Les principals raons que afecten la uniformitat de la resistivitat radial dels cristalls simples són la planitud de la interfície sòlid-líquid i l'efecte del pla petit durant el creixement del cristall.
La influència de la planitud de la interfície sòlid-líquid Durant el creixement del cristall, si la massa fosa s'agita uniformement, la superfície de resistència igual és la interfície sòlid-líquid (la concentració d'impureses a la fosa és diferent de la concentració d'impureses al cristall, de manera que la resistivitat és diferent i la resistència només és igual a la interfície sòlid-líquid). Quan la impuresa K <1, la interfície convexa a la fosa farà que la resistivitat radial sigui alta al mig i baixa a la vora, mentre que la interfície còncava a la fosa és el contrari. La uniformitat de la resistivitat radial de la interfície sòlid-líquid plana és millor. La forma de la interfície sòlid-líquid durant l'extracció del cristall està determinada per factors com la distribució del camp tèrmic i els paràmetres operatius de creixement del cristall. En el cristall únic tirat recte, la forma de la superfície sòlid-líquid és el resultat de l'efecte combinat de factors com la distribució de la temperatura del forn i la dissipació de la calor del cristall.
En tirar cristalls, hi ha quatre tipus principals d'intercanvi de calor a la interfície sòlid-líquid:
Calor latent de canvi de fase alliberat per la solidificació del silici fos
Conducció de calor de la fosa
Conducció de calor cap amunt a través del cristall
Radiació de calor cap a l'exterior a través del cristall
La calor latent és uniforme per a tota la interfície i la seva mida no canvia quan la taxa de creixement és constant. (Conducció ràpida de calor, refredament ràpid i augment de la taxa de solidificació)
Quan el cap del cristall en creixement està a prop de la vareta de cristall de llavors refrigerada per aigua del forn d'un sol cristall, el gradient de temperatura del cristall és gran, la qual cosa fa que la conducció de calor longitudinal del cristall sigui més gran que la calor de radiació superficial, de manera que el interfície sòlid-líquid convexa a la fusió.
Quan el cristall creix al mig, la conducció de calor longitudinal és igual a la calor de radiació superficial, de manera que la interfície és recta.
A la cua del cristall, la conducció de calor longitudinal és menor que la calor de radiació superficial, fent que la interfície sòlid-líquid sigui còncava a la fusió.
Per obtenir un únic cristall amb una resistivitat radial uniforme, la interfície sòlid-líquid s'ha d'anivellar.
Els mètodes utilitzats són: ①Ajustar el sistema tèrmic de creixement del cristall per reduir el gradient de temperatura radial del camp tèrmic.
②Ajusteu els paràmetres d'operació d'extracció del cristall. Per exemple, per a una interfície convexa a la fosa, augmenteu la velocitat de tracció per augmentar la velocitat de solidificació del cristall. En aquest moment, a causa de l'augment de la calor latent de cristal·lització alliberada a la interfície, la temperatura de fusió prop de la interfície augmenta, donant lloc a la fusió d'una part del cristall a la interfície, fent que la interfície sigui plana. Per contra, si la interfície de creixement és còncava cap a la fusió, la taxa de creixement es pot reduir i la fusió solidificarà un volum corresponent, fent que la interfície de creixement sigui plana.
③ Ajusteu la velocitat de rotació del cristall o gresol. L'augment de la velocitat de rotació del cristall augmentarà el flux de líquid a alta temperatura que es mou de baix a dalt a la interfície sòlid-líquid, fent que la interfície canviï de convexa a còncava. La direcció del flux de líquid causada per la rotació del gresol és la mateixa que la de la convecció natural i l'efecte és completament oposat al de la rotació del cristall.
④ Augmentar la relació entre el diàmetre interior del gresol i el diàmetre del cristall aplanarà la interfície sòlid-líquid i també pot reduir la densitat de dislocació i el contingut d'oxigen al cristall. En general, el diàmetre del gresol: diàmetre del cristall = 3 ~ 2,5: 1.
Influència de l'efecte pla petit
La interfície sòlid-líquid del creixement del cristall sovint es corba a causa de la limitació de la isoterma de fusió al gresol. Si el cristall s'eleva ràpidament durant el creixement del cristall, apareixerà un petit pla pla a la interfície sòlid-líquid dels (111) cristalls simples de germani i silici. És el (111) avió atòmic compacte, normalment anomenat avió petit.
La concentració d'impureses a l'àrea del pla petit és molt diferent de la de l'àrea del pla no petit. Aquest fenomen de distribució anormal d'impureses a l'àrea del pla petit s'anomena efecte del pla petit.
A causa de l'efecte del pla petit, la resistivitat de l'àrea del pla petit disminuirà i, en casos greus, apareixeran nuclis de canonades d'impureses. Per tal d'eliminar la deshomogeneïtat de la resistivitat radial causada per l'efecte del pla petit, la interfície sòlid-líquid s'ha d'anivellar.
Doneu la benvinguda a qualsevol client d'arreu del món a visitar-nos per a una discussió addicional!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Hora de publicació: 24-jul-2024