सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंगसाठी क्वार्ट्ज क्रूसिबल

सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंगसाठी सेमिकोरेक्स क्वार्ट्ज क्रूसिबल हा सिलिकॉन वेफर फॅब्रिकेशनमधील मुख्य घटक आहे. सिंगल-क्रिस्टल तयारी स्टेज तांत्रिक मापदंड निर्धारित करते, जसे की व्यास, क्रिस्टल अभिमुखता, डोपिंग प्रकार, प्रतिरोधकता श्रेणी आणि वितरण, ऑक्सिजन आणि कार्बन एकाग्रता, अल्पसंख्याक वाहक जीवनकाळ आणि सिलिकॉनचे जाळी दोष. सूक्ष्म-दोष, ऑक्सिजन एकाग्रता, धातूची अशुद्धता आणि वाहक एकाग्रता एकसमानता हे सर्व एका विशिष्ट मर्यादेत नियंत्रित करणे आवश्यक आहे.

झोक्राल्स्की सिंगल-क्रिस्टल वाढीच्या प्रक्रियेत, सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंगसाठी क्वार्ट्ज क्रूसिबलला सिलिकॉनच्या वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा जास्त तापमान (1420℃) सहन करावे लागते. क्वार्ट्ज क्रूसिबल बहुतेक अर्धपारदर्शक आणि अनेक स्तरांनी बनलेले असते.

बाह्य स्तर हा उच्च बबल घनता असलेला प्रदेश आहे, ज्याला बबल संमिश्र स्तर म्हणतात; आतील थर हा 3-5 मिमीचा पारदर्शक थर असतो, ज्याला बबल डिप्लेशन लेयर म्हणतात. बबल डिप्लेशन लेयरची उपस्थिती क्रूसिबल-सोल्यूशन संपर्क क्षेत्राची घनता कमी करते, ज्यामुळे सिंगल-क्रिस्टल वाढ सुधारते.

क्वार्ट्ज क्रूसिबलचा आतील थर थेट सिलिकॉन द्रवाशी संपर्क साधत असल्याने, तो सतत सिलिकॉनमध्ये विरघळत राहील आणि क्रूसिबल पारदर्शक थरातील सूक्ष्म बबल वाढून क्वार्ट्जचे कण आणि सूक्ष्म फुगे क्रॅक होऊन बाहेर पडतील. या अशुद्धता नंतर संपूर्ण सिलिकॉन वितळतात, सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टलच्या क्रिस्टलायझेशन आणि गुणवत्तेवर थेट परिणाम करतात.

क्वार्ट्ज क्रूसिबलसिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग थेट सिलिकॉन लिक्विडशी संपर्क साधते, त्यामुळे उत्पादन प्रक्रियेत ज्या अशुद्धता आणि बुडबुडे कार्यक्षमतेने नियंत्रित केले जात नाहीत, ते साहजिकच क्रिस्टल खेचण्याच्या परिणामांवर परिणाम करतात, अगदी क्रिस्टल पुलिंग अयशस्वी आणि साहित्याचा अपव्यय/कचरा देखील होतो. सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्सना उच्च शुद्धतेची आवश्यकता असल्यामुळे आणि सिंगल क्रिस्टल खेचण्याच्या प्रक्रियेची किंमत जास्त असल्याने, शुद्धता, बबल कार्यप्रदर्शन आणि गुणवत्ता स्थिरतेच्या दृष्टीने सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंगसाठी क्वार्ट्ज क्रूसिबलला जास्त मागणी आहे.

अशुद्धता: अशुद्धता एकल क्रिस्टल्सच्या कार्यक्षमतेवर आणि उत्पन्नावर थेट परिणाम करतात. त्यामुळे, च्या अशुद्धता सामग्रीक्वार्ट्जसिलिकॉन वितळण्याच्या थेट संपर्कात असलेले क्रूसिबल महत्वाचे आहे. क्रूसिबलमध्ये जास्त अशुद्धतेमुळे अनेकदा क्वार्ट्ज क्रूसिबलमध्ये क्रिस्टलायझेशन होते (अशुद्धता आयनांचे स्थानिक संचय ज्यामुळे स्निग्धता कमी होते). जर आतील पृष्ठभागाजवळ स्फटिकीकरण झाले, तर स्थानिक स्फटिकीकरणाचा जाड थर सोलून निघून जाण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे पुढील एकल-क्रिस्टल वाढ थांबते; बाहेरील भिंतीवर जाड क्रिस्टलायझेशन थर तयार झाल्यास, तळाशी फुगवटा किंवा वक्रता होण्याची शक्यता असते; जर क्रिस्टलायझेशन क्रूसिबल बॉडीमध्ये घुसले तर ते सहजपणे सिलिकॉन गळतीसारख्या गंभीर परिणामांची मालिका होऊ शकते.

बुडबुडे: उच्च-शुद्धता क्वार्ट्ज वाळूमध्येच गॅस-द्रव समावेश असतो. क्रिस्टल खेचण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, सिलिकॉनच्या संपर्कात असलेल्या क्रुसिबलची आतील पृष्ठभाग सिलिकॉन वितळताना सतत विरघळते.  पारदर्शक थरातील सूक्ष्म बुडबुडे सतत वाढत जातात आणि सर्वात जवळचे बुडबुडे पृष्ठभागाच्या सर्वात जवळ फुटतात, क्वार्ट्जचे सूक्ष्म कण आणि सूक्ष्म फुगे सिलिकॉन वितळतात. या सूक्ष्म कण आणि सूक्ष्म बुडबुड्यांमधली अशुद्धता संपूर्ण सिलिकॉन वितळण्यामध्ये वाहून जाते, ज्यामुळे सिलिकॉनच्या क्रिस्टलायझेशनवर (उत्पन्न दर, क्रिस्टलायझेशन दर, हीटिंग वेळ, थेट प्रक्रिया खर्च इ.) आणि सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनची गुणवत्ता (छिद्रयुक्त वेफर्स, ब्लॅक चिप्स इ.) वर थेट परिणाम होतो.