Silicij je drugi najzastupljeniji element u Zemljinoj kore, a igra ključnu ulogu u industriji poluvodiča. Među različitim vrstama silikonskih ingota, FZ (plutajuća zona) silicijski ingoti i CZ (CZOCHRALSKI) silicijski ingoti su dva od najčešće korištene. Kao dobavljač FZ silicijskih ingota, želio bih podijeliti neke uvide u razlike između ove dvije vrste silikonskih ingota.
Proces rasta kristala
Najosnovnija razlika između FZ i CZ silikonskih ingota leži u njihovim procesima rasta kristala.
Czochralski metoda, nazvana po svom izumitelja Jan Czochralski, dobro je utvrđena tehnika za rastuće jedno - kristalno silicij. U ovom se procesu mali sjemenski kristal umoči u lonac napunjen rastopljenim silicijumom. Kristal sjemena se zatim polako povlači prema gore dok se rotira. Kako se povlači, rastopljeni silicij učvršćuje se oko sjemenskog kristala, formirajući veliki kristalni ingot. Ova metoda omogućava rast ingota velikog promjera, obično do 300 mm ili čak veće u modernoj proizvodnji poluvodiča.
S druge strane, metoda plutajuće zone je proces bez loma. Polikristalni silikonski šipka drži se vertikalno između dva chuka. Indukcijska zavojnica koristi se za zagrijavanje male zone šipke, rastopivši je. Poljaljana zona se zatim pomiče duž duljine šipke polako pomičući indukcijsku zavojnicu ili samu štap. Kako se rastopljena zona kreće, silicij u zoni se učvršćuje u jedno - kristalnu strukturu, nakon orijentacije sjemenskog kristala na vrhu. Ovaj postupak može proizvesti silicijske ingote visoke čistoće, ali je izazovnije uzgajati ingote velikog promjera u usporedbi s CZ metodom.
Čistoća
Čistoća je kritični faktor u primjenama poluvodiča, a FZ silicijski ingoti uglavnom imaju veću čistoću od CZ silicijskih ingota.
U procesu CZ -a, uporaba lončanog od kvarca može uvesti nečistoće u silicijski ingot. Tijekom procesa rasta, rastopljeni silicij reagira s kvarcnim loncem, što dovodi do ugradnje kisika i drugih nečistoća u kristalnu rešetku. Iako se napredne tehnike pročišćavanja mogu koristiti za smanjenje razine nečistoće, teško je u potpunosti ukloniti nečistoće koje je unio Crucible.
Suprotno tome, proces FZ -a je bez loša - što značajno smanjuje rizik od onečišćenja. Budući da nema kontakta s loncem, ingoti FZ silicija imaju mnogo niže razine nečistoće kisika i ugljika. Ova visoka čistoća čini FZ silicijske ingote idealnim za aplikacije koje zahtijevaju izuzetno nisku razinu nečistoće, poput visokog frekvencijskog uređaja, zračenja - tvrdi uređaji i određene vrste senzora.
Otpornost
Otpornost je još jedno važno svojstvo silikonskih ingota, koje je usko povezano s koncentracijom nečistoće i vrstom dopinga.
CZ silicijski ingoti mogu se lako dopirati kako bi se postigao širok raspon otpornosti. Dodavanjem različitih vrsta i količina dopanata u rastopljeni silicij u loncu, moguće je proizvesti CZ silicijske ingote s otpornošću u rasponu od nekoliko miliohmi - centimetara do nekoliko tisuća ohma - centimetara. Ova fleksibilnost u kontroli otpornosti čini CZ silicijske ingote prikladnim za razne poluvodičke aplikacije, uključujući integrirane krugove, solarne ćelije i uređaje za napajanje.
Fz silicijski ingoti, zbog svoje visoke čistoće, obično imaju ujednačeniju raspodjelu otpora u usporedbi s CZ silicijskim ingotima. Međutim, postizanje vrlo niskih otpornosti u Fz silicijskim ingotima može biti izazovnije. Proces dopinga u FZ metodi je složeniji i manje precizan nego u CZ metodi. Kao rezultat toga, ingoti FZ -a često se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju silicijum visoke otpornosti, poput supstrata detektora za eksperimente s visokom energetskom fizikom i određene vrste tranzistora visokih performansi.
