石英砂过关,半导体坩埚才靠谱!


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[导读]半导体石英坩埚发展趋势及对石英砂核心要求。

www.188betkr.com 讯石英坩埚具有洁净、同质、耐高温等性能,目前广泛应用于半导体和太阳能领域拉制单晶硅的生产工艺中,其中,高纯石英砂是石英坩埚的核心原材料。


在单晶硅生产中,石英坩埚作为多晶硅熔融料的承载容器,需与硅料及硅熔融液直接接触。尤其在1420℃的高温生产环境下,其纯度、强度、热学性能、气泡含量及表面状态等关键指标,对半导体硅片的品质、生产良率与性能一致性具有显著影响。


具体而言,石英坩埚的纯度、微量元素控制精度、气泡层分布均匀性、热学性能表现,以及内表面与硅液的化学反应程度,均会深刻作用于单晶硅晶体的微观结构、电学性能,同时直接关系到产品良率、质量稳定性与性能一致性。高品质半导体石英坩埚需实现各项技术参数的精准平衡,因此,对这些参数的有效控制,是先进石英坩埚厂商的核心技术竞争力。


作为核心原材料,高纯石英砂需满足多维度严格要求,涵盖杂质含量、羟基含量、气液包裹体及粒度特性等方面,具体影响如下:


杂质含量:石英砂中的碱金属杂质如Li、Na、K等会影响石英坩埚的耐温性,降低其熔点,导致高温性能变差;杂质含量高会导致石英坩埚产生气泡和色斑等缺陷,降低石英坩埚的透明度,严重时还会影响石英坩埚的成型过程;杂质含量高的石英坩埚高温强度低,易变形,直接对单晶拉制构成影响,比如坩埚上口内塌造成与导流筒碰撞而阻断正常拉晶。


羟基含量:石英砂中的羟基含量会影响石英坩埚的耐高温性能,羟基缺陷会破坏Si-O键,导致结构疏松度增加,化学稳定性降低。坩埚中的羟基(-OH)会改变SiO2的键合结构,改变石英坩埚的结构,降低黏度减弱石英坩埚强度及耐热性能,是影响坩埚强度的核心因素。


气液包裹体:石英砂中的气液包裹体在高温熔制石英玻璃的过程中,H2O能与SiO2熔体发生反应,使得羟基含量增高,造成气泡增加。这些杂质会以微颗粒以及微气泡的形式伴随着硅液流遍整个硅熔体,直接影响到硅的成晶(整棒率、成晶率、加热时间、直接加工成本)以及单晶硅的质量(穿孔片、黑芯片等)。


粒度特性:粒形一致的石英砂有助于制造出均匀性和一致性更好的石英坩埚,这对于保证单晶硅生长过程中的温度和速度控制至关重要,直接影响到单晶硅的质量和产量。


相较于太阳能领域用石英坩埚,半导体石英坩埚在生产过程中,对原料石英砂的杂质含量要求更为严苛;同时,其不同内层位置对石墨电极的灰分标准,以及生产所用化学药液、涂层材料、纯水的等级要求,均高于太阳能石英坩埚。


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参考来源:

锦州佑鑫.石英坩埚用高纯石英砂的要求及发展趋势

www.188betkr.com .这样的石英坩埚还不选,你糊涂啊


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