Оборудование для выращивания монокристаллического кремния
Установка состоит из следующих блоков
- печь,включающая в себя тигель (8), контейнер для поддержки тигля (14), нагреватель (15), источник питания (12), камеру высокотемпературной зоны (6) и изоляцию (3, 16);
- механизм вытягивания кристалла, включающий в себя стержень с затравкой (5), механизм вращения затравки (1) и устройство ее зажима, устройство вращения и подъема тигля (11);
- устройство для управления составом атмосферы(4 — газовый вход, 9 — выхлоп, 10 — вакуумный насос);
- блок управления,состоящий из микропроцессора, датчиков температуры и диаметра растущего слитка (13, 19) и устройств ввода;
дополнительные устройства: смотровое окно — 17, кожух — 2.
Технология процесса.
Затравочный монокристалл высокого качества опускается в расплав кремния и одновременно вращается. Получение расплавленного поликремния происходит в тигле в инертной атмосфере (аргона при разрежении
10 4 Па.) при температуре, незначительно превосходящей точку плавления кремния Т = 1415 °С. Тигель вращается в направлении противоположном вращению монокристалла для осуществления перемешивания расплава и сведению к минимуму неоднородности распределения температуры. Выращивание при разрежении позволяет частично очистить расплав кремния от летучих примесей за счет их испарения, а также снизить образование на внутренней облицовке печи налета порошка монооксида кремния, попадание которого в расплав приводит к образованию дефектов в кристалле и может нарушить монокристаллический рост.
В начале процесса роста монокристалла часть затравочного монокристалла расплавляется для устранения в нем участков с повышенной плотностью механических напряжений и дефектами. Затем происходит постепенное вытягивание монокристалла из расплава.
Легирование
Для получения монокристаллов п- или р-типа с требуемым удельным сопротивлением проводят соответствующее легирование исходного поликристаллического кремния или расплава. В загружаемый поликремний вводят соответствующие элементы (Р, В, As, Sb и др.) или их сплавы с кремнием, что повышает точность легирования.
Окончательная обработка кремния
Из установки извлекают кремниевый слиток диаметром 20 — 50 см и длиной до 3 метров. Для получения из него кремниевых пластин заданной ориентации и толщиной в несколько десятых миллиметра производят следующие технологические операции.
1. Механическая обработка слитка:
— отделение затравочной и хвостовой части слитка;
— обдирка боковой поверхности до нужной толщины;
— шлифовка одного или нескольких базовых срезов (для облегчения дальнейшей ориентации в технологических установках и для определения кристаллографической ориентации);
— резка алмазными пилами слитка на пластины: (100) — точно по плоскости (111) — с разориентацией на несколько градусов.
2. Травление.На абразивном материале SiC или Al2O3 удаляются повреждения высотой более 10 мкм. Затем в смеси плавиковой, азотной и уксусной кислот, приготовленной в пропорции 1:4:3, или раствора щелочей натрия производится травление поверхности Si.
3. Полирование— получение зеркально гладкой поверхности. Используют смесь полирующей суспензии (коллоидный раствор частиц SiO2 размером 10 нм) с водой.
В окончательном виде кремний представляет из себя пластину диаметром 15 — 40 см, толщиной 0.5 — 0.65 мм с одной зеркальной поверхностью. Вид пластин с различной ориентацией поверхности и типом проводимости приведен на рисунке 6.
Основная часть монокристаллов кремния, получаемых методом Чохральского, используется для производства интегральных микросхем; незначительная часть (около 2 %) идет на изготовление солнечных элементов. Метод является оптимальным для изготовления приборов, не требующих высоких значений удельного сопротивления (до 25 Ом·см) из-за загрязнения кислородом и другими примесями из материала тигля.
Источник
Оборудование для выращивания кристаллов
В течение многих лет компания PVA TePla разрабатывает и производит оборудование для выращивания кристаллов кремния. В этой области компания является мировым технологическим лидером.
