Kaedah Magnetic Czochralski (MCZ).

Kaedah Magnetic Czochralski (MCZ).

Pada masa ini, bahan silikon masih menempati kedudukan utama dalam bidang semikonduktor dan tenaga solar. Dengan perkembangan sains dan teknologi, proses pengeluaran litar bersepadu dan sel suria telah mengemukakan keperluan baharu untuk bahan silikon. Teknologi pertumbuhan kristal tunggal silikon berdiameter besar dan berkualiti tinggi telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan dan pembangunan dalam bidang bahan semikonduktor dan tenaga suria. Jika diameter kristal tunggal silikon meningkat, jumlah suapan akan meningkat, dan diameter pijar dan saiz medan haba juga akan meningkat dengan sewajarnya, yang pasti akan membawa kepada perolakan haba yang dipergiatkan dalam cair. Apabila kristal ditanam dengan kaedah Czochralski tradisional, leburan terdedah kepada arus pusar, bentuk antara muka pepejal-cecair, kecerunan suhu dan keseragaman pengagihan kepekatan oksigen sukar dikawal, dan sukar untuk dicapai. imbangan kecacatan mata. Penggunaan medan magnet pada kristal tunggal Czochralski yang ditanam boleh menghalang perolakan terma dengan berkesan, menjadikan kandungan kekotoran diagihkan secara sama rata, dan meningkatkan kualiti kristal dengan ketara.PAM-XIAMEN boleh membekalkan wafer silikon Czochralski (MCZ) magnetik. Lebih lanjut mengenai wafer silikon MCZ kami sila rujukhttps://www.powerwaywafer.com/pam-xiamen-offers-mcz-silicon-ingot-and-silicon-wafer.html.

1. Kaedah Czochralski Magnetik

Mengikut sama ada arah medan magnet selari dengan paksi pertumbuhan atau berserenjang dengan paksi pertumbuhan, terdapat kaedah medan magnet longitudinal yang sepadan dan kaedah medan magnet melintang. Untuk mengatasi kelemahan yang wujud dalam kedua-dua medan magnet ini, pelbagai medan magnet yang tidak diedarkan secara seragam, seperti medan magnet cusp, juga telah dibangunkan. Kaedah czochralski magnetik adalah seperti berikut:

1.1 Kaedah Medan Magnet Melintang

Relau kristal tunggal disusun di antara dua kutub magnet medan magnet melintang, dan garisan medan magnet adalah selari untuk melintasi leburan kristal tunggal silikon dalam relau kristal tunggal, iaitu, garis medan magnet selari dengan arah jejari daripada kristal tunggal, dan garisan medan magnet melalui badan relau untuk membentuk magnet Medan magnet melintang terbentuk, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Didapati bahawa medan magnet melintang boleh mengurangkan kandungan oksigen hablur dan pencemaran disebabkan oleh kekotoran dalam pijar semasa pertumbuhan kristal dalam leburan yang lebih besar.

Rajah.1 Gambarajah Skema Medan Czochralski Magnet Melintang

Rajah.1 Gambarajah Skema Medan Magnet Melintang

Dalam sistem medan magnet melintang (medan magnet mendatar), perolakan leburan dalam leburan dalam arah paksi dan berserenjang dengan arah medan magnet ditindas, manakala perolakan leburan selari dengan arah medan magnet tidak terjejas. Medan magnet melintang yang digunakan Czochralski boleh memperoleh kristal tunggal silikon dengan kandungan oksigen yang lebih rendah dan keseragaman jejari yang lebih baik daripada kaedah Czochralski biasa, tetapi ia tidak boleh menghalang perolakan Marangoni pada permukaan cair.

1.2 Kaedah Medan Magnet Membujur

Dengan menggulung solenoid di luar ruang relau relau kristal tunggal, medan magnet membujur (medan magnet menegak) boleh dibentuk pada kos yang lebih rendah daripada medan magnet melintang. Rajah skematik ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah.2 Gambarajah Skema Medan Magnet Membujur

Rajah.2 Gambarajah Skema Medan Magnet Membujur

Dilaporkan bahawa kesan medan magnet paksi 100 mT pada taburan jejari oksigen dan fosforus dalam silikon kristal tunggal yang ditanam daripada leburan 3.5 kg, dan mendapati bahawa kandungan oksigen meningkat dalam arah paksi, manakala keseragaman kerintangan jejarian menurun. . Keseragaman rintangan dalam arah paksi meningkat, dan pinggir putaran meningkat di pinggir kristal.

