횡단하기 위해 평행합니다. 즉 자기장선은 반경 방향과 평행합니다. 단결정의 및 자기장 라인은 자성을 형성하기 위해 로 본체를 통과합니다. 그림 1과 같이 가로 자기장이 형성됩니다. 가로 자기장은 결정의 산소 함량과 오염을 줄일 수 있음을 발견했습니다. 더 큰 용융물에서 결정이 성장하는 동안 도가니의 불순물로 인해 발생합니다.
그림 1 횡 자기장의 개략도
횡방향 자기장(수평 자기장) 시스템에서는 자기장 방향과 수직인 축 방향의 용융물 대류가 억제되는 반면 자기장 방향과 평행한 용융물 대류는 영향을 받지 않습니다. 초크랄스키에 가해진 횡방향 자기장은 일반적인 초크랄스키 방법보다 산소 함량이 낮고 방사형 균일도가 우수한 실리콘 단결정을 얻을 수 있지만 용융 표면의 마랑고니 대류를 억제할 수는 없습니다.
1.2 세로 자기장 방법
단결정로의 노실 외부에 솔레노이드를 권취함으로써, 횡자계보다 저렴한 비용으로 종자계(수직자계)를 형성할 수 있다. 개략도는 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 세로 방향 자기장의 개략도
100mT 축 자기장이 3.5kg 용융에서 성장한 단결정 실리콘에서 산소와 인의 방사형 분포에 미치는 영향이 보고되었으며, 산소 함량은 축 방향으로 증가하는 반면 방사형 저항 균일성은 감소하는 것으로 나타났습니다. . 축 방향의 저항 균일도가 증가하고 결정의 가장자리에서 회전 무늬가 증가합니다.
세로 자기장에서는 방사형 용융 대류가 억제되지만 축 방향 용융 대류는 영향을 받지 않습니다. 석영 도가니의 바닥에서 결정/용융 실리콘 계면으로 직접적인 산소 수송이 있어 결정의 산소 함량을 제어하기 어렵습니다. 세로 자기 Czochralski 기술로 성장한 결정에서 도펀트의 방사형 분포는 더 불균일하고 산소 함량은 자기장이 없는 것보다 높습니다. 또한 결정/융합 실리콘 계면에서 용융 대류가 억제됩니다.
1.3 커스프 자기장법
위의 2개의 Czochralski 자기장의 한계를 극복하기 위해 다양한 불균일한 자기장이 개발되었으며 그 중 하나가 첨두 자기장(그림 3 참조)입니다. 이 자기장 시스템은 수정과 동축인 두 세트의 평행한 초전도 코일로 구성됩니다. 두 개의 코일은 반대 방향으로 전류를 전달하여 두 세트의 코일 중간에 대칭적으로 분포된 자기장을 형성하여 실리콘 단결정의 성장 동안 고체-액체 계면이 대칭 평면에 위치하도록 합니다. 코일의 두 세트 사이. 대형 단결정 자성 초크랄스키로에 예각 자기장 장비를 설치하는 것은 비교적 간단합니다. 이론과 실험 모두 낮은 자기장에서 산소 함량이 급격히 감소한다는 것을 보여줍니다.
그림 3 Cusp 자기장의 개략도
첨두 자기장을 사용하는 자기 초크랄스키 성장 시스템에서 수정/융합 실리콘 계면은 두 코일 권선에 의해 생성된 대칭적으로 분포된 자기장의 대칭 평면에 있습니다. 따라서 자성 초크랄스키 결정 성장 과정에서 결정/용융 실리콘 계면의 자기장 강도가 매우 작고 결정 회전에 의한 강제 대류에 대한 억제 효과가 작고 경계층의 두께가 고체-액체 인터페이스는 그에 따라 작습니다.
첨두 자기장의 분포 특성은 석영 도가니 내부 표면 근처의 자기장 강도가 석영 도가니 표면에 수직이므로 도가니 벽 근처의 열 대류가 감소하고 경계층과 두께가 석영 도가니 벽 근처의 용융 실리콘이 증가합니다. 도가니의 부식 속도가 감소합니다. 도가니의 용융 실리콘은 일반적으로 강한 자기장 아래 있고 도가니의 용융 대류 강도가 감소하고 석영 도가니 바닥에서 결정 계면으로 직접적인 산소 수송이 없습니다.
2. 자기 초크랄스키 기술의 장점
CZ 방법과 비교하여 MCZ 방법은 다음과 같은 장점이 있습니다.
1) 산소 농도는 넓은 범위(2-20PPm)에서 제어할 수 있습니다.
2) 산소 및 기타 불순물이 고르게 분포되어 있습니다.
3) 결정 결함의 확률이 낮습니다.
4) 열응력에 의한 뒤틀림이 적다.
3. CZ 및 MCZ 실리콘 웨이퍼의 응용
편평한 견부 팽창 및 높은 인장 속도로 제조된 대형 중/약 도핑된 초크랄스키 실리콘 단결정 웨이퍼는 산소 및 탄소 함량이 낮고 소수 캐리어 수명이 높으며 다양한 집적 회로, 다이오드, 3극관, 녹색 다이오드의 생산에 적합합니다. 에너지 태양 전지 등. 갈륨(Ga) 및 게르마늄(Ge)과 같은 특수 원소를 도핑하여 특수 장치에 필요한 고효율, 내방사선성 및 부식 방지 기능을 갖춘 태양 전지 재료를 생산할 수 있습니다.
그러나 자기 초크랄스키 공정에 의해 성장된 낮은 산소 함량과 높은 저항 균일도를 갖는 실리콘 웨이퍼는 다양한 집적 회로 소자, 다양한 이산 소자 및 저산소 태양 전지용 실리콘 재료의 생산에 적합하다.
대체로 MCZ 실리콘의 응용 프로그램은 CZ 실리콘과 거의 유사하지만 MCZ 실리콘의 성능은 CZ 실리콘보다 우수합니다.
자세한 내용은 이메일로 문의하십시오.victorchan@powerwaywafer.com 과 powerwaymaterial@gmail.com.