Principalele motive care afectează uniformitatea rezistivității radiale a monocristalelor sunt planeitatea interfeței solid-lichid și efectul de plan mic în timpul creșterii cristalului.
Influența planeității interfeței solid-lichid În timpul creșterii cristalului, dacă topitura este agitată uniform, suprafața de rezistență egală este interfața solid-lichid (concentrația de impurități din topitură este diferită de concentrația de impurități din cristal, deci rezistivitatea este diferită, iar rezistența este egală numai la interfața solid-lichid). Când impuritatea K<1, interfața convexă cu topitura va face ca rezistivitatea radială să fie ridicată în mijloc și scăzută la margine, în timp ce interfața concavă cu topitura este opusul. Uniformitatea rezistivității radiale a interfeței plat solid-lichid este mai bună. Forma interfeței solid-lichid în timpul tragerii cristalului este determinată de factori precum distribuția câmpului termic și parametrii de funcționare a creșterii cristalului. În monocristalul, forma suprafeței solid-lichid este rezultatul efectului combinat al unor factori precum distribuția temperaturii cuptorului și disiparea căldurii cristalului.
Când trageți cristale, există patru tipuri principale de schimb de căldură la interfața solid-lichid:
Căldura latentă de schimbare de fază eliberată de solidificarea siliciului topit
Conducerea căldurii a topiturii
Conducerea căldurii în sus prin cristal
Radiația de căldură spre exterior prin cristal
Căldura latentă este uniformă pentru întreaga interfață, iar dimensiunea ei nu se modifică atunci când rata de creștere este constantă. (Conducție rapidă a căldurii, răcire rapidă și viteză crescută de solidificare)
Când capul cristalului în creștere este aproape de tija de cristal semințe răcită cu apă a cuptorului cu un singur cristal, gradientul de temperatură în cristal este mare, ceea ce face ca conducția termică longitudinală a cristalului să fie mai mare decât căldura radiației de suprafață, astfel încât interfață solid-lichid convexă la topitură.
Când cristalul crește la mijloc, conducția longitudinală a căldurii este egală cu căldura radiației de suprafață, astfel încât interfața este dreaptă.
La coada cristalului, conducția longitudinală a căldurii este mai mică decât căldura radiației de suprafață, făcând interfața solid-lichid concavă la topitură.
Pentru a obține un singur cristal cu rezistivitate radială uniformă, interfața solid-lichid trebuie să fie nivelată.
Metodele utilizate sunt: ①Ajustați sistemul termic de creștere a cristalului pentru a reduce gradientul radial de temperatură al câmpului termic.
②Reglați parametrii operațiunii de tragere a cristalului. De exemplu, pentru o interfață convexă cu topitura, creșteți viteza de tragere pentru a crește viteza de solidificare a cristalului. În acest moment, datorită creșterii căldurii latente de cristalizare eliberată pe interfață, temperatura de topire din apropierea interfeței crește, rezultând topirea unei părți a cristalului la interfață, făcând interfața plată. Dimpotrivă, dacă interfața de creștere este concavă către topitură, rata de creștere poate fi redusă, iar topitura va solidifica un volum corespunzător, făcând interfața de creștere plată.
③ Reglați viteza de rotație a cristalului sau a creuzetului. Creșterea vitezei de rotație a cristalului va crește fluxul de lichid la temperatură înaltă care se deplasează de jos în sus la interfața solid-lichid, făcând ca interfața să se schimbe de la convex la concav. Direcția fluxului de lichid cauzată de rotația creuzetului este aceeași cu cea a convecției naturale, iar efectul este complet opus celui al rotației cristalului.
④ Creșterea raportului dintre diametrul interior al creuzetului și diametrul cristalului va aplatiza interfața solid-lichid și poate reduce, de asemenea, densitatea de dislocare și conținutul de oxigen din cristal. În general, diametrul creuzetului: diametrul cristalului = 3~2,5:1.
Influența efectului de avion mic
Interfața solid-lichid a creșterii cristalelor este adesea curbată din cauza limitării izotermei topiturii din creuzet. Dacă cristalul este ridicat rapid în timpul creșterii cristalului, un mic plan plat va apărea la interfața solid-lichid a monocristalelor (111) de germaniu și siliciu. Este planul atomic compact (111), numit de obicei avion mic.
Concentrația de impurități în zona plană mică este foarte diferită de cea din zona plană non-mică. Acest fenomen de distribuție anormală a impurităților în zona planului mic se numește efectul planului mic.
Datorită efectului de plan mic, rezistivitatea zonei planului mic va scădea, iar în cazurile severe vor apărea miezuri de țevi de impurități. Pentru a elimina neomogenitatea rezistivității radiale cauzată de efectul de plan mic, interfața solid-lichid trebuie să fie nivelată.
Bun venit oricăror clienți din întreaga lume să ne viziteze pentru o discuție suplimentară!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Ora postării: 24-iul-2024