Tygiel z topionego kwarcu o wysokiej czystości do ciągnięcia monokryształów

Obecnie krzem monokrystaliczny produkowany jest z wykorzystaniem krzemu polikrystalicznego jako surowca oraz metodą Czochralskiego. W produkcji krzemu monokrystalicznego,kwarctygiel jest materiałem krytycznym dla topienia krzemu i wzrostu kryształów i ma bezpośredni i znaczący wpływ na koszty produkcji i jakość produktu krzemu monokrystalicznego.

Thetygiel kwarcowyjest kluczowym elementem pieca monokrystalicznego Czochralskiego. Etap przygotowania monokryształu określa parametry techniczne, takie jak średnica, orientacja kryształów, rodzaj przewodności domieszkowej, zakres i rozkład rezystywności, stężenie tlenu i węgla, czas życia nośnika mniejszościowego oraz defekty sieciowe materiału krzemowego. Mikrodefekty, stężenie tlenu, zanieczyszczenia metalami i jednorodność stężenia nośnika muszą być kontrolowane w pewnym zakresie. W procesie monokryształu Czochralskiego tygiel kwarcowy musi wytrzymywać wysokie temperatury powyżej temperatury topnienia krzemu (1420°C). Tygle kwarcowe są przeważnie półprzezroczyste i składają się z wielu warstw. Warstwa zewnętrzna to obszar o dużej gęstości pęcherzyków, zwany warstwą kompozytu pęcherzykowego; warstwa wewnętrzna to przezroczysta warstwa o grubości 3-5 mm, zwana warstwą pozbawioną pęcherzyków. Obecność warstwy zubożonej w pęcherzyki zmniejsza gęstość tygla w obszarze kontaktu z roztworem, poprawiając w ten sposób wzrost monokryształów.

Z punktu widzenia jakości wewnętrzna warstwa tygla kwarcowego, w wyniku bezpośredniego kontaktu ze stopionym krzemem, w sposób ciągły rozpuszcza się w roztopionym krzemie podczas procesu wyciągania kryształów.  Mikropęcherzyki w przezroczystej warstwie tygla stale rosną i pękają, uwalniając cząsteczki kwarcu i mikropęcherzyki do stopionego krzemu. Zanieczyszczenia te w postaci mikrocząstek i mikropęcherzyków są przenoszone przez cały stopiony krzem przez przepływ cieczy krzemowej, bezpośrednio wpływając na krystalizację krzemu i jakość monokryształu.

Z punktu widzenia kosztów,tygle kwarcowemają silne właściwości eksploatacyjne w łańcuchu przemysłu krzemu monokrystalicznego, a zastosowanie ciągłej metody Czochralskiego stawia również wyższe wymagania dotyczące żywotności tygla kwarcowego. Wysoka czystość i odporność na wysoką temperaturę tygla kwarcowego stanowią gwarancję ciągnienia monokryształu i jego jakości. Ze względu na wymagania czystości monokrystalicznych płytek krzemowych, tygiel kwarcowy jest wyrzucany po jednym lub kilku cyklach ogrzewania i wyciągania kryształów i wymaga regularnej wymiany, co czyni go materiałem eksploatacyjnym.

Ponadto, jeślitygiel kwarcowyma problemy z jakością podczas procesu wyciągania kryształów, spowoduje to zezłomowanie całego monokrystalicznego pręta krzemowego. Tygle kwarcowe produkowane są głównie metodą łuku elektrycznego, a surowcem rdzeniowym jest piasek kwarcowy o wysokiej czystości. Czystość piasku kwarcowego jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jakość tygla kwarcowego. Tygiel kwarcowy ma strukturę dwuwarstwową: warstwa zewnętrzna to obszar o dużej gęstości, zwany warstwą kompozytu pęcherzykowego; warstwa wewnętrzna to przezroczysta warstwa o grubości 3-5 mm, zwana warstwą pozbawioną pęcherzyków.

Obecność warstwy wewnętrznej, warstwy pozbawionej pęcherzyków, zmniejsza gęstość pęcherzyków w obszarze, w którym tygiel styka się z roztworem. Im niższa czystość piasku kwarcowego, tym większe jest prawdopodobieństwo powstania czarnych plam i pęcherzyków podczas procesu topienia w wysokiej temperaturze. W przypadku stosowania jako piasek warstwy wewnętrznej długotrwałe wystawienie na działanie wysokich temperatur powoduje uwolnienie pęcherzyków zawartych w wewnętrznej ściance tygla kwarcowego, wpływając w ten sposób na stabilność i skuteczność produkcji monokrystalicznych płytek krzemowych. Dlatego piasek warstwy wewnętrznej wymaga piasku kwarcowego o wyższej czystości, co skutkuje wyższą ceną. Ponadto piasek kwarcowy używany do tygli ma specyficzne wymagania dotyczące różnych poziomów zanieczyszczeń. Na przykład nadmierne zanieczyszczenia metalami alkalicznymi mogą powodować krystalizację w tyglu, prowadząc do zmętnienia i deformacji, podczas gdy nadmierna zawartość grup hydroksylowych może powodować powstawanie pęcherzy w tyglu.

Oferta SemicorexuTygiel z topionego kwarcu o wysokiej czystości do ciągnięcia monokryształów krzemu. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com