Gustoća oštećenja
Gustoća oštećenja važno je razmatranje u proizvodnji poluvodiča, jer oštećenja mogu utjecati na performanse i pouzdanost poluvodičkih uređaja.
CZ silicijski ingoti imaju veću gustoću oštećenja u usporedbi s Fz silicijskim ingotima. Toplinski stres tijekom procesa rasta CZ -a, kao i ugradnju nečistoća, može dovesti do stvaranja različitih vrsta oštećenja, poput dislokacija, slaganja grešaka i taloga kisika. Ti nedostaci mogu djelovati kao rekombinacijski centri za nosače naboja, smanjujući životni vijek prijevoznika i ponižavajući performanse uređaja za poluvodičke uređaje.
FZ silicijski ingoti, s njihovim više kontroliranim postupkom rasta i nižim razinama nečistoće, uglavnom imaju nižu gustoću oštećenja. Nepostojanje lončanog i relativno nježnih toplinskih uvjeta tijekom FZ procesa rezultira savršenijom kristalnom strukturom. Ova niska gustoća oštećenja čini Fz silicijske ingote pogodnim za primjene koje zahtijevaju visokokvalitetne jedno - kristalni silicij, poput visokog integriranih krugova i solarnih ćelija visoke učinkovitosti.
Koštati
Trošak je važan faktor u odabiru silikonskih ingota za poluvodičke aplikacije.
CZ metoda je zrelija i široko korištena tehnologija koja omogućava masovnu proizvodnju silikonskih ingota velikog promjera po relativno niskoj cijeni. Oprema za rast CZ kristala dobro je razvijena, a proces proizvodnje može se lako automatizirati, što rezultira visokom učinkovitošću proizvodnje i niskim jediničnim troškovima.
FZ metoda je, s druge strane, složenija i manje prikladna za masovnu proizvodnju. Stopa rasta Fz silicijskih ingota je sporija od one CZ silicijskih ingota, a oprema za rast kristala FZ je skuplja. Osim toga, poteškoća u uzgoju velikog promjera ingota u FZ procesu dodatno povećava troškove. Kao rezultat toga, ingoti silicija FZ općenito su skuplji od CZ silicijskih ingota, a obično se koriste u visokim završnim aplikacijama u kojima se visoki troškovi mogu opravdati vrhunskim performansama.
Prijava
Razlike u čistoći, otpornosti, gustoći oštećenja i troškova između FZ i CZ silikonskih ingota dovode do različitih područja primjene.
CZ silicijski ingoti široko se koriste u industriji poluvodiča za proizvodnju integriranih krugova, solarnih ćelija i uređaja za napajanje. Njihova relativno niska troškova, širok raspon kontrole otpora i sposobnost rasta ingota velikog promjera - čine ih prikladnim za masovne proizvodnje. Na primjer, većina mikroprocesora i memorijskih čipova u modernim računalima izrađena je od CZ silicijskih rezina.
FZ silicijski ingoti uglavnom se koriste u visokim završnim aplikacijama koje zahtijevaju visoku čistoću, visoku otpornost i nisku gustoću oštećenja. Neke od tipičnih aplikacija uključuju visoko -frekvencijske uređaje, zračenje - tvrde uređaje, supstrate detektora za eksperimente s visokom energetskom fizikom i određene vrste senzora. Na primjer, u detektorima čestica koji se koriste u eksperimentima s visokom energetskom fizikom, visoka čistoća i niska gustoća oštećenja Fz silicija ključni su za točno otkrivanje i mjerenje čestica.
Kao dobavljač2inch -8 inčni Fz silicij ingot, Razumijemo jedinstvene zahtjeve različitih aplikacija i mogu pružiti visokokvalitetne FZ silicijske ingote kako bi zadovoljili vaše specifične potrebe. Ako ste zainteresirani za kupnju Fz silicijskih ingota za vaše poluvodičke projekte, pozivamo vas da nas kontaktirate na daljnju raspravu i pregovore. Naš tim stručnjaka rado će vam pomoći u odabiru najprikladnijih proizvoda i pružanju tehničke podrške.
Reference
- "Znanost i tehnologija silikonskih materijala" SM SZE i KWOK K. NG
- "Tehnologija za proizvodnju poluvodiča" Peter Van Zant
- "Priručnik o poluvodičkoj silikonskoj tehnologiji" William C. O'Mara, Robert B. Herring i Lee P. Hunt