सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग के लिए क्वार्ट्ज क्रूसिबल

सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग के लिए सेमीकोरेक्स क्वार्ट्ज क्रूसिबल सिलिकॉन वेफर निर्माण में मुख्य घटक है। एकल-क्रिस्टल तैयारी चरण तकनीकी मापदंडों को निर्धारित करता है, जैसे व्यास, क्रिस्टल अभिविन्यास, डोपिंग प्रकार, प्रतिरोधकता सीमा और वितरण, ऑक्सीजन और कार्बन एकाग्रता, अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल और सिलिकॉन के जाली दोष। इसके लिए आवश्यक है कि सूक्ष्म दोष, ऑक्सीजन सांद्रता, धातु अशुद्धियाँ और वाहक सांद्रता एकरूपता सभी को एक निश्चित सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाए।

Czochralski सिंगल-क्रिस्टल विकास प्रक्रिया में, सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग के लिए क्वार्ट्ज क्रूसिबल को सिलिकॉन के पिघलने बिंदु (1420 ℃) ​​से अधिक तापमान का सामना करने की आवश्यकता होती है। क्वार्ट्ज क्रूसिबल अधिकतर पारभासी होता है और कई परतों से बना होता है।

बाहरी परत उच्च बुलबुला घनत्व वाला एक क्षेत्र है, जिसे बुलबुला मिश्रित परत कहा जाता है; आंतरिक परत 3-5 मिमी पारदर्शी परत होती है, जिसे बबल डिप्लेशन परत कहा जाता है। बुलबुला कमी परत की उपस्थिति क्रूसिबल-समाधान संपर्क क्षेत्र के घनत्व को कम कर देती है, जिससे एकल-क्रिस्टल विकास में सुधार होता है।

चूंकि क्वार्ट्ज क्रूसिबल की आंतरिक परत सीधे सिलिकॉन तरल से संपर्क करती है, यह लगातार सिलिकॉन में घुलती रहेगी, और क्रूसिबल पारदर्शी परत में सूक्ष्म बुलबुले बड़े होकर क्वार्ट्ज कणों और सूक्ष्म बुलबुले को तोड़ेंगे और छोड़ेंगे। ये अशुद्धियाँ पूरे सिलिकॉन पिघल के माध्यम से प्रवाहित होती हैं, सीधे सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल के क्रिस्टलीकरण और गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं।

क्वार्ट्ज क्रूसिबलसिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग के लिए सीधे सिलिकॉन तरल के साथ संपर्क होता है, इसलिए जिन अशुद्धियों और बुलबुले को उत्पादन प्रक्रिया में कुशलता से नियंत्रित नहीं किया जाता है, यह स्पष्ट रूप से खींचने वाले क्रिस्टल परिणामों को प्रभावित करेगा, यहां तक ​​कि क्रिस्टल खींचने में विफलता और सामग्री खराब होने/बर्बाद होने का कारण भी बनेगा। क्योंकि सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉन वेफर्स को उच्च शुद्धता की आवश्यकता होती है और एकल क्रिस्टल खींचने की प्रक्रिया की लागत अधिक होती है, शुद्धता, बुलबुला प्रदर्शन और गुणवत्ता स्थिरता के मामले में सिलिकॉन सिंगल क्रिस्टल पुलिंग के लिए क्वार्ट्ज क्रूसिबल की उच्च मांग होती है।

अशुद्धियाँ: अशुद्धियाँ सीधे एकल क्रिस्टल के प्रदर्शन और उपज को प्रभावित करती हैं। इसलिए, की अशुद्धता सामग्रीक्वार्ट्जक्रूसिबल जो सिलिकॉन पिघल के सीधे संपर्क में है, महत्वपूर्ण है। क्रूसिबल में अत्यधिक अशुद्धियाँ अक्सर क्वार्ट्ज क्रूसिबल में क्रिस्टलीकरण का कारण बनती हैं (अशुद्धता आयनों का स्थानीय संचय जिससे चिपचिपाहट कम हो जाती है)। यदि क्रिस्टलीकरण आंतरिक सतह के पास होता है, तो अत्यधिक मोटी स्थानीय क्रिस्टलीकरण परत के छिलने का खतरा होता है, जिससे आगे एकल-क्रिस्टल विकास को रोका जा सकता है; यदि बाहरी दीवार पर मोटी क्रिस्टलीकरण परत बनती है, तो नीचे की ओर उभार या वक्रता होने की संभावना होती है; यदि क्रिस्टलीकरण क्रूसिबल शरीर में प्रवेश करता है, तो यह आसानी से सिलिकॉन रिसाव जैसे गंभीर परिणामों की एक श्रृंखला को जन्म दे सकता है।

बुलबुले: उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज रेत में स्वयं गैस-तरल समावेश होता है। क्रिस्टल खींचने की प्रक्रिया के दौरान, सिलिकॉन पिघल के संपर्क में क्रूसिबल की आंतरिक सतह लगातार सिलिकॉन पिघल में घुलती रहती है।  पारदर्शी परत में सूक्ष्म बुलबुले लगातार बढ़ते रहते हैं, और अंतरतम सतह के निकटतम बुलबुले टूट जाते हैं, जिससे क्वार्ट्ज सूक्ष्म कण और सूक्ष्म बुलबुले सिलिकॉन पिघल में निकल जाते हैं। इन सूक्ष्म कणों और सूक्ष्म बुलबुले के भीतर की अशुद्धियाँ पूरे सिलिकॉन पिघल में फैल जाती हैं, जो सीधे सिलिकॉन के क्रिस्टलीकरण (उपज दर, क्रिस्टलीकरण दर, हीटिंग समय, प्रत्यक्ष प्रसंस्करण लागत, आदि) और एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन (छिद्रित वेफर्स, ब्लैक चिप्स, आदि) की गुणवत्ता को प्रभावित करती हैं।