PVA TePla поставляет оборудование для выращивания кристаллов всеми известными методами:
- Чохральского;
- вертикальной направленной кристаллизации;
- зонной плавки;
- химической эпитаксии из паровой фазы (SiGe).
Установки Чохральского
Производственные системы для роста кристаллов кремния и германия
Выбор типа необходимого оборудования зависит от диаметра и длины выращиваемого кристалла. Тем не менее все установки обладают следующими общими характеристиками
- Модульная структура установок позволяет использовать их для роста полупроводникового кремния, солнечного кремния или германия без значительных переделок
- Есть возможность разрабатывать базовые процессы для следующего поколения пластин (размеры, чистота)
- Печь с двойными стенками из высоколегированной нержавеющей стали обеспечивает легкую очистку
- Простое обслуживание печи при чистке и наладке процесса
- Изолирующий клапан между печью и приемной камерой позволяет извлечь кристалл, когда исходный материал находится при температуре плавления
- Высокоточная регулировка температуры расплава
- Механизм перемещения кристалла использует шток или кабель, моторы прямого привода без необходимости обслуживания и систему управления скоростью высокой точности
- Контроль процесса осуществляется с помощью программируемого логического контроллера и программного обеспечения для записи данных процесса и последующего анализа, включая графическое представление данных в режиме реального времени и сравнение с предыдущими процессами
- Возможность добавления дополнительных компонентов, таких как магнит для стабилизации зоны расплава, устройство загрузки или устройства для контроля высоты зоны расплава
Источник
Установка для роста монокристаллов карбида кремния диаметром 4 или 6 дюймов
Установка предназначена для выращивания объемных монокристаллов карбида кремния методом сублимации (метод ЛЭТИ). На данной установке можно выращивать кристаллы от 4 до 6 дюймов. Сублимационный метод основывается на конденсации пересыщенного пара на монокристалл-затравку.
| Размеры | |
| Ширина, мм | 1800 |
| Глубина, мм | 1540 |
| Высота, мм | 2740 |
| Максимальная занимаемая площадь (в том числе зона обслуживания), м 2 | 9 |
| Максимальная мощность источника питания, кВА | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Номинальное напряжение питающей сети, В | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Номинальная частота, Гц | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Число фаз линии электропередач | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Потребляемая мощность при росте кристалла, кВт | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Точность стабилизации мощности в цепи нагрева, % | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Физические и механические параметры | |
| Максимальная рабочая температура горячей зоны, °С | 2350 |
| Точность поддержания температуры горячей зоны, °С | ± 1 |
| Предельное остаточное давление «холодной» установки, Па | 2∙10 -3 |
| Максимальная скорость потока легирующего газа (N2), л/ч | 0,9 |
| Максимальная скорость потока инертного газа (Ar), л/ч | 9 (360) |
| Погрешность регулирования расхода газа, % | 0,1 |
| Диапазон рабочих скоростей тигля во время роста, мм/ч | 0,3 — 30 |
| Скорость вращения тигля, об/мин | 1-4 |
| Расход охлаждающей воды при номинальной температуре печи, м 3 /ч | 6 |
Карбид кремния является одним из наиболее перспективных материалов для высокотемпературной, радиационно-стойкой, силовой и быстродействующей электроники, так как обладает уникальными физическими и электронными свойствами. К этим свойствам относятся: широкая запрещенная зона (примерно в три раза больше, чем у кремния), высокое критическое поле лавинного пробоя (приблизительно в 10 раз больше, чем у кремния), высокая насыщенная скорость дрейфа электронов (в 2,5 раза больше, чем в кремнии и арсениде галлия), высокая термическая стабильность, химическая инертность и т.д.
Параметры получаемых кристаллов и пластин
4H, 6H
100
100-150
18 — 25
n
азот (N2)
0.0001 – 0.01
≤ 5
≤ 4∙10 3
Примеры получаемых кристаллов и пластин
Другое оборудование и системы управления НПК «СПЕКТР»
Системы управления для технологических процессов выращивания монокристаллов сапфира
В течение последних десятилетий для выращивания монокристаллов сапфира в основном применяют три метода: горизонтальная направленная кристаллизация (ГНК), Киропулоса и Степанова. Все методы основаны на выращивании кристаллов из расплавов.
