As principais razóns que afectan á uniformidade da resistividade radial dos cristais simples son a planitude da interface sólido-líquido e o efecto de pequeno plano durante o crecemento do cristal.
A influencia da planitude da interface sólido-líquido Durante o crecemento do cristal, se a masa fundida se axita uniformemente, a superficie de resistencia igual é a interface sólido-líquido (a concentración de impurezas na fusión é diferente da concentración de impurezas no cristal, polo que a resistividade é diferente, e a resistencia é igual só na interface sólido-líquido). Cando a impureza K<1, a interface convexa ao fundido fará que a resistividade radial sexa alta no medio e baixa no bordo, mentres que a interface cóncava ao fundido é o contrario. A uniformidade da resistividade radial da interface plana sólido-líquido é mellor. A forma da interface sólido-líquido durante a extracción do cristal está determinada por factores como a distribución do campo térmico e os parámetros operativos do crecemento do cristal. No cristal único tirado en liña recta, a forma da superficie sólido-líquido é o resultado do efecto combinado de factores como a distribución da temperatura do forno e a disipación de calor do cristal.
Ao tirar cristais, hai catro tipos principais de intercambio de calor na interface sólido-líquido:
Calor latente de cambio de fase liberada pola solidificación do silicio fundido
Condución da calor do fundido
Condución da calor cara arriba a través do cristal
Radiación de calor cara ao exterior a través do cristal
A calor latente é uniforme para toda a interface e o seu tamaño non cambia cando a taxa de crecemento é constante. (Condución de calor rápida, arrefriamento rápido e maior taxa de solidificación)
Cando a cabeza do cristal en crecemento está preto da vara de cristal de semente refrixerada por auga do forno monocristal, o gradiente de temperatura no cristal é grande, o que fai que a condución de calor lonxitudinal do cristal sexa maior que a calor da radiación superficial, polo que o interface sólido-líquido convexa ao fundido.
Cando o cristal crece ata o medio, a condución de calor lonxitudinal é igual á calor da radiación superficial, polo que a interface é recta.
Na cola do cristal, a condución de calor lonxitudinal é menor que a calor da radiación superficial, o que fai que a interface sólido-líquido sexa cóncava ao fundido.
Para obter un só cristal cunha resistividade radial uniforme, a interface sólido-líquido debe ser nivelada.
Os métodos utilizados son: ①Axustar o sistema térmico de crecemento de cristal para reducir o gradiente de temperatura radial do campo térmico.
②Axuste os parámetros de operación de extracción de cristal. Por exemplo, para unha interface convexa ao fundido, aumente a velocidade de tracción para aumentar a taxa de solidificación do cristal. Neste momento, debido ao aumento da calor latente de cristalización liberada na interface, a temperatura de fusión preto da interface aumenta, resultando na fusión dunha parte do cristal na interface, facendo a interface plana. Pola contra, se a interface de crecemento é cóncava cara á fusión, a taxa de crecemento pódese reducir e a fusión solidificará un volume correspondente, facendo a interface de crecemento plana.
③ Axuste a velocidade de rotación do cristal ou crisol. O aumento da velocidade de rotación dos cristais aumentará o fluxo de líquido a alta temperatura que se move de abaixo cara arriba na interface sólido-líquido, facendo que a interface cambie de convexa a cóncava. A dirección do fluxo de líquido causada pola rotación do crisol é a mesma que a da convección natural, e o efecto é completamente oposto ao da rotación do cristal.
④ O aumento da relación entre o diámetro interior do crisol e o diámetro do cristal aplanará a interface sólido-líquido e tamén pode reducir a densidade de dislocación e o contido de osíxeno no cristal. Xeralmente, o diámetro do crisol: diámetro do cristal = 3 ~ 2,5:1.
Influencia do efecto avión pequeno
A interface sólido-líquido do crecemento dos cristales é frecuentemente curva debido á limitación da isoterma de fusión no crisol. Se o cristal se levanta rapidamente durante o crecemento do cristal, aparecerá un pequeno plano plano na interface sólido-líquido dos cristais sinxelos de xermanio e silicio (111). É o (111) plano atómico pechado, xeralmente chamado avión pequeno.
A concentración de impurezas na área do plano pequeno é moi diferente á da área do plano non pequeno. Este fenómeno de distribución anormal de impurezas na área do plano pequeno chámase efecto do plano pequeno.
Debido ao efecto do plano pequeno, a resistividade da área do plano pequeno diminuirá e, en casos graves, aparecerán núcleos de tubos de impurezas. Para eliminar a deshomogeneidade da resistividade radial causada polo efecto de plano pequeno, a interface sólido-líquido debe ser nivelada.
Benvido a calquera cliente de todo o mundo para que nos visite para unha nova discusión!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Hora de publicación: 24-Xul-2024