A Szilícium a Föld kéregének második legnépszerűbb eleme, és döntő szerepet játszik a félvezető iparban. A különféle típusú szilícium -robotok közül az FZ (lebegő zóna) szilícium rések és a CZ (Czochralski) szilícium -rézök a leggyakrabban használtak. Az FZ szilícium -rúd beszállítójaként szeretnék néhány betekintést megosztani a két típusú szilícium -rúd közötti különbségekbe.
Kristálynövekedési folyamat
Az FZ és a CZ szilíciumrúdok közötti legalapvetőbb különbség a kristály növekedési folyamataikban rejlik.
A Czochralski módszer, amelyet feltalálójának, Jan Czochralski -nak neveztek el, egy kút -megalapozott technika az egyedülálló - kristály szilícium termesztésére. Ebben a folyamatban egy kis vetőmagkristályt belemerülnek egy olvadt szilíciummal töltött tégelybe. A vetőmagkristályt ezután lassan felfelé húzzuk, miközben forog. Ahogy meghúzzák, az olvadt szilícium megszilárdul a vetőmagkristály körül, és egy nagy single -kristályrúdot képez. Ez a módszer lehetővé teszi a nagy átmérőjű rúdok növekedését, általában legfeljebb 300 mm -ig, vagy még nagyobb a modern félvezető gyártásban.
Másrészt a lebegő zóna módszer egy tégely -mentes folyamat. Egy polikristályos szilíciumrúd függőlegesen tartja a két chuck között. Indukciós tekercset használnak a rúd egy kis zónájának melegítésére, megolvadva. Az olvadt zónát ezután a rúd hossza mentén mozgatjuk az indukciós tekercs vagy maga a rúd lassan mozgatásával. Ahogy az olvadt zóna mozog, a zónában lévő szilícium egy -kristályszerkezetbe szilárdul, a tetején lévő magkristály tájolását követően. Ez a folyamat magas tisztaságú szilícium -rúdot eredményezhet, de nagyobb kihívást jelent a nagy átmérőjű rúd növekedése a CZ módszerhez képest.
Tisztaság
A tisztaság kritikus tényező a félvezető alkalmazásokban, és az FZ szilícium -rúdok általában nagyobb tisztaságúak, mint a CZ szilícium rúd.
A CZ folyamatban a kvarcból készült tégely használata szennyeződéseket vezethet be a szilícium -rúdba. A növekedési folyamat során az olvadt szilícium reagál a kvarc -tégelyre, ami az oxigén és más szennyeződések beépítéséhez vezet a kristályrácsba. Noha a fejlett tisztítási technikák felhasználhatók a szennyeződés szintjének csökkentésére, nehéz teljes mértékben kiküszöbölni a tégely által bevezetett szennyeződéseket.
Ezzel szemben az FZ -eljárás tégely -mentes, amely jelentősen csökkenti a szennyeződés kockázatát. Mivel nincs érintkezés a tégelygel, az FZ szilícium rúd sokkal alacsonyabb az oxigén- és szén szennyeződési szintje. Ez a magas tisztaság miatt az FZ szilícium -zaklatások ideálissá teszik azokat az alkalmazásokat, amelyek rendkívül alacsony szennyeződési szintet igényelnek, mint például a magas frekvenciájú eszközök, a sugárzás - kemény eszközök és bizonyos típusú érzékelők.
Ellenállás
Az ellenállás a szilícium rúd másik fontos tulajdonsága, amely szorosan kapcsolódik a szennyeződés koncentrációjához és a dopping típusához.
A CZ szilícium -rúdok könnyen adalékolhatók, hogy a rezisztenciák széles skáláját elérjék. Azáltal, hogy különféle típusú és mennyiségű doppantot adunk az olvadt szilíciumhoz a tégelyben, CZ szilícium -rúd előállítása lehet, amelynek ellenállása néhány millioHm -tól több ezer ohm -ig terjedő centiméterig terjed. Ez a rugalmasság az ellenállás -szabályozásban a CZ szilícium -rúd különféle félvezető alkalmazásokhoz, ideértve az integrált áramköröket, a napelemeket és az elektromos készülékeket is alkalmassá teszi.
Az FZ szilícium -rúd nagy tisztaságuk miatt általában egységesebb ellenállás -eloszlással rendelkezik, mint a CZ szilícium -rúdok. Az FZ szilícium -robotok nagyon alacsony ellenállásának elérése azonban nagyobb kihívást jelenthet. Az FZ módszer dopping -folyamata összetettebb és kevésbé pontosabb, mint a CZ módszernél. Ennek eredményeként az FZ szilícium -rúdokat gyakran használják olyan alkalmazásokban, amelyek magas ellenállású szilíciumot igényelnek, például detektor szubsztrátokat a magas energiájú fizikai kísérletekhez és bizonyos típusú magas teljesítményű tranzisztorokhoz.
