Тъй катотигелсе използва като контейнер и вътре има конвекция, тъй като размерът на генерирания монокристал се увеличава, топлинната конвекция и равномерността на температурния градиент стават по-трудни за контролиране. Чрез добавяне на магнитно поле, за да накара проводящата стопилка да действа върху силата на Лоренц, конвекцията може да бъде забавена или дори елиминирана, за да се получи висококачествен монокристален силиций.
Според вида на магнитното поле, то може да бъде разделено на хоризонтално магнитно поле, вертикално магнитно поле и CUSP магнитно поле:
Вертикалното магнитно поле не може да елиминира основната конвекция поради структурни причини и рядко се използва.
Посоката на компонента на магнитното поле на хоризонталното магнитно поле е перпендикулярна на основната топлинна конвекция и частичната принудителна конвекция на стената на тигела, което може ефективно да попречи на движението, да поддържа плоскостта на интерфейса на растеж и да намали ивиците на растежа.
Магнитното поле CUSP има по-равномерен поток и пренос на топлина на стопилката поради своята симетрия, така че изследванията на вертикалните и магнитните полета CUSP вървят ръка за ръка.
В Китай Технологичният университет в Сиан е реализирал по-рано експерименти за производство и издърпване на кристали на силициеви монокристали с помощта на магнитни полета. Основните му продукти са 6-8in популярни типове, които са насочени към пазара на силициеви пластини за слънчеви фотоволтаични клетки. В чужди страни, като KAYEX в Съединените щати и CGS в Германия, основните им продукти са 8-16 инча, които са подходящи за монокристални силициеви пръти на ниво ултра-големи интегрални схеми и полупроводници. Те имат монопол в областта на магнитните полета за растеж на висококачествени монокристали с голям диаметър и са най-представителните.
Разпределението на магнитното поле в зоната на тигела на системата за растеж на единични кристали е най-критичната част от магнита, включително силата и еднородността на магнитното поле на ръба на тигела, центъра на тигела и подходящия разстояние под повърхността на течността. Общото хоризонтално и равномерно напречно магнитно поле, магнитните силови линии са перпендикулярни на оста на растеж на кристала. Според магнитния ефект и закона на Ампер намотката е най-близо до ръба на тигела и напрегнатостта на полето е най-голяма. С увеличаване на разстоянието магнитното съпротивление на въздуха се увеличава, напрегнатостта на полето постепенно намалява и е най-малка в центъра.
Ролята на свръхпроводящото магнитно поле
Възпрепятстване на термичната конвекция: При липса на външно магнитно поле разтопеният силиций ще произведе естествена конвекция по време на нагряване, което може да доведе до неравномерно разпределение на примесите и образуването на кристални дефекти. Външното магнитно поле може да потисне тази конвекция, правейки разпределението на температурата вътре в стопилката по-равномерно и намалявайки неравномерното разпределение на примесите.
Контролиране на скоростта на растеж на кристалите: Магнитното поле може да повлияе на скоростта и посоката на растеж на кристалите. Чрез прецизно контролиране на силата и разпределението на магнитното поле, процесът на растеж на кристала може да бъде оптимизиран и целостта и еднородността на кристала могат да бъдат подобрени. По време на растежа на монокристален силиций кислородът навлиза в силициевата стопилка главно чрез относителното движение на стопилката и тигела. Магнитното поле намалява възможността кислородът да влезе в контакт със силициевата стопилка, като намалява конвекцията на стопилката, като по този начин намалява разтварянето на кислород. В някои случаи външното магнитно поле може да промени термодинамичните условия на стопилката, например чрез промяна на повърхностното напрежение на стопилката, което може да помогне за изпаряването на кислорода, като по този начин намалява съдържанието на кислород в стопилката.
Намалете разтварянето на кислород и други примеси: Кислородът е един от често срещаните примеси в растежа на силициевите кристали, което ще доведе до влошаване на качеството на кристала. Магнитното поле може да намали съдържанието на кислород в стопилката, като по този начин намали разтварянето на кислород в кристала и подобри чистотата на кристала.
Подобрете вътрешната структура на кристала: Магнитното поле може да повлияе на дефектната структура вътре в кристала, като дислокации и граници на зърната. Чрез намаляване на броя на тези дефекти и повлияване на тяхното разпределение, общото качество на кристала може да бъде подобрено.
Подобряване на електрическите свойства на кристалите: Тъй като магнитните полета имат значителен ефект върху микроструктурата по време на растежа на кристалите, те могат да подобрят електрическите свойства на кристалите, като съпротивление и живот на носителя, които са от решаващо значение за производството на високопроизводителни полупроводникови устройства.
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