Основните причини, влияещи върху еднаквостта на радиалното съпротивление на монокристалите, са плоскостта на интерфейса твърдо-течно и ефектът на малката равнина по време на растежа на кристала
Влиянието на плоскостта на повърхността твърдо-течно вещество По време на растежа на кристала, ако стопилката се разбърква равномерно, повърхността с равно съпротивление е повърхността твърдо-течно вещество (концентрацията на примеси в стопилката е различна от концентрацията на примеси в кристала, така че съпротивлението е различно и съпротивлението е равно само на границата твърдо-течно). Когато примесът K<1, интерфейсът, изпъкнал към стопилката, ще доведе до високо радиално съпротивление в средата и ниско в ръба, докато интерфейсът, вдлъбнат към стопилката, е обратното. Еднаквостта на радиалното съпротивление на плоския интерфейс твърдо-течно е по-добра. Формата на интерфейса твърдо-течно по време на издърпване на кристал се определя от фактори като разпределението на термичното поле и работните параметри на растежа на кристала. В право изтегления монокристал формата на повърхността твърдо-течно е резултат от комбинирания ефект на фактори като разпределение на температурата в пещта и разсейване на топлина от кристала.
При издърпване на кристали има четири основни вида топлообмен на границата твърдо-течно:
Скрита топлина на фазова промяна, освободена от втвърдяване на разтопен силиций
Топлопроводимост на стопилката
Провеждане на топлина нагоре през кристала
Радиационна топлина навън през кристала
Скритата топлина е еднаква за целия интерфейс и нейният размер не се променя, когато скоростта на растеж е постоянна. (Бързо топлопроводимост, бързо охлаждане и повишена скорост на втвърдяване)
Когато главата на растящия кристал е близо до водно охлажданата зародишна кристална пръчка на монокристалната пещ, температурният градиент в кристала е голям, което прави надлъжната топлопроводимост на кристала по-голяма от повърхностната радиационна топлина, така че граница твърдо-течно вещество, изпъкнала спрямо стопилката.
Когато кристалът расте до средата, надлъжната топлопроводимост е равна на повърхностната радиационна топлина, така че интерфейсът е прав.
В опашката на кристала надлъжната топлопроводимост е по-малка от повърхностната радиационна топлина, което прави интерфейса твърдо-течно вещество вдлъбнат спрямо стопилката.
За да се получи монокристал с равномерно радиално съпротивление, границата твърдо-течно трябва да бъде изравнена.
Използваните методи са: ①Настройте термичната система за растеж на кристали, за да намалите радиалния температурен градиент на термичното поле.
②Настройте параметрите на операцията по издърпване на кристала. Например, за интерфейс, изпъкнал спрямо стопилката, увеличете скоростта на издърпване, за да увеличите скоростта на втвърдяване на кристалите. По това време, поради увеличаването на латентната топлина на кристализацията, освободена на интерфейса, температурата на стопилка в близост до интерфейса се повишава, което води до топене на част от кристала на интерфейса, което прави интерфейса плосък. Напротив, ако границата на растеж е вдлъбната към стопилката, скоростта на растеж може да бъде намалена и стопилката ще втвърди съответния обем, правейки границата на растеж плоска.
③ Регулирайте скоростта на въртене на кристала или тигела. Увеличаването на скоростта на въртене на кристала ще увеличи високотемпературния течен поток, движещ се отдолу нагоре в границата твърдо-течно вещество, което прави границата от изпъкнала към вдлъбната. Посоката на течния поток, причинена от въртенето на тигела, е същата като тази на естествената конвекция и ефектът е напълно противоположен на този на въртенето на кристала.
④ Увеличаването на съотношението на вътрешния диаметър на тигела към диаметъра на кристала ще изравни границата твърдо-течно и може също да намали плътността на дислокациите и съдържанието на кислород в кристала. Обикновено диаметърът на тигела: диаметър на кристала = 3~2,5:1.
Влияние на ефекта на малката равнина
Интерфейсът твърдо-течно вещество на кристалния растеж често е извит поради ограничението на изотермата на стопилката в тигела. Ако кристалът се повдигне бързо по време на растежа на кристала, ще се появи малка плоска равнина на границата твърдо-течно вещество на монокристалите (111) германий и силиций. Това е (111) атомна плътно опакована равнина, обикновено наричана малка равнина.
Концентрацията на примеси в малката равнинна област е много различна от тази в немалката равнинна област. Това явление на необичайно разпределение на примесите в областта на малката равнина се нарича ефект на малка равнина.
Поради ефекта на малката равнина, съпротивлението на малката равнинна площ ще намалее и в тежки случаи ще се появят сърцевини на тръби с примеси. За да се елиминира нехомогенността на радиалното съпротивление, причинена от ефекта на малката равнина, интерфейсът твърдо-течно трябва да бъде изравнен.
Добре дошли на клиенти от цял свят да ни посетят за по-нататъшна дискусия!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Време на публикуване: 24 юли 2024 г