بوته کوارتز برای کشش تک کریستال سیلیکونی

بوته کوارتز Semicorex برای کشش تک کریستال سیلیکون جزء اصلی در ساخت ویفر سیلیکونی است. مرحله آماده سازی تک کریستال پارامترهای فنی مانند قطر، جهت کریستال، نوع دوپینگ، محدوده مقاومت و توزیع، غلظت اکسیژن و کربن، طول عمر حامل اقلیت، و عیوب شبکه سیلیکون را تعیین می کند. این مستلزم آن است که عیوب میکرو، غلظت اکسیژن، ناخالصی های فلزی و یکنواختی غلظت حامل همگی در محدوده خاصی کنترل شوند.

در فرآیند رشد تک کریستالی Czochralski، بوته کوارتز برای کشش تک کریستال سیلیکون باید دماهای بالاتر از نقطه ذوب سیلیکون (1420 درجه سانتیگراد) را تحمل کند. بوته کوارتز عمدتاً نیمه شفاف است و از چندین لایه تشکیل شده است.

لایه بیرونی ناحیه ای با تراکم حباب بالا است که لایه مرکب حباب نامیده می شود. لایه داخلی یک لایه شفاف 3-5 میلی متری است که به آن لایه تخلیه حباب می گویند. وجود لایه تخلیه حباب، چگالی ناحیه تماس بوته-محلول را کاهش می دهد و در نتیجه رشد تک کریستالی را بهبود می بخشد.

از آنجایی که لایه داخلی بوته کوارتز مستقیماً با مایع سیلیکون در تماس است، به طور مداوم در سیلیکون حل می شود و حباب میکرو در لایه شفاف بوته بزرگ می شود تا ترک بخورد و ذرات کوارتز و حباب های میکرو را آزاد کند. سپس این ناخالصی ها از طریق کل مذاب سیلیکون جریان می یابد و مستقیماً بر تبلور و کیفیت تک کریستال سیلیکون تأثیر می گذارد.

بوته کوارتزبرای کشش تک کریستال سیلیکون مستقیماً با مایع سیلیکون در تماس است، بنابراین ناخالصی ها و حباب هایی که در فرآیند تولید به طور موثر کنترل نمی شوند، به وضوح بر نتایج کریستال کشیدن تأثیر می گذارد، حتی منجر به شکست در کشیدن کریستال و فساد / ضایعات مواد می شود. از آنجایی که ویفرهای سیلیکونی تک کریستال به خلوص بالا نیاز دارند و هزینه فرآیند کشیدن تک کریستال بالا است، از نظر خلوص، عملکرد حباب و ثبات کیفیت، تقاضاهای زیادی در مورد کوارتز کروسیبل برای کشش تک کریستال سیلیکونی وجود دارد.

ناخالصی ها: ناخالصی ها به طور مستقیم بر عملکرد و عملکرد تک کریستال ها تأثیر می گذارند. بنابراین، محتوای ناخالصی ازکوارتزبوته ای که در تماس مستقیم با مذاب سیلیکون است بسیار مهم است. ناخالصی های بیش از حد در بوته اغلب منجر به تبلور در بوته کوارتز می شود (تجمع موضعی یون های ناخالصی که منجر به کاهش ویسکوزیته می شود). اگر کریستالیزاسیون در نزدیکی سطح داخلی رخ دهد، یک لایه تبلور موضعی بیش از حد ضخیم مستعد لایه برداری است و از رشد بیشتر تک کریستالی جلوگیری می کند. اگر یک لایه تبلور ضخیم روی دیواره بیرونی تشکیل شود، احتمالاً برآمدگی در پایین یا انحنا رخ می دهد. اگر کریستالیزاسیون در بدنه بوته نفوذ کند، به راحتی می تواند منجر به یک سری عواقب جدی مانند نشت سیلیکون شود.

حباب: ماسه کوارتز با خلوص بالا خود حاوی مواد گازی مایع است. در طول فرآیند کشیدن کریستال، سطح داخلی بوته در تماس با مذاب سیلیکون به طور مداوم در مذاب سیلیکون حل می شود.  میکرو حباب های لایه شفاف به طور مداوم رشد می کنند و حباب های نزدیک به درونی ترین سطح پاره می شوند و ذرات میکرو کوارتز و حباب های میکرو را در مذاب سیلیکون آزاد می کنند. ناخالصی‌های موجود در این میکرو ذرات و حباب‌های میکرو در کل مذاب سیلیکون حمل می‌شوند و مستقیماً بر تبلور سیلیکون (نرخ بازده، نرخ تبلور، زمان گرم کردن، هزینه‌های پردازش مستقیم و غیره) و کیفیت سیلیکون تک‌بلور (ویفرهای سوراخ‌دار، تراشه‌های سیاه و غیره) تأثیر می‌گذارند.