Yksikiteisen piin valmistus

Yksikiteinen piion perusmateriaali, jota käytetään suurten integroitujen piirien, sirujen ja aurinkokennojen tuotannossa. Puolijohdelaitteiden perinteisenä pohjana piipohjaiset sirut ovat edelleen modernin elektroniikan kulmakivi. Kasvuyksikiteinen pii, erityisesti sulasta, on ratkaisevan tärkeää korkealaatuisten, virheettömien kiteiden varmistamiseksi, jotka täyttävät elektroniikan ja aurinkosähkön kaltaisten teollisuudenalojen tiukat vaatimukset. Yksittäisten kiteiden kasvattamiseen sulasta tilasta käytetään useita tekniikoita, joista jokaisella on omat etunsa ja erityiset sovelluksensa. Yksikiteisen piin valmistuksessa käytetyt kolme ensisijaista menetelmää ovat Czochralskin (CZ) menetelmä, Kyropoulos-menetelmä ja Float Zone (FZ) -menetelmä.

1. Czochralskin menetelmä (CZ)

Czochralskin menetelmä on yksi yleisimmin käytetyistä viljelymenetelmistäyksikiteinen piisulasta tilasta. Tämä menetelmä käsittää siemenkiteen pyörittämisen ja vetämisen piisulasta kontrolloiduissa lämpötilaolosuhteissa. Kun siemenkidettä nostetaan vähitellen, se vetää sulasta piiatomeja, jotka järjestäytyvät yhdeksi kiderakenteeksi, joka vastaa siemenkiteen suuntausta.

Czochralski-menetelmän edut:

Korkealaatuiset kiteet: Czochralskin menetelmä mahdollistaa korkealaatuisten kiteiden nopean kasvun. Prosessia voidaan seurata jatkuvasti, mikä mahdollistaa reaaliaikaiset säädöt optimaalisen kiteen kasvun varmistamiseksi.

Matala jännitys ja minimaaliset viat: Kasvuprosessin aikana kide ei joudu suoraan kosketukseen upokkaan kanssa, mikä vähentää sisäistä jännitystä ja välttää upokkaan seinämien ei-toivotun ytimen muodostumisen.

Säädettävä vikatiheys: Hienosäätämällä kasvuparametreja voidaan minimoida kiteen dislokaatiotiheys, mikä johtaa erittäin täydellisiin ja tasalaatuisiin kiteisiin.

Czochralskin menetelmän perusmuotoa on muokattu ajan myötä tiettyjen rajoitusten huomioimiseksi, erityisesti kidekoon suhteen. Perinteiset CZ-menetelmät rajoittuvat yleensä kiteiden tuottamiseen, joiden halkaisija on noin 51-76 mm. Tämän rajoituksen voittamiseksi ja suurempien kiteiden kasvattamiseksi on kehitetty useita kehittyneitä tekniikoita, kuten nestemäinen kapseloitu Czochralski (LEC) -menetelmä ja ohjattu muottimenetelmä.

Liquid Encapsulated Czochralski (LEC) -menetelmä: Tämä modifioitu tekniikka kehitettiin haihtuvien III-V-yhdistepuolijohdekiteiden kasvattamiseksi. Nestekapselointi auttaa hallitsemaan haihtuvia alkuaineita kasvuprosessin aikana, mikä mahdollistaa korkealaatuisten yhdistekiteiden muodostumisen.

Ohjattu muottimenetelmä: Tämä tekniikka tarjoaa useita etuja, mukaan lukien nopeammat kasvunopeudet ja tarkan kiteen mittojen hallinnan. Se on energiatehokas, kustannustehokas ja pystyy tuottamaan suuria, monimutkaisia ​​yksikiteisiä rakenteita.

2. Kyropoulos-menetelmä

Kyropoulos-menetelmä, joka on samanlainen kuin Czochralski-menetelmä, on toinen viljelytekniikkayksikiteinen pii. Kyropoulos-menetelmä kuitenkin luottaa tarkaan lämpötilan säätöön kiteen kasvun saavuttamiseksi. Prosessi alkaa siemenkiteen muodostumisella sulatteeseen, ja lämpötilaa lasketaan vähitellen, jolloin kiteet voivat kasvaa.