Поликристаллический порошок карбида кремния
Высококачественное сырье для синтеза монокристаллов карбида кремния модификаций 4H-SIC и 6H-SIC, применяемых в электронных приборах.
Модернизация теплового узла установки по выращиванию монокристаллов сапфира методом Киропулоса
Актуально для установок, масса кристалла которых более 60 кг. Основная модернизация сводится к применению нагревателя нового типа.
Источник
Установки для выращивания монокристаллов
Установки для выращивания монокристаллов.
Описание:
Установки для выращивания монокристаллов представлены целой серией установок .
Установки для выращивания монокристаллов предназначены для выращивания таких монокристаллов как теллурид кадмия, арсенид индия и галия, антимонид индия, германия, кремния, сапфир , алюмоиттриевый гранат, танталат лития, ниобат лития, молибдат гадолиния, лангасит, ванадаты редкоземельных металлов, силикат и германат висмута и многих других.
Установка для выращивания монокристаллов соединений на основе теллурида кадмия методом движущегося нагревателя:
Кристаллы соединений на основе теллурида кадмия выращиваются в специально изготовленной герметичной ампуле, содержащей исходные материалы. Ампула устанавливается на шток механизма перемещения, который позволяет перемещать ампулу вертикально вверх/вниз на рабочей и ускоренной скоростях вдоль оси теплового узла. В процессе роста ампула не видна. Вся информация о ходе процесса приходит от датчиков. Время одного процесса около 300 часов.
Метод движущегося нагревателя заключается в том, что в ростовую ампулу загружают затравочный кристалл , на него помещают слиток, при расплавлении которого формируется жидкая зона раствора-расплава на основе теллура, в верхней части помещается поликристаллическая заготовка теллурида кадмия. При перемещении ампулы вниз происходит растворение поликристаллической заготовки, диффузия растворенного соединения через жидкую зону раствора-расплава и кристаллизация соединения на затравочном кристалле.
Технические характеристики установки для выращивания монокристаллов соединений на основе теллурида кадмия:
| Тепловой узел размещен внутри герметичной камеры | |
| Тепловой узел включает 3 тепловые зоны и обеспечивает возможность выращивания кристаллов диаметром до 80 мм | |
| Температура средней (основной) тепловой зоны, в интервале °С | 700…950 |
| Температура нижней и верхней подпорных тепловых зон, в интервале °С | 200…400 |
| Число регулируемых зон нагрева (всего / резервных) | 4 / 1 |
| Температурный профиль нагревателя обеспечивает градиент температуры в интервале 30…50 град/см в области затравочного кристалла | |
| Нестабильность температуры по оси температурного профиля, °С | 0.5 |
| Пульт управления выполнен с использованием программируемых микроконтроллеров для управления 4-мя зонами нагревателя и возможностью подключения к персональному или промышленному компьютеру | |
| Перемещение штока по вертикали: | |
| – рабочая скорость, мм сут-1 | 5…25 |
| – маршевая скорость, мм мин-1 | 0,115…115 |
| – величина хода, мм | 350 |
| Частота вращения штока, об мин-1 | 1…60 |
| Нестабильность вращения валов эл. дв., не более % | 0,5 |
| Допустимое биение ампулы при вращении – не более 5 мм в радиальном направлении | |
| Возможность откачки рабочего объема (форвакуум) и напуска инертного газа (аргон) | |
| Установочная мощность тепловых зон, Вт | 1000 |
| Общая мощность, кВт | 4 |
| Максимальный ток зоны нагрева, А | 100 |
| Индицируемые параметры: | |
| – сигналы датчиков температуры зон | |
| – скорость перемещения штока | |
| – положение штока | |
| – частота вращения штока | |
| Габаритные размеры, мм (не более) | |
| – Печной агрегат: | |
| – высота | 2565 |
| – ширина | 1000 |
| – глубина | 850 |
| Масса, кг (не более) | |
| – Печной агрегат | 1000 |
| – Стойка управления | 300 |
| Напряжение питающей сети, В | 380/220 |
| Частота питающей сети, Гц | 50 |
| Расход охлаждающей воды, м3 \час | 2,0 |
Установка для выращивания монокристаллов арсенида индия и галлия:
Установка предназначена для выращивания монокристаллов арсенидов индия InAs и галлия GaAs под давлением инертного газа с последующим отжигом выращенного кристалла.
