Czochralski üsulu

vaflikristal çubuqlardan dilimlənmişdir, bunlar polikristal və saf əlavə edilməmiş daxili materiallardan hazırlanır. Polikristal materialın ərimə və yenidən kristallaşma yolu ilə tək kristallara çevrilməsi prosesi kristal böyüməsi kimi tanınır. Hal-hazırda bu proses üçün iki əsas üsuldan istifadə olunur: Czochralski üsulu və zona ərimə üsulu. Bunların arasında Czochralski metodu (çox vaxt CZ metodu adlanır) ərimələrdən monokristalların yetişdirilməsi üçün ən əhəmiyyətlisidir. Əslində, tək kristal silisiumun 85% -dən çoxu Czochralski üsulu ilə istehsal olunur.

Czochralski metodu yüksək təmizlikli polikristal silisium materiallarının yüksək vakuum və ya inert qaz atmosferi altında maye vəziyyətinə qızdırılmasını və əridilməsini, ardınca tək kristal silisium yaratmaq üçün yenidən kristallaşmanı əhatə edir. Bu proses üçün lazım olan avadanlığa soba gövdəsi, mexaniki ötürmə sistemi, temperatur tənzimləmə sistemi və qaz ötürmə sistemindən ibarət olan Czochralski monokristal sobası daxildir. Ocağın dizaynı temperaturun vahid paylanmasını və effektiv istilik yayılmasını təmin edir. Mexanik ötürmə sistemi pota və toxum kristalının hərəkətini idarə edir, istilik sistemi isə ya yüksək tezlikli rulondan və ya müqavimətli qızdırıcıdan istifadə edərək polisilikonu əridir. Qaz ötürmə sistemi vakuum yaratmaq və silisium məhlulunun oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün kameranın inert qazla doldurulmasına cavabdehdir, tələb olunan vakuum səviyyəsi 5 Torr-dan aşağı və inert qazın təmizliyi ən azı 99,9999%.

Kristal çubuğun təmizliyi çox vacibdir, çünki o, yaranan vaflinin keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Buna görə də, monokristalların böyüməsi zamanı yüksək təmizliyin qorunması vacibdir.

Kristal böyüməsi, silisium külçələrini yetişdirmək üçün başlanğıc toxum kristalı kimi xüsusi bir kristal oriyentasiyası olan tək kristal silisiumdan istifadə etməyi əhatə edir. Yaranan silisium külçəsi toxum kristalının struktur xüsusiyyətlərini (kristal oriyentasiyasını) "miras alacaq". Ərinmiş silisiumun toxum kristalının kristal quruluşunu dəqiq şəkildə izləməsini və tədricən böyük bir kristal silisium külçəsinə çevrilməsini təmin etmək üçün ərimiş silikon və tək kristal silisium toxumu kristalları arasındakı əlaqə interfeysindəki şərtlərə ciddi şəkildə nəzarət edilməlidir. Bu proses Czochralski (CZ) monokristal inkişaf sobası tərəfindən asanlaşdırılır.

CZ üsulu ilə tək kristal silisium yetişdirməkdə əsas addımlar aşağıdakılardır:

Hazırlıq mərhələsi:

1. Yüksək təmizlikli polikristal silisiumla başlayın, sonra onu xlorid turşusu və azot turşusunun qarışıq məhlulu ilə əzərək təmizləyin.

2. Toxum kristalını cilalayın, oriyentasiyasının monokristal silisiumunun istənilən böyümə istiqamətinə uyğun olmasını və qüsursuz olmasını təmin edin. Hər hansı bir qüsur böyüyən kristal tərəfindən "miras" olacaq.

3. Böyüyən kristalın keçiricilik tipini (ya N-tipi, ya da P-tipi) idarə etmək üçün tigeyə əlavə ediləcək çirkləri seçin.

4. Bütün təmizlənmiş materialları neytral olana qədər yüksək təmizlikli deionlaşdırılmış su ilə yuyun, sonra qurudun.

Ocağın yüklənməsi:

1. Əzilmiş polisilikonu kvars qabına qoyun, toxum kristalını bərkidin, örtün, ocağı boşaldın və inert qazla doldurun.

