부터도가니용기로 사용되며 내부에 대류가 발생하여 생성된 단결정의 크기가 커질수록 열 대류 및 온도 구배 균일성을 제어하기가 어려워집니다. 전도성 용융물이 로렌츠 힘에 작용하도록 자기장을 추가하면 대류가 느려지거나 심지어 제거되어 고품질 단결정 실리콘을 생산할 수 있습니다.
자기장의 종류에 따라 수평 자기장, 수직 자기장, CUSP 자기장으로 나눌 수 있습니다.
수직 자기장은 구조적 이유로 인해 주 대류를 제거할 수 없으며 거의 사용되지 않습니다.
수평 자기장의 자기장 성분의 방향은 도가니 벽의 주요 열 대류 및 부분 강제 대류에 수직이므로 이동을 효과적으로 억제하고 성장 인터페이스의 평탄성을 유지하며 성장 줄무늬를 줄일 수 있습니다.
CUSP 자기장은 대칭성으로 인해 용융물의 흐름과 열전달이 더욱 균일해지기 때문에 수직 자기장과 CUSP 자기장에 대한 연구가 병행되어 왔습니다.
중국에서는 시안공과대학이 자기장을 이용한 실리콘 단결정의 생산과 결정 끌어당김 실험을 일찍이 실현했다. 주요 제품은 6~8인치 인기형으로 태양광전지용 실리콘 웨이퍼 시장을 겨냥하고 있다. 해외에서는 미국 KAYEX, 독일 CGS 등 주요 제품이 8~16인치로 초대형 집적회로와 반도체 수준의 단결정 실리콘 로드에 적합하다. 대구경 고품질 단결정 성장을 위한 자기장 분야에서 독점권을 갖고 있으며 가장 대표적인 기업이다.
단결정 성장 시스템의 도가니 영역에서의 자기장 분포는 도가니 가장자리, 도가니 중앙에서의 자기장의 강도와 균일성, 그리고 적절한 자기장을 포함하여 자석의 가장 중요한 부분입니다. 액체 표면 아래의 거리. 전체적인 수평 및 균일한 횡자기장, 자력선은 결정 성장 축에 수직입니다. 자기 효과와 앙페르의 법칙에 따르면 코일은 도가니 가장자리에 가장 가깝고 전계 강도가 가장 큽니다. 거리가 멀어질수록 공기 자기 저항은 증가하고 자기장 세기는 점차 감소하며 중앙에서 가장 작습니다.
초전도 자기장의 역할
열 대류 억제: 외부 자기장이 없으면 용융된 실리콘은 가열 중에 자연 대류를 생성하여 불순물이 고르지 않게 분포되고 결정 결함이 형성될 수 있습니다. 외부 자기장은 이러한 대류를 억제하여 용융물 내부의 온도 분포를 더욱 균일하게 만들고 불균일한 불순물 분포를 줄일 수 있습니다.
결정 성장 속도 제어: 자기장은 결정 성장 속도와 방향에 영향을 미칠 수 있습니다. 자기장의 강도와 분포를 정밀하게 제어함으로써 결정 성장 과정을 최적화하고 결정의 무결성과 균일성을 향상시킬 수 있습니다. 단결정 실리콘이 성장하는 동안 산소는 주로 용융물과 도가니의 상대적인 움직임을 통해 실리콘 용융물로 들어갑니다. 자기장은 용융물의 대류를 감소시켜 산소가 실리콘 용융물과 접촉할 가능성을 줄여 산소의 용해를 감소시킵니다. 어떤 경우에는 외부 자기장이 용융물의 표면 장력을 변경하는 등 용융물의 열역학적 조건을 변경할 수 있으며, 이는 산소의 휘발을 도와 용융물의 산소 함량을 감소시킬 수 있습니다.
산소 및 기타 불순물의 용해 감소: 산소는 실리콘 결정 성장에 흔히 발생하는 불순물 중 하나이며, 이로 인해 결정 품질이 저하됩니다. 자기장은 용융물의 산소 함량을 감소시켜 결정 내의 산소 용해를 감소시키고 결정의 순도를 향상시킬 수 있습니다.
결정의 내부 구조 개선: 자기장은 전위 및 결정립 경계와 같은 결정 내부의 결함 구조에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 결함의 수를 줄이고 분포에 영향을 줌으로써 결정의 전반적인 품질을 향상시킬 수 있습니다.
결정의 전기적 특성 개선: 자기장은 결정 성장 중 미세 구조에 큰 영향을 미치기 때문에 고성능 반도체 장치 제조에 중요한 저항률 및 캐리어 수명과 같은 결정의 전기적 특성을 향상시킬 수 있습니다.
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게시 시간: 2024년 7월 24일