Hibás sűrűség
A hiba sűrűsége fontos szempont a félvezető gyártásában, mivel a hibák befolyásolhatják a félvezető eszközök teljesítményét és megbízhatóságát.
A CZ szilícium -rúdok általában nagyobb hibás sűrűséggel bírnak, mint az FZ szilícium -robotok. A CZ növekedési folyamat során elért termikus feszültség, valamint a szennyeződések beépítése különféle típusú hibák, például diszlokációk, rakási hibák és oxigén csapadékok kialakulásához vezethet. Ezek a hibák rekombinációs központokként működhetnek a töltőhordozók számára, csökkentve a hordozó élettartamát és lebontva a félvezető eszközök teljesítményét.
Az FZ szilícium -robotok, a kontrolláltabb növekedési folyamatukkal és az alacsonyabb szennyeződések szintjével, általában alacsonyabb hibás sűrűséggel bírnak. A tégely hiánya és a viszonylag szelíd termikus körülmények az FZ folyamat során tökéletes kristályszerkezetet eredményeznek. Ez az alacsony hibás sűrűség az FZ szilícium -rovatokat alkalmassá teszi olyan alkalmazásokhoz, amelyek magas színvonalú egyszemélyes - kristály -szilíciumot igényelnek, például nagysebességű integrált áramköröket és nagy hatékonyságú napelemeket.
Költség
A költség fontos tényező a szilícium -rúd kiválasztásában a félvezető alkalmazásokhoz.
A CZ -módszer egy érettebb és szélesebb körben alkalmazott technológia, amely lehetővé teszi a nagy átmérőjű szilícium rések tömegtermelését viszonylag alacsony költséggel. A CZ kristálynövekedéshez szükséges berendezések jól fejlődtek, és a gyártási folyamat könnyen automatizálható, ami magas termelési hatékonyságot és alacsony egységköltségeket eredményez.
Az FZ módszer viszont bonyolultabb és kevésbé alkalmas tömegtermelésre. Az FZ szilícium -robotok növekedési üteme lassabb, mint a CZ szilícium -robotoké, és az FZ kristálynövekedéshez szükséges berendezések drágábbak. Ezenkívül az FZ -folyamatban a nagy átmérőjű rúd növekedésének nehézsége tovább növeli a költségeket. Ennek eredményeként az FZ szilícium -robotok általában drágábbak, mint a CZ szilícium -robotok, és ezeket általában magas szintű alkalmazásokban használják, ahol a magas költségeket a kiváló teljesítmény igazolhatja.
Alkalmazások
A tisztaság, az ellenállás, a hibás sűrűség és a költségek közötti különbségek az FZ és a CZ szilícium -rúd között különböző alkalmazási területekhez vezetnek.
A CZ szilícium -rúdokat széles körben használják a félvezető iparban az integrált áramkörök, napelemek és energiakészülékek előállításához. Viszonylag olcsó költségük, az ellenállás -szabályozás széles tartománya és a nagy átmérőjű rúdok növekedésének képessége miatt a tömeg -termelési alkalmazásokhoz alkalmassá teszik őket. Például a modern számítógépekben a mikroprocesszorok és a memória chipek többsége CZ szilícium ostyákból készül.
Az FZ szilícium -rúdokat elsősorban nagy végű alkalmazásokban használják, amelyek nagy tisztaságú, nagy ellenállású és alacsony hibás sűrűségűek. A tipikus alkalmazások némelyike magában foglalja a magas frekvenciakészülékeket, a sugárzást - a kemény eszközöket, a nagy energiájú fizikai kísérletek detektor szubsztrátjait és bizonyos típusú érzékelőket. Például a nagy energiaszalfizikai kísérletekben alkalmazott részecskadetektorokban az FZ -szilícium magas tisztaságát és alacsony hibás sűrűsége elengedhetetlen a részecskék pontos kimutatásához és méréséhez.
Mint beszállító2 hüvelykes -8 hüvelykes FZ szilícium rés, megértjük a különböző alkalmazások egyedi követelményeit, és magas színvonalú FZ szilícium -rúdot tudunk biztosítani az Ön egyedi igényeinek kielégítésére. Ha érdekli az FZ szilícium -rúd vásárlása a félvezető projektekhez, felkérjük Önt, hogy vegye fel velünk a kapcsolatot további megbeszélésekre és tárgyalásokra. Szakértői csapatunk örömmel segít Önnek a legmegfelelőbb termékek kiválasztásában és a technikai támogatás nyújtásában.
Referenciák
- "Szilícium anyagtudomány és technológia", SM Sze és Kwok K. Ng
- "Félvezető gyártási technológia", Peter Van Zant
- William C. O'Mara, Robert B. Herring és Lee P. Hunt kézikönyve, William C. O'Mara, Robert B. Herring