Polisilikonun qızdırılması və əridilməsi:

1. İnert qazla doldurulduqdan sonra polisilikonu tigedə qızdırın və əridin, adətən təxminən 1420°C temperaturda.

Böyümə mərhələsi:

1. Bu mərhələyə “səpmə” deyilir. Toxum kristalının maye səthindən bir neçə millimetr yuxarıda yerləşməsi üçün temperaturu 1420°C-dən bir qədər aşağı salın.

2. Ərinmiş silisium və toxum kristalı arasında istilik tarazlığına nail olmaq üçün toxum kristalını təxminən 2-3 dəqiqə əvvəlcədən qızdırın.

3. Öncədən qızdırıldıqdan sonra toxum əkmə prosesini başa çatdırmaq üçün toxum kristalını ərimiş silikon səthi ilə təmasda saxlayın.

Boyunlaşma mərhələsi:

1. Toxum büllur fırlanmağa başlayanda və yavaş-yavaş yuxarıya doğru çəkilərkən, toxum səpmə addımından sonra temperaturu tədricən artırın, diametri təxminən 0,5 ilə 0,7 sm arasında olan, ilkin toxum kristalından kiçik olan kiçik tək kristal əmələ gətirin.

2. Bu boyunlaşdırma mərhələsində əsas məqsəd toxum kristalında mövcud olan hər hansı qüsurları, eləcə də toxum səpmə prosesi zamanı temperaturun dəyişməsi nəticəsində yarana biləcək hər hansı yeni qüsurları aradan qaldırmaqdır. Bu mərhələdə çəkmə sürəti nisbətən sürətli olsa da, həddindən artıq sürətli əməliyyatın qarşısını almaq üçün müvafiq məhdudiyyətlər daxilində saxlanılmalıdır.

Çiyin mərhələsi:

1. Boyun çəkmə tamamlandıqdan sonra, kristalın tədricən tələb olunan diametrə çatması üçün çəkmə sürətini azaldın və temperaturu azaldın.

2. Bu çiyinləmə prosesi zamanı temperaturun və çəkmə sürətinin diqqətlə idarə olunması kristalların bərabər və sabit böyüməsini təmin etmək üçün vacibdir.

Bərabər Diametrli Böyümə Mərhələsi:

1. Çiyinləmə prosesi başa çatdıqda, diametrinin vahid böyüməsini təmin etmək üçün temperaturu yavaş-yavaş artırın və sabitləşdirin.

2. Bu mərhələ monokristalın vahidliyini və tutarlılığını təmin etmək üçün çəkmə sürətinə və temperatura ciddi nəzarət tələb edir.

Bitirmə mərhələsi:

1. Tək kristal artımı tamamlanmağa yaxınlaşdıqca, kristal çubuqun diametrini bir nöqtəyə qədər daraltmaq üçün temperaturu orta dərəcədə qaldırın və çəkmə sürətini sürətləndirin.

2. Bu daralma kristal çubuq ərimiş vəziyyətdən çıxdıqda ani temperatur düşməsi nəticəsində yarana biləcək qüsurların qarşısını almağa kömək edir və bununla da kristalın ümumi yüksək keyfiyyətini təmin edir.

Tək kristalın birbaşa çəkilməsi başa çatdıqdan sonra vaflinin xammal kristal çubuğu alınır. Kristal çubuğu kəsməklə ən orijinal vafli əldə edilir. Bununla belə, vafli hazırda birbaşa istifadə edilə bilməz. İstifadəyə yararlı vafli əldə etmək üçün cilalama, təmizləmə, nazik təbəqənin çökməsi, tavlama və s. kimi bəzi mürəkkəb sonrakı əməliyyatlar tələb olunur.

Semicorex yüksək keyfiyyət təklif ediryarımkeçirici vaflilər. Hər hansı bir sualınız varsa və ya əlavə məlumatlara ehtiyacınız varsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.

Əlaqə telefonu +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com