کنترل یکنواختی مقاومت شعاعی در طول کشش کریستال

دلایل اصلی موثر بر یکنواختی مقاومت شعاعی تک بلورها صاف بودن سطح مشترک جامد و مایع و اثر صفحه کوچک در طول رشد کریستال است.

تأثیر صافی سطح مشترک جامد و مایع در طول رشد کریستال، اگر مذاب به طور یکنواخت هم زده شود، سطح مقاومت برابر سطح مشترک جامد و مایع است (غلظت ناخالصی در مذاب با غلظت ناخالصی در کریستال متفاوت است، بنابراین مقاومت متفاوت است و مقاومت فقط در سطح مشترک جامد و مایع برابر است). هنگامی که ناخالصی K<1، سطح مشترک به مذاب محدب است باعث می شود که مقاومت شعاعی در وسط بالا و در لبه پایین باشد، در حالی که رابط مقعر به مذاب برعکس است. یکنواختی مقاومت شعاعی رابط مسطح جامد و مایع بهتر است. شکل رابط جامد و مایع در طول کشیدن کریستال توسط عواملی مانند توزیع میدان حرارتی و پارامترهای عملیاتی رشد کریستال تعیین می شود. در تک کریستال مستقیم کشیده، شکل سطح جامد- مایع حاصل اثر ترکیبی عواملی مانند توزیع دمای کوره و اتلاف حرارت کریستال است.

هنگام کشیدن کریستال ها، چهار نوع اصلی تبادل حرارت در سطح مشترک جامد و مایع وجود دارد:

گرمای نهان تغییر فاز که توسط انجماد سیلیکون مذاب آزاد می شود

هدایت حرارتی مذاب

هدایت گرما از طریق کریستال به سمت بالا

تابش گرما به بیرون از طریق کریستال
گرمای نهان برای کل سطح مشترک یکنواخت است و اندازه آن با ثابت بودن سرعت رشد تغییر نمی کند. (هدایت گرما سریع، سرد شدن سریع و افزایش سرعت انجماد)

هنگامی که سر کریستال در حال رشد نزدیک به میله کریستال دانه خنک شده با آب کوره تک بلور است، گرادیان دما در کریستال بزرگ است، که باعث می شود رسانش حرارتی طولی کریستال بیشتر از گرمای تابش سطحی باشد، بنابراین رابط جامد و مایع محدب به مذاب.

هنگامی که کریستال تا وسط رشد می کند، هدایت حرارتی طولی برابر با گرمای تابش سطح است، بنابراین سطح مشترک مستقیم است.

در انتهای کریستال، هدایت حرارتی طولی کمتر از گرمای تابش سطحی است، و باعث می‌شود سطح مشترک جامد و مایع به مذاب مقعر باشد.
برای به دست آوردن یک کریستال منفرد با مقاومت شعاعی یکنواخت، سطح مشترک جامد و مایع باید تراز شود.
روش های مورد استفاده عبارتند از: ①سیستم حرارتی رشد کریستال را برای کاهش گرادیان دمای شعاعی میدان حرارتی تنظیم کنید.
② پارامترهای عملیات کشیدن کریستال را تنظیم کنید. به عنوان مثال، برای یک رابط محدب به مذاب، سرعت کشش را افزایش دهید تا نرخ انجماد کریستال افزایش یابد. در این زمان به دلیل افزایش گرمای نهان تبلور آزاد شده بر روی سطح مشترک، دمای مذاب در نزدیکی سطح مشترک افزایش می یابد و در نتیجه ذوب بخشی از کریستال در سطح مشترک، باعث صاف شدن سطح مشترک می شود. برعکس، اگر سطح مشترک رشد به سمت مذاب مقعر باشد، سرعت رشد را می توان کاهش داد و مذاب حجم مربوطه را جامد می کند و سطح مشترک رشد را صاف می کند.
③ سرعت چرخش کریستال یا بوته را تنظیم کنید. افزایش سرعت چرخش کریستال جریان مایع با دمای بالا را افزایش می دهد که از پایین به بالا در سطح مشترک جامد-مایع حرکت می کند و باعث می شود که رابط از محدب به مقعر تغییر کند. جهت جریان مایع ناشی از چرخش بوته همانند همرفت طبیعی است و اثر آن کاملاً مخالف چرخش کریستال است.
④ افزایش نسبت قطر داخلی بوته به قطر کریستال، سطح مشترک جامد و مایع را صاف می کند و همچنین می تواند چگالی نابجایی و محتوای اکسیژن در کریستال را کاهش دهد. به طور کلی، قطر بوته: قطر کریستال = 3 ~ 2.5: 1.
تأثیر اثر هواپیمای کوچک
سطح مشترک جامد-مایع رشد کریستال اغلب به دلیل محدودیت ایزوترم مذاب در بوته منحنی است. اگر کریستال به سرعت در طول رشد کریستال بلند شود، یک صفحه مسطح کوچک در سطح مشترک جامد-مایع تک بلورهای ژرمانیوم و سیلیکون (111) ظاهر می شود. این هواپیمای بسته اتمی (111) است که معمولاً هواپیمای کوچک نامیده می شود.
غلظت ناخالصی در ناحیه صفحه کوچک بسیار متفاوت از سطح صفحه غیر کوچک است. این پدیده توزیع غیرعادی ناخالصی ها در ناحیه صفحه کوچک، اثر صفحه کوچک نامیده می شود.
به دلیل اثر صفحه کوچک، مقاومت سطح صفحه کوچک کاهش می یابد و در موارد شدید، هسته های لوله ناخالصی ظاهر می شود. برای از بین بردن ناهمگنی مقاومت شعاعی ناشی از اثر صفحه کوچک، سطح مشترک جامد و مایع باید تراز شود.

از هر مشتری از سرتاسر جهان استقبال کنید تا برای بحث بیشتر از ما دیدن کنند!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/