Технические характеристики установки для выращивания монокристаллов арсенида индия и галлия:
| Максимальные размеры тигля, мм: | |
| – диаметр | 230 |
| – высота | 200 |
| Способ нагрева резистивный | |
| Материал нагревателя | графит |
| Высота нагревателя, мм | 400 |
| Максимальная температура, ˚С на нагревателе | 1400 |
| Точность регулирования температуры, ˚С | 0,1 |
| Среда в камере печи | |
| – предельный вакуум, мм.рт.ст. | 1*10-4 |
| – избыточное давление инертного газа, атм. | 10-20 |
| Устройство перемещения верхнего штока: | |
| – Скорость вращения привода верхнего штока, об/мин | 0-30 |
| – Скорость перемещения привода верхнего штока, рабочая, мм/мин | 0-0,5 |
| – Скорость ускоренного перемещения привода верхнего штока, мм/мин | 100 |
| – Ход штока затравки, мм | 600 |
| Устройство перемещения тигля: | |
| – Величина перемещения тигля, мм | 200 |
| – Скорость вращения привода тигля, об/мин | 0-20 |
| – Скорость перемещения привода нижнего штока, рабочая, мм/мин | 0-0,5 |
| – Скорость ускоренного перемещения привода нижнего штока, мм/мин | 70 |
| Тепловой узел установки: | |
| Верхняя зона: | |
| – Температура нагревателя верхней зоны, ˚С | 1200 |
| – Потребляемая мощность нагревателем верхней зоны, кВт | 20 |
| – Точность поддержания температуры | ±0,1 |
| Средняя Зона: | |
| – Температура на нагревателе, ˚С | 1400 |
| – Потребляемая мощность, не более, кВт | 60 |
| – Точность поддержания температуры | ±0,1 |
| Нижняя зона: | |
| – Температура на нагревателе, ˚С | 1200 |
| – Потребляемая мощность, не более, кВт | 20 |
| – Точность поддержания температуры | ±0,1 |
Установка для выращивания монокристаллов антимонида индия:
Установка предназначена для плавления , синтезирования и выращивания монокристаллов антимонидов индия InSb с последующим отжигом выращенного кристалла.
Технические характеристики установки для выращивания монокристаллов антимонида индия:
| Максимальные размеры тигля, мм: – диаметр | 135 |
| – высота | 70 |
| Способ нагрева | резистивный |
| Материал нагревателя | графит |
| Высота нагревателя, мм | 180 |
| Максимальная температура, ˚С на нагревателе | 1200 |
| Точность регулирования температуры, ˚С | 0,1 |
| Среда в камере печи:- предельный вакуум, мм.рт.ст. | 1*10-5 |
| – проток инертного или горячего газа, л/час | 1-100 |
| Скорость вращения привода верхнего штока, об/мин | 0-50 |
| Скорость перемещения привода верхнего штока, рабочая, мм/ч | 0-50 |
| Скорость перемещения привода верхнего штока, маршевая, мм/мин | 200 |
| Привод перемещения тигля: | |
| – Величина перемещения привода тигля, мм | 200 |
| – Скорость вращения привода тигля, об/мин | 0-20 |
| Электропитание: | |
| – нагреватель | однофазный |
| – частота, гц | 50 |
Малогабаритная установка выращивания монокристаллов:
Малогабаритная установка предназначена для выращивания монокристаллов германия, кремния, антимонидов галлия и индия в автоматическом режиме (кроме затравления) из тигля Ø102х100 мм и для проведения исследовательских работ.
