การควบคุมความสม่ำเสมอของความต้านทานในแนวรัศมีระหว่างการดึงคริสตัล

สาเหตุหลักที่ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของความต้านทานในแนวรัศมีของผลึกเดี่ยวคือความเรียบของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว และผลกระทบของระนาบขนาดเล็กระหว่างการเติบโตของคริสตัล

อิทธิพลของความเรียบของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว ในระหว่างการเจริญเติบโตของผลึก หากการหลอมละลายถูกกวนอย่างเท่าเทียมกัน พื้นผิวที่มีความต้านทานเท่ากันคือส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว (ความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในการหลอมจะแตกต่างจากความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในคริสตัล ดังนั้น ความต้านทานจะแตกต่างกัน และความต้านทานจะเท่ากันที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวเท่านั้น) เมื่อมีสิ่งเจือปน K<1 ส่วนต่อประสานที่นูนออกมาจนหลอมละลายจะทำให้ความต้านทานในแนวรัศมีมีค่าสูงตรงกลางและต่ำที่ขอบ ในขณะที่ส่วนต่อประสานเว้าจนหลอมละลายจะตรงกันข้าม ความสม่ำเสมอของความต้านทานในแนวรัศมีของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวแบบแบนนั้นดีกว่า รูปร่างของส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวในระหว่างการดึงคริสตัลถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เช่น การกระจายสนามความร้อน และพารามิเตอร์การทำงานของการเติบโตของคริสตัล ในผลึกเดี่ยวที่ถูกดึงตรง รูปร่างของพื้นผิวของแข็งและของเหลวเป็นผลมาจากผลรวมของปัจจัยต่างๆ เช่น การกระจายอุณหภูมิของเตาเผา และการกระจายความร้อนของคริสตัล

เมื่อดึงคริสตัล จะมีการแลกเปลี่ยนความร้อนหลักสี่ประเภทที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว:

ความร้อนแฝงของการเปลี่ยนเฟสที่ปล่อยออกมาจากการแข็งตัวของซิลิคอนหลอมเหลว

การนำความร้อนของการหลอมเหลว

การนำความร้อนขึ้นด้านบนผ่านคริสตัล

การแผ่รังสีความร้อนออกไปทางคริสตัล
ความร้อนแฝงจะสม่ำเสมอทั่วทั้งส่วนต่อประสาน และขนาดของมันไม่เปลี่ยนแปลงเมื่ออัตราการเติบโตคงที่ (การนำความร้อนเร็ว ความเย็นเร็ว และอัตราการแข็งตัวเพิ่มขึ้น)

เมื่อหัวของคริสตัลที่กำลังเติบโตอยู่ใกล้กับแท่งคริสตัลเมล็ดที่ระบายความร้อนด้วยน้ำของเตาคริสตัลเดี่ยว การไล่ระดับอุณหภูมิในคริสตัลจะมีขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้การนำความร้อนตามยาวของคริสตัลมากกว่าความร้อนจากการแผ่รังสีที่พื้นผิว ดังนั้น ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวนูนออกมาจนหลอมละลาย

เมื่อคริสตัลเติบโตตรงกลาง การนำความร้อนตามยาวจะเท่ากับความร้อนจากการแผ่รังสีที่พื้นผิว ดังนั้นส่วนต่อประสานจึงตรง

