Kvartsdegel för Silicon Single Crystal Draging

Semicorex Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling är kärnkomponenten i tillverkning av silikonwafer. Enkristallberedningssteget bestämmer tekniska parametrar, såsom diameter, kristallorientering, dopningstyp, resistivitetsområde och fördelning, syre- och kolkoncentration, minoritetsbärarlivslängd och gitterdefekter hos kisel. Det kräver att mikrodefekter, syrekoncentration, metallföroreningar och bärarkoncentrationens enhetlighet alla kontrolleras inom ett visst intervall.

I Czochralskis enkristalltillväxtprocess måste kvartsdegeln för kisel-enkristalldragning tåla temperaturer högre än kiselns smältpunkt (1420 ℃). Kvartsdegeln är mestadels genomskinlig och består av flera lager.

Det yttre lagret är ett område med hög bubbeldensitet, kallat bubbelkompositlagret; det inre lagret är ett 3-5 mm genomskinligt lager, kallat bubbelutarmningsskiktet. Närvaron av bubbelutarmningsskiktet minskar tätheten hos degel-lösningens kontaktyta, och förbättrar därigenom enkristalltillväxt.

Eftersom det inre lagret av kvartsdegel kommer i direkt kontakt med kiselvätskan kommer det kontinuerligt att lösas upp i kisel, och mikrobubblan i degelns transparenta skikt kommer att växa upp för att spricka och släppa kvartspartiklarna och mikrobubblorna. Dessa föroreningar flödar sedan genom hela kiselsmältan, vilket direkt påverkar kristallisationen och kvaliteten på kiselenkristallen.

Kvartsdegelför Silicon Single Crystal Pulling kommer i direkt kontakt med kiselvätskan, så föroreningar och bubblor som inte kontrolleras effektivt i produktionsprocessen kommer det uppenbarligen att påverka resultatet av dragkristallen, till och med leda till att kristallen inte drar och material förstörs/avfall. Eftersom enkristallkiselskivor kräver hög renhet och kostnaden för en enkristalldragningsprocess är hög, finns det höga krav på Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling när det gäller renhet, bubbelprestanda och kvalitetsstabilitet.

Föroreningar: Föroreningar påverkar direkt prestanda och utbyte av enkristaller. Därför är föroreningsinnehållet ikvartsdegel som är i direkt kontakt med kiselsmältan är avgörande. Överdrivna föroreningar i degeln leder ofta till kristallisering i kvartsdegeln (lokal ackumulering av föroreningsjoner som leder till minskad viskositet). Om kristallisation inträffar nära den inre ytan, är ett alltför tjockt lokalt kristallisationsskikt benäget att skala av, vilket förhindrar ytterligare enkristalltillväxt; om ett tjockt kristallisationsskikt bildas på ytterväggen, är det troligt att utbuktning i botten eller krökning uppstår; om kristallisation tränger in i degelkroppen kan det lätt leda till en rad allvarliga konsekvenser såsom kiselläckage.

Bubblor: Kvartssand med hög renhet innehåller i sig gas-vätskeinneslutningar. Under kristalldragningsprocessen löser sig den inre ytan av degeln i kontakt med kiselsmältan kontinuerligt i kiselsmältan.  Mikrobubblorna i det genomskinliga lagret växer kontinuerligt och bubblorna närmast den innersta ytan spricker och släpper ut kvartsmikropartiklar och mikrobubblor i kiselsmältan. Föroreningarna i dessa mikropartiklar och mikrobubblor transporteras genom hela kiselsmältan, vilket direkt påverkar kristallisationen av kisel (utbytehastighet, kristallisationshastighet, uppvärmningstid, direkta bearbetningskostnader, etc.) och kvaliteten på enkristallkislet (perforerade wafers, svarta spån, etc.).