Технические характеристики установки для выращивания монокристаллов германия, кремния и пр.:
| Максимальные размеры тигля: | |
| – диаметр, мм | 102 |
| – высота, мм | 100 |
| Способ нагрева | резистивный |
| Материал нагревателя | графит |
| Предельная температура, °С | 1650 |
| Точность регулирования температуры,°С | ± 5 |
| Среда в камере печи – вакуум ( в чистой сухой камере), мм.рт.ст | 5х10 -5 |
| Скорость перемещения верхнего штока, мм/мин: | |
| – рабочая | 0,1-8 |
| – маршевая | 150 |
| Величина перемещения верхнего штока, мм | 400 |
| Частота вращения верхнего штока, об/мин | 1-30 |
| Электропитание: | |
| – нагреватель | однофазный |
| – частота, Гц | 50 |
| Расход охлаждающей воды, м 3 /час | 1 |
| Давление воды, МПа | 0,3 |
Автоматизированная установка для выращивания монокристаллов сапфира, алюмоиттриевого граната, танталата лития и пр. способом Чохральского:
Многофункциональная установка НИКА-3 предназначена для выращивания широкой гаммы тугоплавких оксидных монокристаллов способом Чохральского, таких как сапфир, алюмоиттриевый гранат, танталат лития, ниобат лития, молибдат гадолиния, лангасит, ванадаты редкоземельных металлов, силикат и германат висмута и многих других.
Технические характеристики установки для выращивания монокристаллов сапфира, алюмоиттриевого граната, танталата лития и пр.:
| Температура плавления | до 2100 О С |
| Диаметр тигля для расплава | до 150 мм (в зависимости от типа выращиваемого кристалла) |
| Масса выращиваемого кристалла | до 4 кг; 8 кг |
| Диапазон измерения датчика веса | до 5 кг; 10кг |
| Чувствительность датчика веса | не менее 0,02 г; 0,04 г |
| Рабочий ход верхнего штока | 550 мм |
| Скорость перемещения верхнего штока: | |
| рабочая | от 0,1 до 120,0 мм/ч |
| ускоренная | от 0,5 до 150,0 мм/мин |
| Скорость вращения верхнего штока | 1-100 об/мин |
| Рабочий ход нижнего штока | 200 мм |
| Тип преобразователя | транзисторный (IGBT технология) |
| Выходная мощность преобразователя | 40 кВт; 100 кВт |
| Диапазон использования выходной мощности преобразователя частоты | от 1 до 100 % от используемой |
| Коэффициент полезного действия | не ниже 93% |
| Допустимое отклонение выходной мощности преобразователя частоты от установленной | ± 0,05% |
| Давление инертного газа в камере | не более 1,5х10 5 Па |
| Предельный форвакуум в ростовой камере при выключенном индукторе | не более 2,6 Па |
| Потребляемая мощность установки (без преобразователя частоты) | не более 3 кВт |
| Давление охлаждающей воды | от 200 кПа до 250 кПа |
выращивание монокристаллов
методы выращивание монокристаллов
установка выращивания монокристаллов
установка выращивания кристаллов
выращивание монокристаллов кремния
выращивание монокристаллов в домашних условиях
ростовые установки для выращивания монокристаллов
ищу работу по выращиванию монокристаллов
методы выращивания объемных монокристаллов
метод чохральского выращивание монокристаллов
выращивание монокристаллов по чохральскому
оборудование выращивания монокристалл сапфир цена
гексагональный диоксид германия выращивание монокристаллов
метод вернейля выращивание монокристаллов
ростовые установки для выращивания монокристаллов методом vgf
установка для выращивания монокристаллов йодистого цезия
земсков виктор сергеевич выращивание монокристаллов в невесомости
Источник
➤ Adblockdetector