De belangrijkste redenen die de uniformiteit van de radiale weerstand van enkele kristallen beïnvloeden, zijn de vlakheid van het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof en het kleine vlakeffect tijdens kristalgroei.
De invloed van de vlakheid van het vast-vloeistof grensvlak Als de smelt tijdens de kristalgroei gelijkmatig wordt geroerd, is het gelijke weerstandsoppervlak het vast-vloeistof grensvlak (de onzuiverheidsconcentratie in de smelt verschilt van de onzuiverheidsconcentratie in het kristal, dus de soortelijke weerstand is anders en de weerstand is alleen gelijk aan het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof). Wanneer de onzuiverheid K<1, zal het grensvlak convex ten opzichte van de smelt ervoor zorgen dat de radiale soortelijke weerstand hoog is in het midden en laag aan de rand, terwijl het concave grensvlak ten opzichte van de smelt het tegenovergestelde is. De radiale weerstandsuniformiteit van het vlakke vaste-vloeistofgrensvlak is beter. De vorm van het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof tijdens het trekken van kristallen wordt bepaald door factoren zoals de thermische veldverdeling en de bedrijfsparameters van de kristalgroei. In het rechtgetrokken monokristal is de vorm van het vaste-vloeistofoppervlak het resultaat van het gecombineerde effect van factoren zoals de verdeling van de oventemperatuur en de warmtedissipatie van het kristal.
Bij het trekken van kristallen zijn er vier hoofdtypen warmte-uitwisseling op het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof:
Latente faseveranderingswarmte die vrijkomt bij het stollen van gesmolten silicium
Warmtegeleiding van de smelt
Warmtegeleiding naar boven door het kristal
Stralingswarmte naar buiten door het kristal
De latente warmte is uniform voor het gehele grensvlak en de grootte ervan verandert niet als de groeisnelheid constant is. (Snelle warmtegeleiding, snelle afkoeling en verhoogde stollingssnelheid)
Wanneer de kop van het groeiende kristal zich dicht bij de watergekoelde entkristalstaaf van de eenkristaloven bevindt, is de temperatuurgradiënt in het kristal groot, waardoor de longitudinale warmtegeleiding van het kristal groter is dan de oppervlaktestralingswarmte, zodat de vast-vloeistof grensvlak convex ten opzichte van de smelt.
Wanneer het kristal naar het midden groeit, is de longitudinale warmtegeleiding gelijk aan de oppervlaktestralingswarmte, dus het grensvlak is recht.
Aan de staart van het kristal is de longitudinale warmtegeleiding kleiner dan de oppervlaktestralingswarmte, waardoor het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof concaaf is ten opzichte van de smelt.
Om een enkel kristal met uniforme radiale soortelijke weerstand te verkrijgen, moet het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof waterpas worden gezet.
De gebruikte methoden zijn: ①Pas het thermische systeem voor kristalgroei aan om de radiale temperatuurgradiënt van het thermische veld te verminderen.
②Pas de parameters voor het trekken van kristallen aan. Voor een grensvlak dat convex is ten opzichte van de smelt, verhoogt u bijvoorbeeld de treksnelheid om de kristalstollingssnelheid te verhogen. Op dit moment neemt, als gevolg van de toename van de latente kristallisatiewarmte die vrijkomt op het grensvlak, de smelttemperatuur nabij het grensvlak toe, wat resulteert in het smelten van een deel van het kristal op het grensvlak, waardoor het grensvlak vlak wordt. Integendeel, als het groeigrensvlak concaaf is in de richting van de smelt, kan de groeisnelheid worden verlaagd en zal de smelt een overeenkomstig volume stollen, waardoor het groeigrensvlak vlak wordt.
③ Pas de rotatiesnelheid van het kristal of de smeltkroes aan. Het verhogen van de rotatiesnelheid van het kristal zal de vloeistofstroom bij hoge temperatuur vergroten die van onder naar boven beweegt op het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof, waardoor het grensvlak verandert van convex naar concaaf. De richting van de vloeistofstroom veroorzaakt door de rotatie van de smeltkroes is dezelfde als die van natuurlijke convectie, en het effect is volledig tegengesteld aan dat van de kristalrotatie.
④ Het vergroten van de verhouding tussen de binnendiameter van de smeltkroes en de diameter van het kristal zal het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof afvlakken en kan ook de dislocatiedichtheid en het zuurstofgehalte in het kristal verminderen. Over het algemeen is de diameter van de smeltkroes: kristaldiameter = 3 ~ 2,5: 1.
Invloed van het kleine vlakeffect
Het vaste-vloeistof grensvlak van kristalgroei is vaak gekromd vanwege de beperking van de smeltisotherm in de smeltkroes. Als het kristal tijdens de kristalgroei snel wordt opgetild, zal er een klein vlak vlak verschijnen op het vaste-vloeistofgrensvlak van de (111) germanium- en silicium-monokristallen. Het is het (111) atomaire dicht opeengepakte vlak, gewoonlijk een klein vliegtuig genoemd.
De onzuiverheidsconcentratie in het kleine vlakke gebied is zeer verschillend van die in het niet-kleine vlakke gebied. Dit fenomeen van abnormale verdeling van onzuiverheden in het kleine vlakke gebied wordt het kleine vlakeffect genoemd.
Als gevolg van het kleine vlakke effect zal de soortelijke weerstand van het kleine vlakke gebied afnemen en in ernstige gevallen zullen er onzuivere pijpkernen verschijnen. Om de inhomogeniteit van de radiale weerstand, veroorzaakt door het kleine vlakeffect, te elimineren, moet het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof worden genivelleerd.
Welkom alle klanten van over de hele wereld om ons te bezoeken voor een verdere discussie!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Posttijd: 24 juli 2024