ที่ส่วนท้ายของคริสตัล การนำความร้อนตามยาวจะน้อยกว่าความร้อนจากการแผ่รังสีที่พื้นผิว ทำให้ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวเว้าจนเกิดการหลอมละลาย
เพื่อให้ได้ผลึกเดี่ยวที่มีความต้านทานในแนวรัศมีสม่ำเสมอ จะต้องปรับระดับส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว
วิธีการที่ใช้คือ: 1 ปรับระบบระบายความร้อนด้วยการเจริญเติบโตของคริสตัลเพื่อลดการไล่ระดับอุณหภูมิในแนวรัศมีของสนามความร้อน
2. ปรับพารามิเตอร์การดำเนินการดึงคริสตัล ตัวอย่างเช่น สำหรับส่วนต่อประสานที่นูนออกมากับการหลอมเหลว ให้เพิ่มความเร็วในการดึงเพื่อเพิ่มอัตราการแข็งตัวของผลึก ในเวลานี้ เนื่องจากความร้อนแฝงของการตกผลึกที่ปล่อยออกมาบนอินเทอร์เฟซเพิ่มขึ้น อุณหภูมิหลอมละลายใกล้กับอินเทอร์เฟซจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ส่วนหนึ่งของคริสตัลหลอมละลายที่อินเทอร์เฟซ ส่งผลให้อินเทอร์เฟซแบนราบ ในทางตรงกันข้าม หากส่วนต่อประสานการเจริญเติบโตเว้าเข้าหาส่วนที่หลอมละลาย อัตราการเติบโตจะลดลง และการหลอมจะทำให้ปริมาตรแข็งตัว ส่งผลให้ส่วนต่อประสานการเติบโตนั้นแบนราบ
3. ปรับความเร็วในการหมุนของคริสตัลหรือถ้วยใส่ตัวอย่าง การเพิ่มความเร็วในการหมุนของคริสตัลจะเพิ่มการไหลของของเหลวอุณหภูมิสูงที่เคลื่อนจากล่างขึ้นบนที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว ทำให้ส่วนต่อประสานเปลี่ยนจากนูนไปเป็นเว้า ทิศทางการไหลของของเหลวที่เกิดจากการหมุนของเบ้าหลอมจะเหมือนกับทิศทางของการพาความร้อนตามธรรมชาติ และผลที่ได้จะตรงกันข้ามกับการหมุนของคริสตัลโดยสิ้นเชิง
④ การเพิ่มอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของเบ้าหลอมต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของคริสตัลจะทำให้ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวแบนลง และยังสามารถลดความหนาแน่นของการเคลื่อนที่และปริมาณออกซิเจนในคริสตัลได้อีกด้วย โดยทั่วไป เส้นผ่านศูนย์กลางของเบ้าหลอม: เส้นผ่านศูนย์กลางของคริสตัล = 3~2.5:1
อิทธิพลของเอฟเฟกต์ระนาบเล็ก
ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวของการเจริญเติบโตของผลึกมักจะโค้งงอเนื่องจากข้อจำกัดของไอโซเทอร์มที่หลอมละลายในถ้วยใส่ตัวอย่าง หากคริสตัลถูกยกขึ้นอย่างรวดเร็วในระหว่างการเติบโตของคริสตัล จะมีระนาบแบนขนาดเล็กปรากฏขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวของผลึกเดี่ยวเจอร์เมเนียม (111) และซิลิคอน เป็นระนาบที่อัดแน่นของอะตอม (111) ซึ่งมักเรียกว่าระนาบขนาดเล็ก
ความเข้มข้นของสารเจือปนในพื้นที่ระนาบขนาดเล็กแตกต่างจากความเข้มข้นของความเข้มข้นของสิ่งเจือปนในพื้นที่ระนาบขนาดเล็กมาก ปรากฏการณ์การกระจายตัวของสิ่งสกปรกที่ผิดปกติในพื้นที่ระนาบขนาดเล็กนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ระนาบขนาดเล็ก
เนื่องจากเอฟเฟกต์ระนาบขนาดเล็ก ความต้านทานของพื้นที่ระนาบขนาดเล็กจะลดลง และในกรณีที่รุนแรง แกนท่อที่ไม่บริสุทธิ์จะปรากฏขึ้น เพื่อกำจัดความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของความต้านทานในแนวรัศมีที่เกิดจากเอฟเฟกต์ระนาบขนาดเล็ก จำเป็นต้องปรับระดับส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลว

ยินดีต้อนรับลูกค้าจากทั่วทุกมุมโลกเพื่อเยี่ยมชมเราเพื่อหารือเพิ่มเติม!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/