Оскількитигельвикористовується як контейнер, і всередині є конвекція, оскільки розмір згенерованого монокристала збільшується, конвекцію тепла та однорідність градієнта температури стає важче контролювати. Додавши магнітне поле, щоб провідний розплав діяв на силу Лоренца, конвекцію можна уповільнити або навіть усунути для отримання високоякісного монокристалічного кремнію.
За типом магнітного поля його можна розділити на горизонтальне магнітне поле, вертикальне магнітне поле та магнітне поле CUSP:
Вертикальне магнітне поле не може усунути основну конвекцію через структурні причини і використовується рідко.
Напрямок компонента магнітного поля горизонтального магнітного поля перпендикулярний до основної теплової конвекції та часткової вимушеної конвекції стінки тигля, що може ефективно перешкоджати руху, підтримувати рівність межі росту та зменшувати смуги росту.
Магнітне поле CUSP має більш рівномірний потік і теплообмін розплаву завдяки своїй симетрії, тому дослідження вертикальних і магнітних полів CUSP йдуть рука об руку.
У Китаї Сіаньський технологічний університет раніше реалізував експерименти з виробництва та витягування кристалів монокристалів кремнію за допомогою магнітних полів. Його основна продукція — популярні типи 6-8 дюймів, які орієнтовані на ринок кремнієвих пластин для сонячних фотоелементів. У зарубіжних країнах, таких як KAYEX у Сполучених Штатах та CGS у Німеччині, їх основною продукцією є 8-16 дюймів, які підходять для монокристалічних кремнієвих стрижнів на рівні надвеликих інтегральних схем та напівпровідників. Вони володіють монополією в області магнітних полів для вирощування високоякісних монокристалів великого діаметра і є найбільш представницькими.
Розподіл магнітного поля в зоні тигля системи вирощування монокристалів є найбільш критичною частиною магніту, включаючи силу та однорідність магнітного поля на краю тигля, у центрі тигля та відповідні відстані під поверхнею рідини. Загальне горизонтальне та однорідне поперечне магнітне поле, магнітні силові лінії перпендикулярні до осі росту кристала. Згідно з магнітним ефектом і законом Ампера, котушка знаходиться найближче до краю тигля і напруженість поля найбільша. Зі збільшенням відстані збільшується магнітний опір повітря, напруженість поля поступово зменшується і найменша в центрі.
Роль надпровідного магнітного поля
Перешкоджання термічній конвекції: за відсутності зовнішнього магнітного поля розплавлений кремній вироблятиме природну конвекцію під час нагрівання, що може призвести до нерівномірного розподілу домішок і утворення кристалічних дефектів. Зовнішнє магнітне поле може пригнічувати цю конвекцію, роблячи розподіл температури всередині розплаву більш рівномірним і зменшуючи нерівномірний розподіл домішок.
Контроль швидкості росту кристалів: магнітне поле може впливати на швидкість і напрямок росту кристалів. За допомогою точного контролю сили та розподілу магнітного поля можна оптимізувати процес росту кристала та покращити цілісність та однорідність кристала. Під час вирощування монокристалічного кремнію кисень надходить у розплав кремнію головним чином через відносний рух розплаву та тигля. Магнітне поле зменшує ймовірність контакту кисню з розплавом кремнію, зменшуючи конвекцію розплаву, тим самим зменшуючи розчинення кисню. У деяких випадках зовнішнє магнітне поле може змінювати термодинамічні умови розплаву, наприклад, змінюючи поверхневий натяг розплаву, що може сприяти випаровуванню кисню, тим самим зменшуючи вміст кисню в розплаві.
Зменшити розчинення кисню та інших домішок: кисень є однією з поширених домішок у зростанні кристалів кремнію, що спричиняє погіршення якості кристала. Магнітне поле може зменшити вміст кисню в розплаві, тим самим зменшуючи розчинення кисню в кристалі та покращуючи чистоту кристала.
Поліпшення внутрішньої структури кристала: магнітне поле може впливати на структуру дефектів усередині кристала, наприклад на дислокації та межі зерен. Зменшуючи кількість цих дефектів і впливаючи на їх розподіл, можна покращити загальну якість кристала.
Покращення електричних властивостей кристалів: оскільки магнітні поля мають значний вплив на мікроструктуру під час росту кристалів, вони можуть покращити електричні властивості кристалів, такі як питомий опір і термін служби носія, що є вирішальним для виробництва високоефективних напівпровідникових пристроїв.
Ласкаво просимо всіх клієнтів з усього світу відвідати нас для подальшого обговорення!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Час публікації: 24 липня 2024 р