เหตุใดเตาผลึกเดี่ยวสนามแม่เหล็กจึงสามารถปรับปรุงคุณภาพของผลึกเดี่ยวได้

เนื่องจากเบ้าหลอมใช้เป็นภาชนะและมีการพาความร้อนภายใน เนื่องจากขนาดของผลึกเดี่ยวที่สร้างขึ้นเพิ่มขึ้น การพาความร้อนและความสม่ำเสมอของการไล่ระดับอุณหภูมิกลายเป็นเรื่องยากที่จะควบคุม การเพิ่มสนามแม่เหล็กเพื่อทำให้การหลอมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ากระทำต่อแรง Lorentz จะทำให้การพาความร้อนช้าลงหรือถูกกำจัดออกเพื่อผลิตซิลิกอนผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงได้
ตามประเภทของสนามแม่เหล็ก มันสามารถแบ่งออกเป็นสนามแม่เหล็กแนวนอน สนามแม่เหล็กแนวตั้ง และสนามแม่เหล็ก CUSP:

สนามแม่เหล็กแนวตั้งไม่สามารถขจัดการพาความร้อนหลักได้เนื่องจากเหตุผลทางโครงสร้างและไม่ค่อยได้ใช้

ทิศทางของส่วนประกอบสนามแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กแนวนอนตั้งฉากกับการพาความร้อนหลักและการพาความร้อนบางส่วนของผนังเบ้าหลอม ซึ่งสามารถยับยั้งการเคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพ รักษาความเรียบของส่วนต่อประสานการเจริญเติบโต และลดแถบการเจริญเติบโต

สนามแม่เหล็ก CUSP มีการไหลและการถ่ายเทความร้อนที่สม่ำเสมอมากขึ้นของวัสดุหลอมเนื่องจากความสมมาตร ดังนั้น การวิจัยเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กแนวตั้งและ CUSP จึงร่วมมือกัน

ในประเทศจีน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซีอานได้ตระหนักถึงการผลิตและการดึงคริสตัลของผลึกเดี่ยวซิลิคอนโดยใช้สนามแม่เหล็กก่อนหน้านี้ ผลิตภัณฑ์หลักของบริษัทเป็นประเภทยอดนิยมขนาด 6-8 นิ้ว ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ตลาดเวเฟอร์ซิลิคอนสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ในต่างประเทศ เช่น KAYEX ในสหรัฐอเมริกาและ CGS ในเยอรมนี ผลิตภัณฑ์หลักคือ 8-16 นิ้ว ซึ่งเหมาะสำหรับแท่งซิลิคอนผลึกเดี่ยวในระดับวงจรรวมและเซมิคอนดักเตอร์ขนาดใหญ่พิเศษ พวกเขาผูกขาดในด้านสนามแม่เหล็กเพื่อการเติบโตของผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และเป็นตัวแทนมากที่สุด

การกระจายตัวของสนามแม่เหล็กในบริเวณเบ้าหลอมของระบบการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยวเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของแม่เหล็กรวมถึงความแข็งแรงและความสม่ำเสมอของสนามแม่เหล็กที่ขอบของเบ้าหลอม ศูนย์กลางของเบ้าหลอม และความเหมาะสม ระยะห่างจากพื้นผิวของเหลว สนามแม่เหล็กตามขวางแนวนอนและสม่ำเสมอโดยรวม เส้นแรงแม่เหล็กจะตั้งฉากกับแกนการเติบโตของคริสตัล จากผลแม่เหล็กและกฎของแอมแปร์ ขดลวดจะอยู่ใกล้กับขอบของเบ้าหลอมมากที่สุด และความแรงของสนามแม่เหล็กจะใหญ่ที่สุด เมื่อระยะห่างเพิ่มขึ้น ความต้านทานแม่เหล็กของอากาศจะเพิ่มขึ้น ความแรงของสนามแม่เหล็กจะค่อยๆ ลดลง และจะเล็กที่สุดที่จุดศูนย์กลาง

บทบาทของสนามแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด
การยับยั้งการพาความร้อน: ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอก ซิลิคอนหลอมเหลวจะทำให้เกิดการพาความร้อนตามธรรมชาติในระหว่างการทำความร้อน ซึ่งอาจนำไปสู่การกระจายตัวของสิ่งสกปรกที่ไม่สม่ำเสมอและการก่อตัวของข้อบกพร่องของคริสตัล สนามแม่เหล็กภายนอกสามารถระงับการพาความร้อนได้ ทำให้การกระจายอุณหภูมิภายในของเหลวหลอมมีความสม่ำเสมอมากขึ้น และลดการกระจายตัวของสิ่งสกปรกที่ไม่สม่ำเสมอ
การควบคุมอัตราการเติบโตของผลึก: สนามแม่เหล็กอาจส่งผลต่ออัตราและทิศทางของการเติบโตของผลึก ด้วยการควบคุมความแรงและการกระจายของสนามแม่เหล็กอย่างแม่นยำ จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการการเติบโตของคริสตัล และปรับปรุงความสมบูรณ์และความสม่ำเสมอของคริสตัลได้ ในระหว่างการเติบโตของซิลิคอนผลึกเดี่ยว ออกซิเจนจะเข้าสู่การหลอมละลายของซิลิคอนโดยส่วนใหญ่ผ่านการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของการหลอมละลายและถ้วยใส่ตัวอย่าง สนามแม่เหล็กจะช่วยลดโอกาสที่ออกซิเจนจะสัมผัสกับซิลิคอนหลอมละลายโดยลดการพาความร้อนของโลหะหลอม จึงลดการละลายของออกซิเจน ในบางกรณี สนามแม่เหล็กภายนอกสามารถเปลี่ยนสภาวะทางอุณหพลศาสตร์ของการหลอมเหลวได้ เช่น โดยการเปลี่ยนแรงตึงผิวของของหลอม ซึ่งอาจช่วยให้ออกซิเจนระเหยได้ ซึ่งส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนในการหลอมเหลวลดลง

ลดการละลายของออกซิเจนและสิ่งสกปรกอื่นๆ: ออกซิเจนเป็นหนึ่งในสิ่งเจือปนที่พบบ่อยในการเจริญเติบโตของผลึกซิลิคอน ซึ่งจะทำให้คุณภาพของคริสตัลเสื่อมลง สนามแม่เหล็กสามารถลดปริมาณออกซิเจนในการหลอมเหลว ซึ่งช่วยลดการละลายของออกซิเจนในคริสตัลและปรับปรุงความบริสุทธิ์ของคริสตัล
ปรับปรุงโครงสร้างภายในของคริสตัล: สนามแม่เหล็กอาจส่งผลต่อโครงสร้างข้อบกพร่องภายในคริสตัล เช่น การเคลื่อนตัวและขอบเขตของเกรน การลดจำนวนข้อบกพร่องเหล่านี้และส่งผลต่อการกระจายตัวของข้อบกพร่องเหล่านี้ ทำให้คุณภาพโดยรวมของคริสตัลดีขึ้นได้
การปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของคริสตัล: เนื่องจากสนามแม่เหล็กมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้างจุลภาคในระหว่างการเติบโตของคริสตัล สนามแม่เหล็กจึงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของคริสตัลได้ เช่น ความต้านทานและอายุการใช้งานของตัวพา ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ประสิทธิภาพสูง

ยินดีต้อนรับลูกค้าจากทั่วทุกมุมโลกเพื่อเยี่ยมชมเราเพื่อหารือเพิ่มเติม!

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