Alasan utama yang mempengaruhi keseragaman resistivitas radial kristal tunggal adalah kerataan antarmuka padat-cair dan efek bidang kecil selama pertumbuhan kristal.
Pengaruh kerataan antarmuka padat-cair Selama pertumbuhan kristal, jika lelehan diaduk secara merata, permukaan resistansi yang sama adalah antarmuka padat-cair (konsentrasi pengotor dalam lelehan berbeda dengan konsentrasi pengotor dalam kristal, jadi resistivitasnya berbeda, dan resistansinya sama hanya pada antarmuka padat-cair). Ketika pengotor K<1, antarmuka cembung terhadap lelehan akan menyebabkan resistivitas radial tinggi di tengah dan rendah di tepi, sedangkan antarmuka cekung terhadap lelehan adalah sebaliknya. Keseragaman resistivitas radial pada antarmuka padat-cair datar lebih baik. Bentuk antarmuka padat-cair selama penarikan kristal ditentukan oleh faktor-faktor seperti distribusi medan termal dan parameter operasi pertumbuhan kristal. Pada kristal tunggal tarikan lurus, bentuk permukaan padat-cair merupakan hasil gabungan pengaruh berbagai faktor seperti distribusi suhu tungku dan pembuangan panas kristal.
Saat menarik kristal, ada empat jenis pertukaran panas utama pada antarmuka padat-cair:
Panas laten perubahan fasa yang dilepaskan oleh pemadatan silikon cair
Konduksi panas lelehan
Konduksi panas ke atas melalui kristal
Radiasi panas keluar melalui kristal
Panas laten seragam untuk seluruh antarmuka, dan ukurannya tidak berubah ketika laju pertumbuhannya konstan. (Konduksi panas cepat, pendinginan cepat, dan peningkatan laju pemadatan)
Ketika kepala kristal yang sedang tumbuh dekat dengan batang kristal benih berpendingin air dari tungku kristal tunggal, gradien suhu dalam kristal menjadi besar, yang membuat konduksi panas longitudinal kristal lebih besar daripada panas radiasi permukaan, sehingga antarmuka padat-cair cembung ke lelehan.
Ketika kristal tumbuh ke tengah, konduksi panas memanjang sama dengan panas radiasi permukaan, sehingga antarmukanya lurus.
Di bagian ekor kristal, konduksi panas longitudinal lebih kecil dibandingkan panas radiasi permukaan, membuat antarmuka padat-cair cekung terhadap lelehan.
Untuk mendapatkan kristal tunggal dengan resistivitas radial yang seragam, antarmuka padat-cair harus diratakan.
Metode yang digunakan adalah: ①Menyesuaikan sistem termal pertumbuhan kristal untuk mengurangi gradien suhu radial medan termal.
②Sesuaikan parameter operasi penarikan kristal. Misalnya, untuk antarmuka yang cembung terhadap lelehan, tingkatkan kecepatan tarikan untuk meningkatkan laju pemadatan kristal. Pada saat ini, karena peningkatan panas laten kristalisasi yang dilepaskan pada antarmuka, suhu leleh di dekat antarmuka meningkat, mengakibatkan melelehnya sebagian kristal pada antarmuka, sehingga antarmuka menjadi datar. Sebaliknya, jika antarmuka pertumbuhan cekung ke arah pencairan, laju pertumbuhan dapat dikurangi, dan pencairan akan memadat dengan volume yang sesuai, sehingga antarmuka pertumbuhan menjadi datar.
③ Sesuaikan kecepatan putaran kristal atau wadah. Peningkatan kecepatan putaran kristal akan meningkatkan aliran cairan bersuhu tinggi yang bergerak dari bawah ke atas pada antarmuka padat-cair, sehingga antarmuka berubah dari cembung menjadi cekung. Arah aliran cairan yang disebabkan oleh perputaran wadah sama dengan arah konveksi alami, dan pengaruhnya sangat berlawanan dengan perputaran kristal.
④ Meningkatkan rasio diameter dalam wadah dengan diameter kristal akan meratakan antarmuka padat-cair, dan juga dapat mengurangi kepadatan dislokasi dan kandungan oksigen dalam kristal. Umumnya diameter wadah: diameter kristal = 3~2.5:1.
Pengaruh efek bidang kecil
Antarmuka padat-cair pertumbuhan kristal sering kali melengkung karena keterbatasan isoterm leleh dalam wadah. Jika kristal terangkat dengan cepat selama pertumbuhan kristal, bidang datar kecil akan muncul pada antarmuka padat-cair dari (111) kristal tunggal germanium dan silikon. Ini adalah (111) bidang atom yang padat, biasanya disebut bidang kecil.
Konsentrasi pengotor pada area bidang kecil sangat berbeda dengan konsentrasi pengotor pada area bidang non-kecil. Fenomena distribusi pengotor yang tidak normal pada area bidang kecil disebut efek bidang kecil.
Karena efek bidang kecil, resistivitas area bidang kecil akan berkurang, dan dalam kasus yang parah, inti pipa pengotor akan muncul. Untuk menghilangkan ketidakhomogenan resistivitas radial yang disebabkan oleh efek bidang kecil, antarmuka padat-cair perlu diratakan.
Selamat datang setiap pelanggan dari seluruh dunia untuk mengunjungi kami untuk diskusi lebih lanjut!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Waktu posting: 24 Juli-2024