Tygiel kwarcowy do wyciągania pojedynczego kryształu krzemu

Tygiel kwarcowy Semicorex do ciągnięcia pojedynczego kryształu krzemu jest głównym elementem w produkcji płytek krzemowych. Etap przygotowania monokryształu określa parametry techniczne, takie jak średnica, orientacja kryształów, rodzaj domieszkowania, zakres i rozkład rezystywności, stężenie tlenu i węgla, czas życia nośnika mniejszościowego oraz defekty sieci krzemu. Wymaga to kontrolowania mikrodefektów, stężenia tlenu, zanieczyszczeń metalicznych i jednorodności stężenia nośnika w określonym zakresie.

W procesie wzrostu monokryształów Czochralskiego tygiel kwarcowy do wyciągania pojedynczego kryształu krzemu musi wytrzymywać temperatury wyższe niż temperatura topnienia krzemu (1420 ℃). Tygiel kwarcowy jest w większości półprzezroczysty i składa 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 zubożającą pęcherzyki. Obecność warstwy zubożonej w pęcherzyki zmniejsza gęstość powierzchni styku tygla z roztworem, poprawiając w ten sposób wzrost monokryształów.

Ponieważ wewnętrzna warstwa tygla kwarcowego bezpośrednio styka się z cieczą krzemową, będzie ona stale rozpuszczać się w krzemie, a mikropęcherzyki w przezroczystej warstwie tygla będą rosły, pękając i uwalniając cząstki kwarcu i mikropęcherzyki. Zanieczyszczenia te przepływają następnie przez cały stopiony krzem, bezpośrednio wpływając na krystalizację i jakość monokryształu krzemu.

Tygiel kwarcowyw przypadku ciągnięcia pojedynczego kryształu krzemu bezpośrednio kontaktuje się z cieczą silikonową, więc zanieczyszczenia i pęcherzyki, które nie są skutecznie kontrolowane w procesie produkcyjnym, w oczywisty sposób wpływają na wyniki ciągnięcia kryształów, a nawet prowadzą do niepowodzenia wyciągania kryształów i psucia się/marnotrawstwa materiału. Ponieważ monokrystaliczne płytki krzemowe wymagają wysokiej czystości, a koszt procesu ciągnięcia monokryształu jest wysoki, wobec tygla kwarcowego do ciągnięcia pojedynczego kryształu krzemu stawiane są wysokie wymagania pod względem czystości, wydajności pęcherzyków i stabilności jakości.

Zanieczyszczenia: Zanieczyszczenia bezpośrednio wpływają na wydajność i wydajność monokryształów. Dlatego zawartość zanieczyszczeń wkwarcTygiel będący w bezpośrednim kontakcie ze stopionym krzemem ma kluczowe znaczenie. Nadmierne zanieczyszczenia w tyglu często prowadzą do krystalizacji w tyglu kwarcowym (lokalne nagromadzenie jonów zanieczyszczeń prowadzące do zmniejszenia lepkości). Jeżeli krystalizacja zachodzi w pobliżu powierzchni wewnętrznej, zbyt gruba lokalna warstwa krystalizacyjna jest podatna na złuszczanie, uniemożliwiając dalszy wzrost monokryształu; jeżeli na zewnętrznej ściance utworzy się gruba warstwa krystalizacyjna, prawdopodobne jest wystąpienie wybrzuszenia na dnie lub skrzywienia; jeśli krystalizacja przeniknie do korpusu tygla, może łatwo doprowadzić do szeregu poważnych konsekwencji, takich jak wyciek krzemu.

Pęcherzyki: Sam piasek kwarcowy o wysokiej czystości zawiera wtrącenia gazowo-cieczowe. Podczas procesu wyciągania kryształów wewnętrzna powierzchnia tygla stykająca się ze stopionym krzemem w sposób ciągły rozpuszcza się w stopionym krzemie.  Mikropęcherzyki w przezroczystej warstwie stale rosną, a pęcherzyki znajdujące się najbliżej wewnętrznej powierzchni pękają, uwalniając mikrocząsteczki kwarcu i mikropęcherzyki do stopionego krzemu. Zanieczyszczenia zawarte w tych mikrocząsteczkach i mikropęcherzykach są przenoszone przez cały stopiony krzem, bezpośrednio wpływając na krystalizację krzemu (wydajność, szybkość krystalizacji, czas ogrzewania, bezpośrednie koszty przetwarzania itp.) oraz jakość monokrystalicznego krzemu (perforowane płytki, czarne wióry itp.).