Кварцевый тигель для вытягивания монокристаллов кремния

Кварцевый тигель Semicorex для вытягивания монокристаллов кремния является основным компонентом в производстве кремниевых пластин. На этапе подготовки монокристалла определяются технические параметры, такие как диаметр, ориентация кристалла, тип легирования, диапазон и распределение удельного сопротивления, концентрация кислорода и углерода, время жизни неосновных носителей заряда и дефекты решетки кремния. Это требует, чтобы микродефекты, концентрация кислорода, металлические примеси и однородность концентрации носителей контролировались в определенном диапазоне.

В процессе выращивания монокристаллов Чохральского кварцевый тигель для вытягивания монокристаллов кремния должен выдерживать температуры, превышающие температуру плавления кремния (1420 ℃). Кварцевый тигель в основном полупрозрачен и состоит из нескольких слоев.

Внешний слой представляет собой область с высокой плотностью пузырьков, называемую пузырьковым композитным слоем; внутренний слой представляет собой прозрачный слой толщиной 3–5 мм, называемый слоем истощения пузырьков. Наличие пузырькового обедненного слоя снижает плотность площади контакта тигля с раствором, тем самым улучшая рост монокристаллов.

Поскольку внутренний слой кварцевого тигля непосредственно контактирует с кремниевой жидкостью, он будет постоянно растворяться в кремнии, а микропузырьки в прозрачном слое тигля будут расти, растрескиваться и высвобождать частицы кварца и микропузырьки. Эти примеси затем проходят через весь расплав кремния, напрямую влияя на кристаллизацию и качество монокристалла кремния.

Кварцевый Тигельвытягивание монокристалла кремния напрямую контактирует с кремниевой жидкостью, поэтому примеси и пузырьки, которые не контролируются эффективно в процессе производства, очевидно, повлияют на результаты вытягивания кристаллов и даже приведут к сбою в вытягивании кристаллов и порче/отходам материала. Поскольку пластины монокристаллического кремния требуют высокой чистоты, а стоимость процесса вытягивания монокристалла высока, к кварцевому тиглю для вытягивания монокристалла кремния предъявляются высокие требования с точки зрения чистоты, характеристик пузырьков и стабильности качества.

Примеси. Примеси напрямую влияют на производительность и выход монокристаллов. Таким образом, содержание примесей вкварцрешающее значение имеет тигель, который находится в непосредственном контакте с расплавом кремния. Избыточные примеси в тигле часто приводят к кристаллизации кварцевого тигля (локальное скопление ионов примесей, приводящее к снижению вязкости). Если кристаллизация происходит вблизи внутренней поверхности, чрезмерно толстый локальный кристаллизационный слой склонен к отслаиванию, препятствуя дальнейшему росту монокристаллов; если на внешней стенке образуется толстый кристаллизационный слой, возможно появление вздутия внизу или искривления; если кристаллизация проникнет в тело тигля, это может легко привести к ряду серьезных последствий, таких как утечка кремния.

Пузырьки: Сам кварцевый песок высокой чистоты содержит газожидкостные включения. В процессе вытягивания кристаллов внутренняя поверхность тигля, контактирующая с расплавом кремния, непрерывно растворяется в расплаве кремния.  Микропузырьки в прозрачном слое непрерывно растут, а пузырьки, расположенные ближе всего к внутренней поверхности, разрываются, высвобождая микрочастицы кварца и микропузырьки в расплав кремния. Примеси внутри этих микрочастиц и микропузырьков разносятся по всему расплаву кремния, непосредственно влияя на кристаллизацию кремния (выход, скорость кристаллизации, время нагрева, прямые затраты на обработку и т. д.) и качество монокристаллического кремния (перфорированные пластины, черная стружка и т. д.).