Hovedårsagerne, der påvirker ensartetheden af radial resistivitet af enkeltkrystaller, er fladheden af faststof-væske-grænsefladen og den lille plane effekt under krystalvækst
Påvirkningen af fladheden af faststof-væske-grænsefladen Under krystalvækst, hvis smelten omrøres jævnt, er den samme modstandsoverflade fast-væske-grænsefladen (urenhedskoncentrationen i smelten er forskellig fra urenhedskoncentrationen i krystallen, så resistiviteten er forskellig, og modstanden er kun den samme ved faststof-væske-grænsefladen). Når urenheden K<1, vil grænsefladen konveks til smelten bevirke, at den radiale resistivitet er høj i midten og lav ved kanten, mens grænsefladen konkav til smelten er den modsatte. Ensartetheden af den radiale resistivitet af den flade faststof-væske-grænseflade er bedre. Formen af faststof-væske-grænsefladen under krystaltrækning bestemmes af faktorer såsom den termiske feltfordeling og krystalvækstdriftsparametrene. I den lige trukket enkeltkrystal er formen af den faste væskeoverflade resultatet af den kombinerede effekt af faktorer som ovntemperaturfordeling og krystalvarmeafledning.
Når der trækkes krystaller, er der fire hovedtyper af varmeveksling ved faststof-væske-grænsefladen:
Latent faseændringsvarme frigivet ved størkning af smeltet silicium
Smeltens varmeledning
Varmeledning opad gennem krystallen
Strålingsvarme udad gennem krystallen
Den latente varme er ensartet for hele grænsefladen, og dens størrelse ændres ikke, når væksthastigheden er konstant. (Hurtig varmeledning, hurtig afkøling og øget størkningshastighed)
Når hovedet af den voksende krystal er tæt på den vandkølede frøkrystalstang i enkeltkrystalovnen, er temperaturgradienten i krystallen stor, hvilket gør den langsgående varmeledning af krystallen større end overfladestrålingsvarmen, så faststof-væske grænsefladen konveks til smelten.
Når krystallen vokser til midten, er den langsgående varmeledning lig med overfladestrålingsvarmen, så grænsefladen er lige.
Ved krystallens hale er den langsgående varmeledning mindre end overfladestrålingsvarmen, hvilket gør grænsefladen mellem faststof og væske konkav til smelten.
For at opnå en enkelt krystal med ensartet radial resistivitet skal faststof-væske-grænsefladen udjævnes.
De anvendte metoder er: ①Juster det termiske krystalvækstsystem for at reducere det termiske felts radiale temperaturgradient.
②Juster parametrene for krystaltræk. For eksempel, for en grænseflade konveks til smelten, øg trækhastigheden for at øge krystalstørkningshastigheden. På dette tidspunkt, på grund af stigningen i krystallisationens latente varme frigivet på grænsefladen, stiger smeltetemperaturen nær grænsefladen, hvilket resulterer i smeltning af en del af krystallen ved grænsefladen, hvilket gør grænsefladen flad. Tværtimod, hvis vækstgrænsefladen er konkav mod smelten, kan væksthastigheden reduceres, og smelten vil størkne et tilsvarende volumen, hvilket gør vækstgrænsefladen flad.
③ Juster rotationshastigheden for krystallen eller diglen. Forøgelse af krystalrotationshastigheden vil øge højtemperaturvæskestrømmen, der bevæger sig fra bund til top ved faststof-væske-grænsefladen, hvilket får grænsefladen til at ændre sig fra konveks til konkav. Retningen af væskestrømmen forårsaget af diglens rotation er den samme som den for naturlig konvektion, og effekten er fuldstændig modsat af krystalrotationen.
④ Forøgelse af forholdet mellem diglens indre diameter og krystallens diameter vil udjævne faststof-væske-grænsefladen og kan også reducere dislokationstætheden og oxygenindholdet i krystallen. Generelt er digeldiameteren: krystaldiameter = 3~2,5:1.
Indflydelse af lilleplanseffekten
Faststof-væske-grænsefladen af krystalvækst er ofte buet på grund af begrænsningen af smelteisotermen i diglen. Hvis krystallen løftes hurtigt under krystalvækst, vil et lille fladt plan fremkomme ved faststof-væske-grænsefladen af (111) germanium- og siliciumenkeltkrystallerne. Det er det (111) atomare tætpakkede plan, normalt kaldet et lille plan.
Urenhedskoncentrationen i det lille plane område er meget forskellig fra det i det ikke-småplanede område. Dette fænomen med unormal fordeling af urenheder i det lille plan område kaldes lille plan effekt.
På grund af den lille plane effekt vil modstanden af det lille plane område falde, og i alvorlige tilfælde vil der opstå urenhedsrørkerner. For at eliminere den radiale resistivitetsinhomogenitet forårsaget af den lille plane effekt, skal faststof-væske-grænsefladen udjævnes.
Velkommen kunder fra hele verden til at besøge os for en yderligere diskussion!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Indlægstid: 24-jul-2024