Что такое тепловое поле?

В областирост монокристалловРаспределение температуры внутри печи для выращивания кристаллов играет решающую роль. Это распределение температуры, обычно называемое тепловым полем, является жизненно важным фактором, влияющим на качество и характеристики выращиваемого кристалла.тепловое полеможно разделить на два типа: статические и динамические.

Статические и динамические тепловые поля

Статическое тепловое поле означает относительно стабильное распределение температуры внутри системы нагрева во время обжига. Эта стабильность сохраняется, когда температура внутри печи остается постоянной с течением времени. Однако во время реального процесса роста монокристаллов тепловое поле далеко не статично; это динамично.

Динамическое тепловое поле характеризуется непрерывными изменениями распределения температуры внутри печи. Эти изменения обусловлены несколькими факторами:

Фазовое преобразование: при переходе материала из жидкой фазы в твердую фазу выделяется скрытое тепло, которое влияет на распределение температуры внутри печи.

Удлинение кристалла: по мере того, как кристалл становится длиннее, поверхность расплава уменьшается, изменяя тепловую динамику внутри системы.

Теплопередача: способы теплопередачи, включая проводимость и излучение, изменяются на протяжении всего процесса, что еще больше способствует изменениям теплового поля.

Из-за этих факторов динамическое тепловое поле представляет собой постоянно меняющийся аспект роста монокристаллов, который требует тщательного мониторинга и контроля.

Интерфейс твердое тело-жидкость

Интерфейс твердого тела и жидкости является еще одним важным понятием в выращивании монокристаллов. В любой момент каждая точка печи имеет определенную температуру. Если мы соединим все точки теплового поля, имеющие одинаковую температуру, мы получим пространственную кривую, известную как изотермическая поверхность. Среди этих изотермических поверхностей особенно важна одна — граница твердого тела и жидкости.

Граница раздела твердого тела и жидкости — это граница, где твердая фаза кристалла встречается с жидкой фазой расплава. На этой границе происходит рост кристаллов, поскольку на этой границе кристалл формируется из жидкой фазы.

Температурные градиенты при выращивании монокристаллов

Во время выращивания монокристалла кремниятепловое полевключает как твердую, так и жидкую фазы, каждая из которых имеет различные температурные градиенты:

В Кристалле:

Продольный градиент температуры: относится к разнице температур по длине кристалла.

Радиальный градиент температуры: относится к разнице температур по радиусу кристалла.

В расплаве:

Продольный градиент температуры: относится к разнице температур по высоте расплава.

Радиальный градиент температуры: относится к разнице температур по радиусу расплава.

Эти градиенты представляют собой два различных распределения температуры, но наиболее важным для определения состояния кристаллизации является температурный градиент на границе раздела твердое тело-жидкость.

Радиальный градиент температуры в кристалле: определяется продольной и поперечной теплопроводностью, поверхностным излучением и положением кристалла в тепловом поле. Обычно температура выше в центре и ниже на краях кристалла.

Радиальный градиент температуры в расплаве: в первую очередь влияет окружающие нагреватели, при этом центр становится холоднее, а температура увеличивается по направлению к тиглю. Радиальный градиент температуры в расплаве всегда положителен.

Оптимизация теплового поля

Хорошо спроектированное распределение температуры теплового поля должно удовлетворять следующим условиям:

Адекватный продольный градиент температуры в кристалле: он должен быть достаточно большим, чтобы гарантировать, что кристалл обладает достаточной способностью рассеивать тепло, чтобы уносить скрытую теплоту кристаллизации. Однако он не должен быть слишком большим, так как это может затруднить рост кристаллов.

Существенный продольный градиент температуры в расплаве: гарантирует, что внутри расплава не образуются новые кристаллические зародыши. Однако если он слишком велик, могут возникнуть дислокации, приводящие к дефектам кристалла.

Соответствующий продольный градиент температуры на границе кристаллизации: он должен быть достаточно большим, чтобы создать необходимое переохлаждение, обеспечивающее достаточную скорость роста монокристалла. Однако он не должен быть слишком большим, чтобы избежать структурных дефектов. При этом радиальный градиент температуры должен быть как можно меньшим, чтобы поддерживать плоскую границу кристаллизации.

Semicorex предлагает высококачественныедетали в термическом поледля полупроводниковой промышленности Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон +86-13567891907.

Электронная почта: sales@semicorex.com