Kyropoulos-menetelmän edut:

Suuremmat kiteet: Yksi Kyropoulos-menetelmän tärkeimmistä eduista on sen kyky tuottaa suurempia yksikiteisiä piikiteitä. Tällä menetelmällä voidaan kasvattaa kiteitä, joiden halkaisija on yli 100 mm, joten se on suositeltava valinta suuria kiteitä vaativiin sovelluksiin.

Nopeampi kasvu: Kyropoulos-menetelmä tunnetaan suhteellisen nopeasta kiteen kasvunopeudestaan ​​verrattuna muihin menetelmiin.

Matala stressi ja viat: Kasvuprosessille on ominaista alhainen sisäinen jännitys ja vähemmän vikoja, mikä johtaa korkealaatuisiin kiteisiin.

Suunnattu kiteiden kasvu: Kyropoulos-menetelmä mahdollistaa suunnattujen kiteiden hallitun kasvun, mikä on hyödyllistä tietyissä elektronisissa sovelluksissa.

Korkealaatuisten kiteiden saavuttamiseksi Kyropoulos-menetelmällä, kahta kriittistä parametria on hallittava huolellisesti: lämpötilagradientti ja kiteen kasvun suunta. Näiden parametrien oikea säätö varmistaa virheettömien, suurten yksikiteisten piikiteiden muodostumisen.

3. Float Zone (FZ) -menetelmä

Float Zone (FZ) -menetelmä, toisin kuin Czochralskin ja Kyropoulosin menetelmät, ei luota upokkaan, joka sisältää sulan piin. Sen sijaan tämä menetelmä käyttää vyöhykkeen sulamisen ja erottelun periaatetta piin puhdistamiseen ja kiteiden kasvattamiseen. Prosessi sisältää piisauvan altistumisen paikalliselle kuumennusvyöhykkeelle, joka liikkuu sauvaa pitkin, jolloin pii sulaa ja jähmettyy sitten uudelleen kiteiseen muotoon vyöhykkeen edetessä. Tämä tekniikka voidaan toteuttaa joko vaaka- tai pystysuunnassa, jolloin pystysuuntainen konfiguraatio on yleisempi ja sitä kutsutaan kelluvan vyöhykkeen menetelmäksi.

FZ-menetelmä kehitettiin alun perin materiaalien puhdistamiseen liuenneen aineen erotteluperiaatteella. Tällä menetelmällä voidaan tuottaa erittäin puhdasta piitä erittäin alhaisilla epäpuhtauksilla, mikä tekee siitä ihanteellisen puolijohdesovelluksiin, joissa erittäin puhtaat materiaalit ovat välttämättömiä.

Float Zone -menetelmän edut:

Korkea puhtaus: Koska piisulate ei ole kosketuksissa upokkaan, Float Zone -menetelmä vähentää merkittävästi kontaminaatiota, mikä johtaa erittäin puhtaisiin piikiteisiin.

Ei upokkaan kosketusta: Kosketuksen puute upokkaan kanssa tarkoittaa, että kiteessä ei ole säiliön materiaalin aiheuttamia epäpuhtauksia, mikä on erityisen tärkeää erittäin puhtaissa sovelluksissa.

Suuntainen kiinteytyminen: Float Zone -menetelmä mahdollistaa jähmettymisprosessin tarkan hallinnan, mikä varmistaa korkealaatuisten kiteiden muodostumisen minimaalisilla vioilla.

Johtopäätös

Yksikiteinen piivalmistus on elintärkeä prosessi puolijohde- ja aurinkokennoteollisuudessa käytettävien korkealaatuisten materiaalien valmistuksessa. Czochralski-, Kyropoulos- ja Float Zone -menetelmät tarjoavat kukin ainutlaatuisia etuja riippuen sovelluksen erityisvaatimuksista, kuten kiteen koosta, puhtaudesta ja kasvunopeudesta. Teknologian edistyessä näiden kiteiden kasvatustekniikoiden parannukset parantavat entisestään piipohjaisten laitteiden suorituskykyä useilla korkean teknologian aloilla.

---

Semicorex tarjoaa korkealaatuistagrafiittiosatkiteen kasvuprosessiin. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com