Křemenný kelímek pro vytahování křemíkových monokrystalů

Křemenný kelímek Semicorex pro vytahování křemíkových monokrystalů je základní složkou při výrobě křemíkových plátků. Fáze přípravy monokrystalu určuje technické parametry, jako je průměr, orientace krystalu, typ dotování, rozsah a distribuce odporu, koncentrace kyslíku a uhlíku, životnost minoritních nosičů a mřížkové defekty křemíku. Vyžaduje, aby mikrodefekty, koncentrace kyslíku, kovové nečistoty a rovnoměrnost koncentrace nosiče byly řízeny v určitém rozsahu.

V procesu růstu monokrystalů Czochralski musí křemenný kelímek pro vytahování jednoho krystalu křemíku odolávat teplotám vyšším, než je bod tání křemíku (1420 ℃). Křemenný kelímek je většinou průsvitný a složený z více vrstev.

Vnější vrstva je oblast s vysokou hustotou bublin, nazývaná bublinková kompozitní vrstva; vnitřní vrstva je 3-5 mm průhledná vrstva, nazývaná vrstva ochuzení bublin. Přítomnost bublinkové vrstvy snižuje hustotu kontaktní plochy kelímku a roztoku, čímž se zlepšuje růst monokrystalů.

Protože vnitřní vrstva křemenného kelímku je přímo v kontaktu s křemíkovou kapalinou, bude se nepřetržitě rozpouštět na křemík a mikrobubliny v průhledné vrstvě kelímku porostou, aby praskly a uvolnily částice křemene a mikrobubliny. Tyto nečistoty pak protékají celou taveninou křemíku, přímo ovlivňují krystalizaci a kvalitu monokrystalu křemíku.

Křemenný kelímekpro Silicon Single Crystal Tažení je v přímém kontaktu s křemíkovou kapalinou, takže nečistoty a bubliny, které nejsou účinně kontrolovány ve výrobním procesu, ovlivní výsledky tahání krystalu, dokonce vedou k selhání tahání krystalu a znehodnocení/odpadu materiálu. Protože monokrystalické křemíkové destičky vyžadují vysokou čistotu a náklady na proces vytahování monokrystalu jsou vysoké, jsou na Quartz Crucible pro tažení monokrystalu křemíku kladeny vysoké požadavky z hlediska čistoty, výkonu bublin a stability kvality.

Nečistoty: Nečistoty přímo ovlivňují výkon a výtěžnost monokrystalů. Proto obsah nečistot vkřemenrozhodující je kelímek, který je v přímém kontaktu s taveninou křemíku. Nadměrné nečistoty v kelímku často vedou ke krystalizaci v křemenném kelímku (lokální akumulace iontů nečistot vedoucí ke snížení viskozity). Dojde-li ke krystalizaci v blízkosti vnitřního povrchu, je nadměrně silná lokální krystalizační vrstva náchylná k odlupování, což brání dalšímu růstu monokrystalů; pokud se na vnější stěně vytvoří silná krystalizační vrstva, pravděpodobně dojde k vyboulení na dně nebo zakřivení; pokud krystalizace pronikne do těla kelímku, může to snadno vést k řadě vážných následků, jako je únik křemíku.

Bubliny: Vysoce čistý křemenný písek sám o sobě obsahuje inkluze plyn-kapalina. Během procesu vytahování krystalů se vnitřní povrch kelímku, který je v kontaktu s křemíkovou taveninou, nepřetržitě rozpouští do křemíkové taveniny.  Mikrobubliny v průhledné vrstvě neustále rostou a bubliny nejblíže k nejvnitřnějšímu povrchu prasknou, čímž se uvolňují křemenné mikročástice a mikrobubliny do křemíkové taveniny. Nečistoty uvnitř těchto mikročástic a mikrobublin jsou neseny celou křemíkovou taveninou a přímo ovlivňují krystalizaci křemíku (výtěžnost, rychlost krystalizace, doba ohřevu, přímé náklady na zpracování atd.) a kvalitu monokrystalického křemíku (děrované plátky, černé třísky atd.).