Czochralski yöntemi

Gofretlerpolikristalin ve katkısız saf malzemelerden üretilen kristal çubuklardan dilimlenir. Çok kristalli malzemenin erime ve yeniden kristalleşme yoluyla tek kristallere dönüştürülmesi işlemi, kristal büyümesi olarak bilinir. Şu anda bu işlem için iki ana yöntem kullanılmaktadır: Czochralski yöntemi ve bölge eritme yöntemi. Bunlar arasında, Czochralski yöntemi (genellikle CZ yöntemi olarak anılır), eriyiklerden tek kristallerin büyütülmesi için en önemli yöntemdir. Aslında tek kristal silikonun %85'inden fazlası Czochralski yöntemi kullanılarak üretilmektedir.

Czochralski yöntemi, yüksek saflıkta polikristalin silikon malzemelerin yüksek vakum veya inert gaz atmosferi altında ısıtılıp eritilmesini ve ardından tek kristal silikon oluşturmak için yeniden kristalleştirmeyi içerir. Bu işlem için gerekli ekipman, bir fırın gövdesi, bir mekanik iletim sistemi, bir sıcaklık kontrol sistemi ve bir gaz iletim sisteminden oluşan bir Czochralski tek kristal fırınını içermektedir. Fırının tasarımı, eşit sıcaklık dağılımı ve etkili ısı dağılımı sağlar. Mekanik iletim sistemi potanın ve tohum kristalinin hareketini yönetirken, ısıtma sistemi polisilikonu yüksek frekanslı bir bobin veya bir rezistanslı ısıtıcı kullanarak eritir. Gaz iletim sistemi, gerekli vakum seviyesi 5 Torr'un altında ve inert gaz saflığı en az %99,9999 olacak şekilde, silikon çözeltisinin oksidasyonunu önlemek için bir vakum oluşturmak ve hazneyi inert gazla doldurmaktan sorumludur.

Ortaya çıkan levhanın kalitesini önemli ölçüde etkilediği için kristal çubuğun saflığı kritik öneme sahiptir. Bu nedenle tek kristallerin büyümesi sırasında yüksek saflığın korunması önemlidir.

Kristal büyümesi, silikon külçelerini yetiştirmek için başlangıç ​​tohum kristali olarak belirli bir kristal oryantasyonuna sahip tek kristal silikonun kullanılmasını içerir. Ortaya çıkan silikon külçe, tohum kristalinin yapısal özelliklerini (kristal yönelimi) "miras alacaktır". Erimiş silikonun tohum kristalinin kristal yapısını doğru bir şekilde takip etmesini ve yavaş yavaş büyük bir tek kristalli silikon külçeye doğru genişlemesini sağlamak için, erimiş silikon ile tek kristalli silikon tohum kristalleri arasındaki temas arayüzündeki koşullar sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Bu işlem, bir Czochralski (CZ) tek kristal büyütme fırını ile kolaylaştırılır.

Tek kristal silikonun CZ yöntemiyle büyütülmesindeki ana adımlar aşağıdaki gibidir:

Hazırlık Aşaması:

1. Yüksek saflıkta polikristalin silikonla başlayın, ardından hidroflorik asit ve nitrik asitten oluşan karışık bir çözelti kullanarak ezin ve temizleyin.

2. Oryantasyonunun tek kristal silikonun istenen büyüme yönüne uygun olduğundan ve kusursuz olduğundan emin olarak tohum kristalini parlatın. Herhangi bir kusur, büyüyen kristal tarafından "miras alınacaktır".

3. Büyüyen kristalin iletkenlik tipini (N tipi veya P tipi) kontrol etmek için potaya eklenecek safsızlıkları seçin.

4. Temizlenen tüm malzemeleri yüksek saflıkta deiyonize suyla nötr hale gelinceye kadar durulayın ve ardından kurutun.

Fırının Yüklenmesi:

1. Ezilmiş polisilikonu kuvars potaya yerleştirin, tohum kristalini sabitleyin, üzerini örtün, fırını boşaltın ve inert gazla doldurun.

Isıtma ve Eritme Polisilikon:

1. İnert gazla doldurduktan sonra polisilikonu potada, tipik olarak yaklaşık 1420°C sıcaklıkta ısıtın ve eritin.

Büyüme Aşaması:

1. Bu aşamaya "tohumlama" adı verilir. Tohum kristalinin sıvı yüzeyinin birkaç milimetre üzerinde konumlandırılması için sıcaklığı 1420°C'nin biraz altına düşürün.

2. Erimiş silikon ile tohum kristali arasında termal dengeyi sağlamak için tohum kristalini yaklaşık 2-3 dakika önceden ısıtın.

3. Ön ısıtmadan sonra, tohumlama işlemini tamamlamak için tohum kristalini erimiş silikon yüzeyiyle temas ettirin.

Boyun Açma Aşaması:

1. Tohumlama adımını takiben, tohum kristali dönmeye başlarken ve yavaşça yukarı doğru çekilirken sıcaklığı kademeli olarak artırın; böylece ilk tohum kristalinden daha küçük, yaklaşık 0,5 ila 0,7 cm çapında küçük bir tek kristal oluşur.

2. Bu boyun verme aşamasındaki birincil amaç, tohum kristalinde mevcut olan kusurların yanı sıra tohumlama işlemi sırasında sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanabilecek yeni kusurları ortadan kaldırmaktır. Bu aşamada çekme hızı nispeten yüksek olmasına rağmen, aşırı hızlı çalışmayı önlemek için uygun sınırlar içinde tutulması gerekir.

Omuzlama Aşaması:

1. Boyun verme işlemi tamamlandıktan sonra, kristalin kademeli olarak gerekli çapa ulaşmasını sağlamak için çekme hızını azaltın ve sıcaklığı düşürün.

2. Bu omuzlama işlemi sırasında sıcaklığın ve çekme hızının dikkatli kontrolü, eşit ve istikrarlı kristal büyümesini sağlamak için çok önemlidir.

Eşit Çaplı Büyüme Aşaması:

1. Kenar alma işlemi tamamlanmaya yaklaştıkça, çapta eşit bir büyüme sağlamak için sıcaklığı yavaşça artırın ve sabitleyin.

2. Bu aşama, tek kristalin tekdüzeliğini ve tutarlılığını garanti etmek için çekme hızının ve sıcaklığının sıkı kontrolünü gerektirir.

Bitirme Aşaması:

1. Tek kristal büyümesi tamamlanmaya yaklaştıkça, sıcaklığı orta derecede yükseltin ve kristal çubuğun çapını kademeli olarak bir noktaya kadar daraltmak için çekme hızını artırın.

2. Bu sivriltme, kristal çubuk erimiş halden çıktığında ani sıcaklık düşüşünden kaynaklanabilecek kusurların önlenmesine yardımcı olur, böylece kristalin genel olarak yüksek kalitesi sağlanır.

Tek kristalin doğrudan çekilmesi tamamlandıktan sonra gofretin hammadde kristal çubuğu elde edilir. Kristal çubuğun kesilmesiyle en orijinal gofret elde edilir. Ancak gofret şu anda doğrudan kullanılamaz. Kullanılabilir levhalar elde etmek için cilalama, temizleme, ince film biriktirme, tavlama vb. gibi bazı karmaşık müteakip işlemler gereklidir.

Semicorex yüksek kalite sunuyoryarı iletken gofretler. Herhangi bir sorunuz varsa veya ek ayrıntılara ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.

İletişim telefonu numarası +86-13567891907

E-posta: sales@semicorex.com