Glavni razlozi koji utiču na ujednačenost radijalne otpornosti monokristala su ravnost sučelja čvrsta-tečnost i efekat male ravni tokom rasta kristala.
Utjecaj ravnosti granice čvrstog i tekućeg sloja Prilikom rasta kristala, ako se talina ravnomjerno miješa, jednaka površina otpora je granica čvrsta-tečnost (koncentracija nečistoća u talini je različita od koncentracije nečistoća u kristalu, tako da otpornost je različita, a otpor je jednak samo na granici čvrstog i tečnog). Kada je nečistoća K<1, interfejs konveksan prema talini će uzrokovati da radijalni otpor bude visok u sredini i nizak na ivici, dok je interfejs konkavni prema talini suprotan. Ujednačenost radijalnog otpora ravnog sučelja čvrsta i tečnost je bolja. Oblik sučelja čvrstoća-tečnost tokom izvlačenja kristala određen je faktorima kao što su distribucija toplotnog polja i radni parametri rasta kristala. U monokristalu ravnog vučenja, oblik površine čvrsta-tečnost rezultat je kombinovanog dejstva faktora kao što su distribucija temperature peći i disipacija toplote kristala.
Prilikom izvlačenja kristala, postoje četiri glavna tipa razmjene topline na sučelju čvrstog i tekućeg:
Latentna toplota promene faze oslobođena skrućivanjem rastopljenog silicijuma
Provođenje toplote taline
Provođenje toplote prema gore kroz kristal
Zračenje topline prema van kroz kristal
Latentna toplina je ujednačena za cijelo sučelje, a njena veličina se ne mijenja kada je stopa rasta konstantna. (Brzo provođenje toplote, brzo hlađenje i povećana brzina očvršćavanja)
Kada je glava rastućeg kristala blizu vodeno hlađenog sjemenskog kristalnog štapa peći sa monokristalom, temperaturni gradijent u kristalu je velik, što čini uzdužnu provodljivost topline kristala većom od topline površinskog zračenja, tako da sučelje čvrsto-tečno konveksno prema talini.
Kada kristal naraste do sredine, uzdužna provodljivost topline jednaka je toplini površinskog zračenja, tako da je granica ravna.
Na repu kristala, uzdužna provodljivost topline je manja od topline površinskog zračenja, čineći sučelje čvrstog i tekućeg konkavnog prema talini.
Da bi se dobio monokristal sa ujednačenom radijalnom otpornošću, interfejs čvrsta i tečnost mora biti nivelisan.
Korišćene metode su: ①Podesite termalni sistem rasta kristala da smanjite radijalni temperaturni gradijent termičkog polja.
②Podesite parametre operacije izvlačenja kristala. Na primjer, za sučelje konveksno prema talini, povećajte brzinu povlačenja kako biste povećali brzinu skrućivanja kristala. U ovom trenutku, zbog povećanja kristalizacijske latentne topline oslobođene na granici, temperatura taline u blizini granice se povećava, što rezultira topljenjem dijela kristala na granici, čineći granicu ravnim. Naprotiv, ako je granica rasta konkavna prema talini, brzina rasta se može smanjiti, a talina će učvrstiti odgovarajuću zapreminu, čineći međuprostor rasta ravnim.
③ Podesite brzinu rotacije kristala ili lončića. Povećanje brzine rotacije kristala će povećati protok tečnosti visoke temperature koji se kreće odozdo prema gore na interfejsu čvrsta-tečnost, čineći da se interfejs promeni iz konveksnog u konkavno. Smjer strujanja tekućine uzrokovan rotacijom lončića je isti kao kod prirodne konvekcije, a učinak je potpuno suprotan od rotacije kristala.
④ Povećanje omjera unutrašnjeg prečnika lončića i prečnika kristala će izravnati sučelje čvrsta i tečnost, a takođe može smanjiti gustinu dislokacije i sadržaj kiseonika u kristalu. Generalno, prečnik lončića: prečnik kristala = 3~2,5:1.
Utjecaj efekta male ravni
Interfejs čvrstog i tekućeg rasta kristala je često zakrivljen zbog ograničenja izoterme taline u lončiću. Ako se kristal brzo podiže tokom rasta kristala, pojavit će se mala ravna ravan na granici čvrsta-tečnost monokristala (111) germanijuma i silicijuma. To je (111) atomska blisko zbijena ravan, koja se obično naziva mala ravan.
Koncentracija nečistoća u području male ravnine je vrlo različita od one u ne-maloj ravni. Ovaj fenomen abnormalne distribucije nečistoća u maloj površini naziva se efekt male ravni.
Zbog efekta male ravni, otpornost male ravninske površine će se smanjiti, a u teškim slučajevima će se pojaviti nečistoća jezgra cijevi. Da bi se eliminisala nehomogenost radijalnog otpora uzrokovana efektom male ravnine, interfejs čvrsta i tečnost treba da se izravna.
Dobrodošli kupcima iz cijelog svijeta da nas posjete radi dalje diskusije!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Vrijeme objave: Jul-24-2024