Kvartsdigel for silisium-singkrystalltrekking

Semicorex Quartz Crucible for Silicon Single Crystal Pulling er kjernekomponenten i silisiumwafer-fremstilling. Enkeltkrystallklargjøringsstadiet bestemmer tekniske parametere, slik som diameter, krystallorientering, dopingtype, resistivitetsområde og fordeling, oksygen- og karbonkonsentrasjon, minoritetsbærers levetid og gitterdefekter til silisiumet. Det krever at mikrodefekter, oksygenkonsentrasjon, metallurenheter og bærerkonsentrasjonens enhetlighet alle kontrolleres innenfor et visst område.

I Czochralski-enkrystallvekstprosessen må kvartsdigelen for silisium-enkeltkrystalltrekk tåle temperaturer høyere enn smeltepunktet til silisium (1420 ℃). Kvartsdigelen er for det meste gjennomskinnelig og består av flere lag.

Det ytre laget er et område med høy bobletetthet, kalt boblekomposittlaget; det indre laget er et 3-5 mm gjennomsiktig lag, kalt bobleutarmingslaget. Tilstedeværelsen av bobleutarmingslaget reduserer tettheten til smeltedigel-løsningens kontaktområde, og forbedrer derved enkeltkrystallvekst.

Siden det indre laget av kvartsdigelen kommer i direkte kontakt med silisiumvæsken, vil det kontinuerlig oppløses i silisium, og mikroboblen i det gjennomsiktige laget av digelen vil vokse opp for å sprekke og frigjøre kvartspartiklene og mikroboblene. Disse urenhetene strømmer deretter gjennom hele silisiumsmelten, og påvirker direkte krystalliseringen og kvaliteten til silisiumenkelkrystallen.

Kvartsdigeldigel som er i direkte kontakt med silisiumsmelten er avgjørende. For store urenheter i digelen fører ofte til krystallisering i kvartsdigelen (lokal opphopning av urenheter som fører til redusert viskositet). Hvis krystallisering skjer nær den indre overflaten, er et for tykt lokalt krystallisasjonslag utsatt for å flasse av, og forhindrer ytterligere enkrystallvekst; hvis det dannes et tykt krystallisasjonslag på ytterveggen, er det sannsynlig at det oppstår utbuling i bunnen eller krumning; hvis krystallisering trenger inn i smeltedigelen, kan det lett føre til en rekke alvorlige konsekvenser som silisiumlekkasje.

Urenheter: Urenheter påvirker direkte ytelsen og utbyttet til enkeltkrystaller. Derfor er urenhetsinnholdet ikvartsdigel som er i direkte kontakt med silisiumsmelten er avgjørende. For store urenheter i digelen fører ofte til krystallisering i kvartsdigelen (lokal opphopning av urenheter som fører til redusert viskositet). Hvis krystallisering skjer nær den indre overflaten, er et for tykt lokalt krystallisasjonslag utsatt for å flasse av, og forhindrer ytterligere enkrystallvekst; hvis det dannes et tykt krystallisasjonslag på ytterveggen, er det sannsynlig at det oppstår utbuling i bunnen eller krumning; hvis krystallisering trenger inn i smeltedigelen, kan det lett føre til en rekke alvorlige konsekvenser som silisiumlekkasje.

Bobler: Kvartssand med høy renhet inneholder gass-væske inneslutninger. Under krystalltrekkeprosessen oppløses den indre overflaten av digelen i kontakt med silisiumsmelten kontinuerlig i silisiumsmelten.  Mikroboblene i det transparente laget vokser kontinuerlig, og boblene nærmest den innerste overflaten sprekker, og frigjør kvartsmikropartikler og mikrobobler inn i silisiumsmelten. Urenhetene i disse mikropartiklene og mikroboblene bæres gjennom hele silisiumsmelten, og påvirker direkte krystalliseringen av silisium (utbyttehastighet, krystalliseringshastighet, oppvarmingstid, direkte prosesseringskostnader, etc.) og kvaliteten på enkeltkrystallsilisiumet (perforerte skiver, svarte chips, etc.).