Dalam medan magnet membujur, perolakan cair jejari ditindas, tetapi perolakan cair paksi tidak terjejas. Terdapat pengangkutan oksigen langsung dari bahagian bawah pijar kuarza ke antara muka kristal/silikon cair, yang sukar untuk mengawal kandungan oksigen dalam kristal. Pengagihan jejari dopan dalam kristal, yang ditanam dengan teknik Czochralski magnet membujur adalah lebih tidak homogen, dan kandungan oksigen lebih tinggi daripada itu tanpa medan magnet; di samping itu, perolakan cair pada antara muka silikon kristal/lebur ditindas.

1.3 Kaedah Medan Magnet Cusp

Untuk mengatasi batasan dua medan magnet Czochralski di atas digunakan, pelbagai medan magnet tidak seragam telah dibangunkan, salah satunya ialah medan magnet cusp (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3). Sistem medan magnet ini terdiri daripada dua set gegelung superkonduktor selari sepaksi dengan kristal. Kedua-dua gegelung itu melepasi arus dalam arah yang bertentangan, membentuk medan magnet "sudut tajam" yang diedarkan secara simetri di tengah-tengah dua set gegelung, supaya antara muka pepejal-cecair semasa pertumbuhan kristal tunggal silikon terletak pada satah simetri. antara dua set gegelung. Ia agak mudah untuk memasang peralatan medan magnet sudut tajam dalam relau Czochralski magnetik kristal tunggal yang besar. Kedua-dua teori dan eksperimen menunjukkan bahawa kandungan oksigen berkurangan dengan cepat pada medan magnet yang rendah.

Rajah.3 Gambarajah Skema Medan Magnet Cusp

Rajah.3 Gambarajah Skema Medan Magnet Cusp

Dalam sistem pertumbuhan Czochralski magnetik menggunakan medan magnet cusp, antara muka silikon kristal/bercantum berada pada satah simetri medan magnet teragih simetri yang dihasilkan oleh dua belitan gegelung. Oleh itu, semasa proses pertumbuhan kristal Czochralski magnetik, kekuatan medan magnet pada antara muka kristal/silikon cair adalah sangat kecil, dan kesan perencatan pada perolakan paksa yang disebabkan oleh putaran kristal adalah kecil, dan ketebalan lapisan sempadan pada antara muka pepejal-cecair adalah sama kecil.

Ciri taburan medan magnet cusp ialah kekuatan medan magnet berhampiran permukaan dalaman pijar kuarza berserenjang dengan permukaan pijar kuarza, jadi perolakan terma berhampiran dinding pijar berkurangan, dan lapisan sempadan dan ketebalan silikon cair berhampiran dinding pijar kuarza ditambah. Kadar kakisan pijar dikurangkan. Silikon cair dalam mangkuk pijar biasanya berada di bawah medan magnet yang kuat, kekuatan perolakan cair dalam mangkuk pijar berkurangan, dan tiada pengangkutan oksigen langsung dari bahagian bawah pijar kuarza ke antara muka kristal.

2. Kelebihan Teknologi Czochralski Magnetik

Berbanding dengan kaedah CZ, kaedah MCZ mempunyai kelebihan berikut:

1) Kepekatan oksigen boleh dikawal dalam julat yang luas (2-20PPm);

2) Oksigen dan kekotoran lain diagihkan sama rata;

3) Kebarangkalian kecacatan kristal adalah kecil;

4) Warpage yang disebabkan oleh tekanan haba adalah kecil.

3. Aplikasi Wafer Silikon CZ dan MCZ

Wafer kristal tunggal silikon Czochralski yang berat/didop ringan bersaiz besar yang disediakan dengan pengembangan bahu rata dan kelajuan tarikan tinggi mempunyai kandungan oksigen dan karbon yang rendah serta hayat pembawa minoriti yang tinggi, dan sesuai untuk pengeluaran pelbagai litar bersepadu, diod, triod, hijau sel solar tenaga, dsb. Unsur-unsur khas seperti galium (Ga) dan germanium (Ge) boleh didop untuk menghasilkan bahan sel suria dengan kecekapan tinggi, rintangan sinaran dan anti-pereputan yang diperlukan untuk peranti khas.

Walau bagaimanapun, wafer silikon dengan kandungan oksigen rendah dan keseragaman rintangan tinggi yang ditanam oleh proses Czochralski magnetik sesuai untuk pengeluaran pelbagai peranti litar bersepadu, pelbagai peranti diskret, dan bahan silikon untuk sel solar oksigen rendah.

Secara keseluruhannya, aplikasi silikon MCZ hampir serupa dengan silikon CZ, tetapi prestasi silikon MCZ lebih baik daripada silikon CZ.

powerwaywafer

Untuk maklumat lanjut, sila hubungi kami e-mel di[email protected] dan [email protected].

Kongsi catatan ini