Cadinho de quartzo para extração de cristal único de silício

O cadinho de quartzo Semicorex para extração de cristal único de silício é o componente principal na fabricação de wafer de silício. O estágio de preparação de cristal único determina parâmetros técnicos, como diâmetro, orientação do cristal, tipo de dopagem, faixa e distribuição de resistividade, concentração de oxigênio e carbono, vida útil do portador minoritário e defeitos de rede do silício. Requer que microdefeitos, concentração de oxigênio, impurezas metálicas e uniformidade de concentração de transportadores sejam controlados dentro de uma determinada faixa.

No processo de crescimento de cristal único Czochralski, o cadinho de quartzo para extração de cristal único de silício precisa suportar temperaturas superiores ao ponto de fusão do silício (1420 ℃). O cadinho de quartzo é principalmente translúcido e composto de múltiplas camadas.

A camada externa é uma região com alta densidade de bolhas, chamada de camada composta de bolhas; a camada interna é uma camada transparente de 3-5 mm, chamada camada de esgotamento de bolhas. A presença da camada de depleção de bolhas reduz a densidade da área de contato da solução do cadinho, melhorando assim o crescimento do cristal único.

Como a camada interna do cadinho de quartzo entra em contato direto com o líquido de silício, ela se dissolverá continuamente em silício, e a microbolha na camada transparente do cadinho crescerá para rachar e liberar as partículas de quartzo e microbolhas. Essas impurezas fluem então através de todo o fundido de silício, afetando diretamente a cristalização e a qualidade do cristal único de silício.

Cadinho de Quartzopara a extração de cristal único de silício entra em contato direto com o líquido de silício, de modo que as impurezas e bolhas que não são controladas de forma eficiente no processo de produção, obviamente afetarão os resultados da extração do cristal, até mesmo levarão à falha na extração do cristal e à deterioração / desperdício do material. Como os wafers de silício de cristal único exigem alta pureza e o custo de um processo de extração de cristal único é alto, há grandes demandas no cadinho de quartzo para extração de cristal único de silício em termos de pureza, desempenho de bolha e estabilidade de qualidade.

Impurezas: As impurezas afetam diretamente o desempenho e o rendimento dos monocristais. Portanto, o teor de impurezas doquartzocadinho que está em contato direto com o silício fundido é crucial. Impurezas excessivas no cadinho muitas vezes levam à cristalização no cadinho de quartzo (acúmulo local de íons de impureza levando à redução da viscosidade). Se a cristalização ocorrer perto da superfície interna, uma camada de cristalização local excessivamente espessa tende a se desprender, impedindo o crescimento adicional do cristal único; se uma espessa camada de cristalização se formar na parede externa, é provável que ocorra abaulamento na parte inferior ou curvatura; se a cristalização penetrar no corpo do cadinho, pode facilmente levar a uma série de consequências graves, como vazamento de silício.

Bolhas: A própria areia de quartzo de alta pureza contém inclusões gás-líquido. Durante o processo de extração do cristal, a superfície interna do cadinho em contato com o silício fundido se dissolve continuamente no silício fundido.  As microbolhas na camada transparente crescem continuamente e as bolhas mais próximas da superfície mais interna se rompem, liberando micropartículas de quartzo e microbolhas no silício fundido. As impurezas dentro dessas micropartículas e microbolhas são transportadas por todo o fundido de silício, afetando diretamente a cristalização do silício (taxa de rendimento, taxa de cristalização, tempo de aquecimento, custos diretos de processamento, etc.) e a qualidade do silício monocristalino (wafers perfurados, chips pretos, etc.).