Силиций е вторият най -разпространен елемент в земната кора и играе решаваща роля в полупроводниковата индустрия. Сред различните видове силициеви слиети, FZ (плаваща запетателна зона) силиконови слитове и CZ (Czochralski) силиконови блокички са две от най -често използваните. Като доставчик на FZ силиконови слиети, бих искал да споделя известна представа за разликите между тези два вида силиконови блокове.
Процес на растеж на кристал
Най -фундаменталната разлика между FZ и CZ силиконовите блокове се крие в техните процеси на растеж на кристалите.
Методът Czochralski, кръстен на неговия изобретател Ян Цохралски, е добре установена техника за отглеждане на единичен кристален силиций. В този процес малък семенна кристал се потапя в тигел, пълен с разтопен силиций. След това кристалът на семената бавно се дърпа нагоре, докато се върти. Докато се дърпа, разтопеният силиций се втвърдява около семената кристал, образувайки голям единичен кристален слит. Този метод позволява растеж на слигания с голям диаметър, обикновено до 300 мм или дори по -голям при съвременното производство на полупроводници.
От друга страна, методът на плаваща запетая е без тигел. Поликристален силициев прът се държи вертикално между две патронници. Използва се индукционна намотка за загряване на малка зона на пръта, разтопявайки я. След това разтопената зона се премества по дължината на пръта, като бавно се движи индукционната намотка или самия пръч. Докато разтопената зона се движи, силицийът в зоната се втвърдява в единична кристална структура, следвайки ориентацията на семенния кристал в горната част. Този процес може да доведе до високи чистота силициеви блокове, но е по -предизвикателно да се растат с големи диаметри в сравнение с метода CZ.
Чистота
Чистотата е критичен фактор за полупроводниковите приложения, а FZ силиконовите блокове обикновено имат по -висока чистота от CZ силиконовите блокове.
В процеса на CZ използването на тигел, изработен от кварц, може да въведе примеси в силициевия интот. По време на процеса на растеж разтопеният силиций реагира с кварцовия тигел, което води до включване на кислород и други примеси в кристалната решетка. Въпреки че техниките за усъвършенствано пречистване могат да бъдат използвани за намаляване на нивата на примеси, е трудно да се елиминира напълно примесите, въведени от Crucible.
За разлика от това, процесът на FZ е без тигели - без тигел, което значително намалява риска от замърсяване. Тъй като няма контакт с тигел, FZ силиконовите слипове имат много по -ниски нива на примес на кислород и въглерод. Тази висока чистота прави FZ силиконовите блокове идеални за приложения, които изискват изключително ниски нива на примеси, като високочестотни устройства, радиация - твърди устройства и някои видове сензори.
Съпротивление
Съпротивлението е друго важно свойство на силиконовите блокове, което е тясно свързано с концентрацията на примесите и вида на допинга.
CZ силиконовите блокове могат лесно да бъдат легирани, за да се постигне широк спектър от съпротивления. Чрез добавяне на различни видове и количества допанти към разтопения силиций в тигела е възможно да се получат CZ силиконови слитове с съпротивление, вариращи от няколко милиома - сантиметра до няколко хиляди ома - сантиметра. Тази гъвкавост в контрола на съпротивлението прави CZ силиконовите блокове подходящи за различни полупроводникови приложения, включително интегрирани вериги, слънчеви клетки и захранващи устройства.
Fz силиконови блокове, поради високата си чистота, обикновено имат по -равномерно разпределение на съпротивлението в сравнение с CZ силиконовите блокове. Въпреки това, постигането на много ниски съпротивления в силиконовите блокове може да бъде по -предизвикателно. Процесът на допинг в метода на FZ е по -сложен и по -малко прецизен, отколкото в метода CZ. В резултат на това, FZ силиконовите блокове често се използват в приложения, които изискват силиций с високо съпротивление, като например детекторни субстрати за експерименти с висока физика с висока енергия и някои видове транзистори с висока производителност.
