Głównymi przyczynami wpływającymi na równomierność oporności promieniowej monokryształów są płaskość granicy faz ciało stałe-ciecz i efekt małej płaszczyzny podczas wzrostu kryształów
Wpływ płaskości granicy faz ciało stałe-ciecz Podczas wzrostu kryształów, jeśli stop jest równomiernie mieszany, powierzchnią o równym oporze jest granica faz ciało stałe-ciecz (stężenie zanieczyszczeń w stopie różni się od stężenia zanieczyszczeń w krysztale, więc rezystywność jest inna i rezystancja jest równa tylko na granicy faz ciało stałe-ciecz). Gdy domieszka K<1, powierzchnia styku wypukła do stopu spowoduje, że opór promieniowy będzie wysoki w środku i niski na krawędzi, podczas gdy powierzchnia styku wklęsła do stopu będzie odwrotna. Lepsza jest jednorodność promieniowej rezystancji płaskiej granicy faz ciało stałe-ciecz. Kształt granicy faz ciało stałe-ciecz podczas ciągnięcia kryształów zależy od takich czynników, jak rozkład pola termicznego i parametry operacyjne wzrostu kryształów. W monokrysztale ciągnionym prosto kształt powierzchni ciało stałe-ciecz jest wynikiem połączonego wpływu czynników, takich jak rozkład temperatury w piecu i rozpraszanie ciepła przez kryształ.
Podczas ciągnięcia kryształów istnieją cztery główne typy wymiany ciepła na granicy faz ciało stałe-ciecz:
Utajone ciepło przemiany fazowej uwalniane podczas krzepnięcia stopionego krzemu
Przewodzenie ciepła stopu
Przewodzenie ciepła przez kryształ w górę
Ciepło promieniowania na zewnątrz przez kryształ
Ciepło utajone jest jednolite dla całego interfejsu, a jego wielkość nie zmienia się, gdy szybkość wzrostu jest stała. (Szybkie przewodzenie ciepła, szybkie chłodzenie i zwiększona szybkość krzepnięcia)
Kiedy główka rosnącego kryształu znajduje się blisko chłodzonego wodą pręta kryształu zarodkowego pieca monokrystalicznego, gradient temperatury w krysztale jest duży, co powoduje, że wzdłużne przewodzenie ciepła przez kryształ jest większe niż ciepło promieniowania powierzchniowego, więc granica faza ciało stałe-ciecz wypukła do stopu.
Kiedy kryształ rośnie do środka, podłużne przewodzenie ciepła jest równe ciepłu promieniowania powierzchniowego, więc powierzchnia styku jest prosta.
Na ogonie kryształu podłużne przewodzenie ciepła jest mniejsze niż ciepło promieniowania powierzchniowego, co powoduje, że granica fazowa ciało stałe-ciecz jest wklęsła w kierunku stopu.
Aby uzyskać monokryształ o jednolitej oporności promieniowej, należy wyrównać granicę faz ciało stałe-ciecz.
Stosowane metody to: ①Dostosuj system termiczny wzrostu kryształów, aby zmniejszyć promieniowy gradient temperatury pola termicznego.
②Dostosuj parametry operacji wyciągania kryształów. Na przykład, w przypadku granicy faz wypukłej ze stopionym materiałem, zwiększ prędkość ciągnięcia, aby zwiększyć szybkość krzepnięcia kryształów. W tym czasie, ze względu na wzrost ciepła utajonego krystalizacji uwalnianego na granicy faz, temperatura topnienia w pobliżu granicy faz wzrasta, co powoduje topienie części kryształu na granicy faz, powodując płaską granicę międzyfazową. I odwrotnie, jeśli powierzchnia wzrostu jest wklęsła w kierunku stopu, szybkość wzrostu można zmniejszyć, a stop zestali się do odpowiedniej objętości, powodując, że powierzchnia wzrostu będzie płaska.
③ Dostosuj prędkość obrotową kryształu lub tygla. Zwiększenie prędkości obrotowej kryształu zwiększy przepływ cieczy o wysokiej temperaturze przemieszczający się od dołu do góry na granicy faz ciało stałe-ciecz, powodując zmianę granicy faz z wypukłej na wklęsłą. Kierunek przepływu cieczy wywołany obrotem tygla jest taki sam, jak w przypadku konwekcji naturalnej, a efekt jest całkowicie odwrotny do efektu rotacji kryształu.
④ Zwiększenie stosunku wewnętrznej średnicy tygla do średnicy kryształu spłaszczy granicę faz ciało stałe-ciecz, a także może zmniejszyć gęstość dyslokacji i zawartość tlenu w krysztale. Ogólnie rzecz biorąc, średnica tygla: średnica kryształu = 3 ~ 2,5: 1.
Wpływ efektu małego samolotu
Granica faz ciało stałe-ciecz wzrostu kryształów jest często zakrzywiona ze względu na ograniczenie izotermy topnienia w tyglu. Jeśli kryształ zostanie szybko uniesiony podczas wzrostu kryształu, na granicy faz ciało stałe-ciecz (111) monokryształów germanu i krzemu pojawi się mała płaska płaszczyzna. Jest to (111) płaszczyzna upakowania atomowego, zwykle nazywana małą płaszczyzną.
Stężenie zanieczyszczeń w obszarze małej płaszczyzny znacznie różni się od stężenia w obszarze innym niż mała płaszczyzna. Zjawisko nieprawidłowego rozmieszczenia zanieczyszczeń na obszarze małej płaszczyzny nazywane jest efektem małej płaszczyzny.
Ze względu na efekt małej płaszczyzny oporność obszaru małej płaszczyzny zmniejszy się, a w ciężkich przypadkach pojawią się rdzenie rur z zanieczyszczeniami. Aby wyeliminować promieniową niejednorodność rezystywności spowodowaną efektem małej płaszczyzny, należy wyrównać granicę faz ciało stałe-ciecz.
Zapraszamy wszystkich klientów z całego świata do odwiedzenia nas w celu dalszej dyskusji!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Czas publikacji: 24 lipca 2024 r