Wat is een kristalgroeiovensysteem

Een eenkristalgroeioven is een zeer gespecialiseerd apparaat dat wordt gebruikt voor het produceren van dislocatievrije enkele kristallen uit polykristallijn siliciummateriaal. In een argongasomgeving maakt de oven gebruik van een grafietverwarmingssysteem om het polykristallijne silicium te smelten en monokristallijn silicium te laten groeien met behulp van de Czochralski-methode. De oven bestaat uit zes belangrijke systemen die in harmonie samenwerken om een ​​efficiënte en hoogwaardige kristalgroei te garanderen. Deze systemen omvatten het mechanische transmissiesysteem, het verwarmingstemperatuurregelsysteem, het vacuümsysteem, het argongassysteem, het waterkoelsysteem en het elektrische regelsysteem.

Mechanisch transmissiesysteem

Het mechanische transmissiesysteem vormt de basis van de operationele capaciteit van de eenkristalgroeioven. Het is verantwoordelijk voor het controleren van de beweging van zowel het kristal als de smeltkroes, inclusief het optillen en roteren van het zaadkristal en het aanpassen van de verticale en roterende posities van de smeltkroes. Precisie bij het beheersen van deze parameters is cruciaal voor het succes van elke fase van kristalgroei, zoals zaaien, insnoering, schoudervorming, groei met gelijke diameter en staartvorming. Nauwkeurige controle van de positie, snelheid en hoek van het zaadkristal tijdens deze fasen zorgt ervoor dat het kristal groeit volgens de vereiste procesomstandigheden. Zonder dit systeem zou de oven niet in staat zijn de fijne aanpassingen uit te voeren die nodig zijn om defectvrije kristallen te produceren.

Verwarmingstemperatuurregelsysteem

De kern van de functionaliteit van de oven wordt gevormd door het controlesysteem voor de verwarmingstemperatuur, dat verantwoordelijk is voor het genereren van de warmte die nodig is om het polykristallijne silicium te smelten en voor het handhaven van een stabiele temperatuur gedurende het hele kristalgroeiproces. Dit systeem bestaat uit componenten zoals de verwarming, temperatuursensoren en een temperatuurregeleenheid. De verwarmer, vaak gemaakt van zeer zuiver grafiet, genereert warmte door elektrische energie om te zetten in thermische energie. Zodra het siliciummateriaal de gewenste temperatuur heeft bereikt en smelt, monitoren temperatuursensoren continu de fluctuaties. Deze sensoren sturen realtime gegevens naar de besturingseenheid, die het uitgangsvermogen aanpast om een ​​nauwkeurige temperatuur in de oven te handhaven. Het handhaven van een stabiele temperatuur is van cruciaal belang, omdat zelfs kleine schommelingen kunnen leiden tot kristaldefecten of onjuiste groei.

Vacuümsysteem

Het vacuümsysteem is cruciaal bij het creëren en behouden van de ideale lagedrukomgeving die nodig is tijdens de kristalgroei. Het werkt door lucht, onzuiverheden en andere gassen uit de ovenkamer te verwijderen met behulp van vacuümpompen. Dit proces zorgt ervoor dat de oven werkt bij drukken die doorgaans lager zijn dan 5 TOR, waardoor wordt voorkomen dat het siliciummateriaal oxideert tijdens het hoge temperatuurproces. Bovendien helpt de vacuümomgeving bij het elimineren van eventuele vluchtige onzuiverheden die vrijkomen tijdens de kristalgroei, wat de zuiverheid en algehele kwaliteit van het resulterende monokristal aanzienlijk kan verbeteren. Het vacuümsysteem beschermt daarom niet alleen het silicium tegen ongewenste reacties, maar verbetert ook de prestaties en betrouwbaarheid van de oven.

Argongassysteem

Het argongassysteem dient twee hoofddoelen: het beschermen van het siliciummateriaal tegen oxidatie en het handhaven van de interne druk van de oven. Na het vacuümproces wordt zeer zuiver argongas (met een zuiverheidsniveau van 6N of hoger) in de kamer gebracht. Argon is een inert gas en creëert een beschermende barrière die voorkomt dat resterende zuurstof of externe lucht reageert met het gesmolten silicium. Bovendien helpt de gecontroleerde introductie van argon de interne druk te stabiliseren, waardoor een optimale omgeving voor kristalgroei ontstaat. In sommige gevallen helpt de stroom argongas ook bij het verwijderen van overtollige warmte uit het groeiende kristal, en werkt het als koelmiddel om de temperatuurcontrole te verbeteren.

Waterkoelsysteem

Het waterkoelsysteem is ontworpen om de warmte te beheren die wordt gegenereerd door verschillende componenten met hoge temperatuur in de oven, zoals de verwarmer, de smeltkroes en de elektroden. Terwijl de oven in werking is, produceren deze componenten een aanzienlijke hoeveelheid warmte, die, als ze niet wordt beheerd, schade of vervorming kan veroorzaken. Het waterkoelsysteem circuleert koelwater door de oven om overtollige warmte af te voeren en deze componenten binnen veilige bedrijfstemperatuurbereiken te houden. Naast het verlengen van de levensduur van ovencomponenten, speelt het koelsysteem een ​​ondersteunende rol bij het helpen reguleren van de temperatuur in de oven, waardoor de algehele temperatuurcontrole en nauwkeurigheid worden verbeterd.

Elektrisch besturingssysteem

Vaak aangeduid als het "brein" van de eenkristalgroeioven, houdt het elektrische regelsysteem toezicht op de werking van alle andere systemen. Dit systeem ontvangt gegevens van verschillende sensoren, waaronder temperatuur-, druk- en positiesensoren, en gebruikt deze informatie om realtime aanpassingen aan te brengen aan de mechanische transmissie-, verwarmings-, vacuüm-, argongas- en waterkoelingsystemen. Het elektrische regelsysteem kan bijvoorbeeld automatisch het verwarmingsvermogen aanpassen op basis van de temperatuurmetingen of de snelheid en rotatiehoek van het kristal en de kroes wijzigen tijdens verschillende fasen van het groeiproces. Bovendien is het systeem uitgerust met foutdetectie- en alarmfuncties, waardoor eventuele onregelmatigheden onmiddellijk worden opgemerkt en corrigerende maatregelen worden genomen om een ​​veilige en efficiënte werking te garanderen.

Concluderend kunnen de zes hoofdsystemen van een eenkristalgroeioven samenwerken om het complexe proces van kristalgroei te vergemakkelijken. Elk systeem speelt een cruciale rol bij het handhaven van de noodzakelijke omstandigheden voor de productie van hoogwaardige monokristallen, waardoor de oven efficiënt en veilig werkt. Of het nu gaat om het regelen van temperatuur, druk of mechanische bewegingen, elk systeem is essentieel voor het algehele succes van de oven.

---

Semicorex aanbiedingenhoogwaardige grafietonderdelenvoor kristalgroeiovens. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com