단결정 실리콘 제조

단결정 실리콘대규모 집적회로, 칩, 태양전지 생산에 사용되는 기초 소재입니다. 반도체 장치의 전통적인 기반인 실리콘 기반 칩은 현대 전자 제품의 초석으로 남아 있습니다. 성장단결정 실리콘특히 용융 상태에서 전자 및 광전지와 같은 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하는 고품질의 결함 없는 결정을 보장하는 데 중요합니다. 용융 상태에서 단결정을 성장시키기 위해 여러 가지 기술이 사용되며, 각각 고유한 장점과 특정 용도가 있습니다. 단결정 실리콘 제조에 사용되는 세 가지 주요 방법은 Czochralski(CZ) 방법, Kyropoulos 방법 및 FZ(Float Zone) 방법입니다.

1. 초크랄스키 방법(CZ)

초크랄스키(Czochralski) 방법은 가장 널리 사용되는 재배 방법 중 하나입니다.단결정 실리콘용융된 상태에서. 이 방법에는 제어된 온도 조건에서 실리콘 용융물에서 종자 결정을 회전시키고 당기는 작업이 포함됩니다. 종자 결정이 점차적으로 들어올려짐에 따라 용융물에서 실리콘 원자를 끌어당겨 종자 결정의 방향과 일치하는 단결정 구조로 배열합니다.

초크랄스키 방법의 장점:

고품질 결정체: Czochralski 방법을 사용하면 고품질 결정체를 빠르게 성장시킬 수 있습니다. 공정을 지속적으로 모니터링할 수 있으므로 최적의 결정 성장을 보장하기 위해 실시간 조정이 가능합니다.

낮은 응력 및 최소 결함: 성장 과정에서 결정이 도가니와 직접 접촉하지 않으므로 내부 응력이 줄어들고 도가니 벽에 원치 않는 핵 생성이 방지됩니다.

조정 가능한 결함 밀도: 성장 매개변수를 미세 조정함으로써 결정의 전위 밀도를 최소화하여 매우 완전하고 균일한 결정을 얻을 수 있습니다.

Czochralski 방법의 기본 형태는 특히 결정 크기와 관련된 특정 제한 사항을 해결하기 위해 시간이 지남에 따라 수정되었습니다. 전통적인 CZ 방법은 일반적으로 직경이 약 51~76mm인 결정을 생산하는 것으로 제한됩니다. 이러한 한계를 극복하고 더 큰 결정을 성장시키기 위해 LEC(Liquid Encapsulated Czochralski) 방법 및 Guided Mold 방법과 같은 몇 가지 고급 기술이 개발되었습니다.

액체 캡슐화 초크랄스키(LEC) 방법: 이 수정된 기술은 휘발성 III-V 화합물 반도체 결정을 성장시키기 위해 개발되었습니다. 액체 캡슐화는 성장 과정에서 휘발성 요소를 제어하는 ​​데 도움이 되어 고품질 화합물 결정을 가능하게 합니다.

가이드 몰드 방법(Guided Mold Method): 이 기술은 더 빠른 성장 속도와 결정 치수에 대한 정밀한 제어를 포함하여 여러 가지 장점을 제공합니다. 에너지 효율적이고 비용 효율적이며 크고 복잡한 모양의 단결정 구조를 생산할 수 있습니다.

2. 키로풀로스 방법

Czochralski 방법과 유사한 Kyropoulos 방법은 성장을 위한 또 다른 기술입니다.단결정 실리콘. 그러나 Kyropoulos 방법은 결정 성장을 달성하기 위해 정밀한 온도 제어에 의존합니다. 이 과정은 용융물에 종자 결정이 형성되는 것부터 시작되며, 온도가 점차 낮아지면서 결정이 성장하게 됩니다.

Kyropoulos 방법의 장점:

더 큰 결정체: Kyropoulos 방법의 주요 이점 중 하나는 더 큰 단결정 실리콘 결정체를 생산할 수 있다는 것입니다. 이 방법은 직경이 100mm를 초과하는 결정을 성장시킬 수 있으므로 큰 결정이 필요한 응용 분야에 선호됩니다.

빠른 성장: Kyropoulos 방법은 다른 방법에 비해 결정 성장 속도가 상대적으로 빠른 것으로 알려져 있습니다.

낮은 응력 및 결함: 성장 과정은 내부 응력이 낮고 결함이 적어 고품질 결정이 생성되는 것이 특징입니다.

방향성 결정 성장: Kyropoulos 방법은 방향성으로 정렬된 결정의 제어된 성장을 허용하며 이는 특정 전자 응용 분야에 유용합니다.

Kyropoulos 방법을 사용하여 고품질 결정을 얻으려면 온도 구배와 결정 성장 방향이라는 두 가지 중요한 매개변수를 주의 깊게 관리해야 합니다. 이러한 매개변수를 적절하게 제어하면 결함 없는 대형 단결정 실리콘 결정의 형성이 보장됩니다.

3. 플로트존(FZ) 방식

FZ(Float Zone) 방법은 Czochralski 및 Kyropoulos 방법과 달리 용융된 실리콘을 담기 위해 도가니에 의존하지 않습니다. 대신 이 방법은 구역 용융 및 분리 원리를 사용하여 실리콘을 정제하고 결정을 성장시킵니다. 이 공정에는 막대를 따라 이동하는 국부적인 가열 영역에 실리콘 막대가 노출되어 영역이 진행됨에 따라 실리콘이 녹은 다음 결정 형태로 재응고되는 과정이 포함됩니다. 이 기술은 수평 또는 수직으로 수행할 수 있으며 수직 구성이 더 일반적이며 부동 영역 방법이라고 합니다.

FZ 방법은 원래 용질 분리 원리를 사용하여 물질을 정제하기 위해 개발되었습니다. 이 방법은 불순물 수준이 극히 낮은 초순수 실리콘을 생산할 수 있어 고순도 재료가 필수적인 반도체 응용 분야에 이상적입니다.

플로트 존 방법의 장점:

고순도: 실리콘 용융물이 도가니와 접촉하지 않기 때문에 Float Zone 방식은 오염을 크게 줄여 초순도 실리콘 결정을 생성합니다.

도가니 접촉 없음: 도가니와의 접촉이 없다는 것은 결정이 용기 재료에 의해 유입된 불순물이 없다는 것을 의미하며, 이는 고순도 응용 분야에 특히 중요합니다.

방향성 응고: Float Zone 방법을 사용하면 응고 과정을 정밀하게 제어하여 결함을 최소화하면서 고품질 결정을 형성할 수 있습니다.

결론

단결정 실리콘제조는 반도체 및 태양전지 산업에 사용되는 고품질 소재를 생산하는 데 필수적인 공정입니다. Czochralski, Kyropoulos 및 Float Zone 방법은 각각 결정 크기, 순도 및 성장 속도와 같은 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 고유한 이점을 제공합니다. 기술이 계속 발전함에 따라 이러한 결정 성장 기술의 개선으로 다양한 첨단 기술 분야에서 실리콘 기반 장치의 성능이 더욱 향상될 것입니다.

---

Semicorex는 고품질을 제공합니다.흑연 부품결정 성장 과정을 위해. 문의사항이 있거나 추가 세부정보가 필요한 경우, 주저하지 말고 저희에게 연락해 주세요.

전화번호 +86-13567891907에 문의하세요.

이메일: sales@semicorex.com