Плътност на дефектите
Плътността на дефектите е важно съображение при производството на полупроводници, тъй като дефектите могат да повлияят на производителността и надеждността на полупроводниковите устройства.
CZ силиконовите блокове са склонни да имат по -висока плътност на дефектите в сравнение с FZ силиконовите блокове. Термичният стрес по време на процеса на растеж на CZ, както и включването на примеси, може да доведе до образуване на различни видове дефекти, като дислокации, разломи на подреждане и утаяване на кислород. Тези дефекти могат да действат като рекомбинационни центрове за носители на заряд, намалявайки живота на носителя и влошавайки работата на полупроводниковите устройства.
Fz силиконовите блокове, с по -контролирания си процес на растеж и по -ниските нива на примеси, обикновено имат по -ниска плътност на дефекта. Липсата на тигел и сравнително нежните термични условия по време на процеса на FZ води до по -перфектна кристална структура. Тази ниска плътност на дефекти прави Fz силиконовите блокове подходящи за приложения, които изискват висококачествен единичен кристален силиций, като интегрирани вериги с висока скорост и слънчеви клетки с висока ефективност.
Разходи
Цената е важен фактор за избора на силиконови блокове за полупроводникови приложения.
Методът на CZ е по -зряла и широко използвана технология, която позволява масовото производство на голям диаметър силиконов блок на сравнително ниска цена. Оборудването за растежа на CZ Crystal е добре развито и производственият процес може лесно да бъде автоматизиран, което води до висока ефективност на производството и ниски разходи за единица.
Методът FZ, от друга страна, е по -сложен и по -малко подходящ за масово производство. Скоростта на растеж на Fz силиконовите блокове е по -бавна от тази на CZ силиконовите блокове, а оборудването за растежа на кристалите на FZ е по -скъпо. В допълнение, трудността при отглеждане на голям диаметър в процеса на FZ допълнително увеличава цената. В резултат на това Fz силиконовите блокове обикновено са по -скъпи от CZ силиконовите слитове и обикновено се използват в висококачествени приложения, където високата цена може да бъде оправдана от превъзходните показатели.
Приложения
Разликите в чистотата, съпротивлението, плътността на дефектите и разходите между FZ и CZ силиконовите блокове водят до различни области на приложение.
CZ силиконовите блокове се използват широко в полупроводниковата индустрия за производство на интегрални вериги, слънчеви клетки и мощност. Тяхната сравнително ниска цена, широк спектър от контрол на съпротивлението и способността да растат с големи диаметри графици ги правят подходящи за масови приложения за производство. Например, повечето от микропроцесорите и чиповете на паметта в съвременните компютри са направени от CZ силиконови вафли.
Fz силиконовите блокове се използват главно в висококачествени приложения, които изискват висока чистота, високо съпротивление и ниска плътност на дефекти. Някои от типичните приложения включват високочестотни устройства, радиация - твърди устройства, детекторни субстрати за експерименти с високо енергийна физика и някои видове сензори. Например, при детекторите за частици, използвани при експерименти с физика с висока енергия, високата чистота и ниската плътност на дефектите на силиций FZ са от съществено значение за точното откриване и измерване на частиците.
Като доставчик на2 инча -8 инча FZ силиконов слит, ние разбираме уникалните изисквания на различните приложения и можем да осигурим висококачествени FZ силиконови слитове, за да отговорят на вашите специфични нужди. Ако се интересувате от закупуване на FZ Silicon Ingots за вашите полупроводникови проекти, ние ви каним да се свържете с нас за по -нататъшно обсъждане и преговори. Екипът ни от експерти ще се радва да ви помогне да изберете най -подходящите продукти и да осигурите техническа поддръжка.
ЛИТЕРАТУРА
- „Силиконова наука и технологии за материали“ от SM Sze и Kwok K. NG
- „Технология за производство на полупроводници“ от Питър Ван Зант
- "Наръчник за полупроводникови силиконови технологии" от Уилям С. О'Мара, Робърт Б. Херинг и Лий П. Хънт