Kwartskroes voor het trekken van silicium-enkelkristallen

Semicorex kwartskroes voor het trekken van silicium-single-kristallen is de kerncomponent bij de vervaardiging van siliciumwafels. De voorbereidingsfase van één kristal bepaalt technische parameters, zoals de diameter, kristaloriëntatie, doteringstype, weerstandsbereik en -verdeling, zuurstof- en koolstofconcentratie, levensduur van minderheidsdragers en roosterdefecten van het silicium. Het vereist dat microdefecten, zuurstofconcentratie, metaalonzuiverheden en uniformiteit van de dragerconcentratie allemaal binnen een bepaald bereik worden gecontroleerd.

In het Czochralski-groeiproces met één kristal moet de Quartz Crucible voor het trekken van silicium-single-kristallen bestand zijn tegen temperaturen hoger dan het smeltpunt van silicium (1420℃). De kwartskroes is grotendeels doorschijnend en bestaat uit meerdere lagen.

De buitenste laag is een gebied met een hoge beldichtheid, de belcomposietlaag genoemd; de binnenste laag is een transparante laag van 3-5 mm, de beluitputtingslaag genoemd. De aanwezigheid van de beluitputtingslaag vermindert de dichtheid van het contactgebied tussen de kroes en de oplossing, waardoor de groei van één kristal wordt verbeterd.

smeltkroes die in direct contact staat met de siliciumsmelt is cruciaal. Overmatige onzuiverheden in de smeltkroes leiden vaak tot kristallisatie in de kwartskroes (lokale ophoping van onzuiverheidionen leidt tot verminderde viscositeit). Als kristallisatie plaatsvindt nabij het binnenoppervlak, is een te dikke lokale kristallisatielaag geneigd af te pellen, waardoor verdere groei van één kristal wordt voorkomen; als zich een dikke kristallisatielaag op de buitenwand vormt, is de kans groot dat er uitstulpingen aan de onderkant of kromming optreden; als kristallisatie het kroeslichaam binnendringt, kan dit gemakkelijk leiden tot een reeks ernstige gevolgen, zoals siliciumlekkage.

Kwartskroesvoor Silicon Single Crystal Pulling komt rechtstreeks in contact met siliciumvloeistof, dus de onzuiverheden en bellen die niet efficiënt worden gecontroleerd in het productieproces, zullen uiteraard de resultaten van het trekkende kristal beïnvloeden, en zelfs leiden tot het mislukken van het trekken van kristallen en materiaalbederf / verspilling. Omdat siliciumwafels met één kristal een hoge zuiverheid vereisen en de kosten van een enkelkristaltrekproces hoog zijn, worden er hoge eisen gesteld aan de Quartz Crucible voor het trekken van silicium-single-kristallen in termen van zuiverheid, belprestaties en kwaliteitsstabiliteit.

Onzuiverheden: Onzuiverheden hebben een directe invloed op de prestaties en opbrengst van enkele kristallen. Daarom is het onzuiverheidsgehalte van dekwartssmeltkroes die in direct contact staat met de siliciumsmelt is cruciaal. Overmatige onzuiverheden in de smeltkroes leiden vaak tot kristallisatie in de kwartskroes (lokale ophoping van onzuiverheidionen leidt tot verminderde viscositeit). Als kristallisatie plaatsvindt nabij het binnenoppervlak, is een te dikke lokale kristallisatielaag geneigd af te pellen, waardoor verdere groei van één kristal wordt voorkomen; als zich een dikke kristallisatielaag op de buitenwand vormt, is de kans groot dat er uitstulpingen aan de onderkant of kromming optreden; als kristallisatie het kroeslichaam binnendringt, kan dit gemakkelijk leiden tot een reeks ernstige gevolgen, zoals siliciumlekkage.

Bellen: Hoogzuiver kwartszand bevat zelf gas-vloeistofinsluitsels. Tijdens het kristaltrekproces lost het binnenoppervlak van de smeltkroes, dat in contact is met de siliciumsmelt, voortdurend op in de siliciumsmelt.  De microbellen in de transparante laag groeien voortdurend en de bellen die zich het dichtst bij het binnenste oppervlak bevinden, scheuren, waardoor kwartsmicrodeeltjes en microbellen vrijkomen in de siliciumsmelt. De onzuiverheden in deze microdeeltjes en microbellen worden door de gehele siliciumsmelt gedragen, waardoor de kristallisatie van silicium (opbrengstsnelheid, kristallisatiesnelheid, verwarmingstijd, directe verwerkingskosten, enz.) en de kwaliteit van het monokristallijne silicium (geperforeerde wafels, zwarte chips, enz.) rechtstreeks worden beïnvloed.