Einkristallstab
Einkristalline Siliziumstäbe sind ein Schlüsselmaterial für die Herstellung von Halbleiterbauelementen. Es handelt sich um ein einkristallines stabförmiges Material, das in einem speziellen Verfahren aus extrem reinem Silizium hergestellt wird. Monokristalline Siliziumstäbe verfügen über ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und chemische Stabilität und können in integrierten Schaltkreisen, Solarzellen, optoelektronischen Geräten und anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt werden. Der Herstellungsprozess von einkristallinen Siliziumstäben ist sehr komplex und erfordert mehrere Prozessschritte. Zunächst werden Siliziumrohstoffe aus Siliziumerzen extrahiert und ihre Reinheit durch mehrere alchemistische Prozesse auf über 99,9999 % erhöht. Anschließend wird der Siliziumrohstoff mit höherer Reinheit in einen Quarztiegel gegeben, bei hoher Temperatur geschmolzen und die Temperatur und Ziehgeschwindigkeit werden durch Kristallziehen, Lösungsverfahren oder andere Methoden gesteuert, um nach und nach einen einkristallinen Siliziumstab zu bilden.
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Produkteinführung
Unternehmensprofil
Zhonggui Semiconductor wurde 2009 gegründet und hat sich von seinen Wurzeln in der Yangzhou Zhongding Semiconductor Company zu einem führenden Unternehmen in der Halbleiterindustrie entwickelt. Wir nutzen die technischen Innovationen des Nanos Institute der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und sind auf die Produktion und technologische Weiterentwicklung von Halbleiter-Siliziumwafern spezialisiert. Unser Engagement hat ein herausragendes technisches Team hervorgebracht und unsere Position als Branchenführer gesichert.
Warum uns wählen
Produktionsausrüstung
Wir betreiben eine Reinraumanlage der Klasse 100, die mit Schneidemaschinen, Schleifmaschinen, Anfasmaschinen, chemisch-mechanischen Poliermaschinen, Schneidemaschinen und vielem mehr ausgestattet ist. Wir sind bestrebt, unseren Kunden professionelle, maßgeschneiderte Dienstleistungen zu bieten.
Professionelles Team
Wir sind weltweit vertreten und unsere Produkte werden in zahlreichen Ländern verkauft, darunter in den USA, Russland, Großbritannien, Frankreich usw. Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um die gegenseitige Entwicklung zu fördern und Win-Win-Partnerschaften zu erreichen.
Zertifikat
Mit modernster Ausrüstung und einem starken Qualitätsmanagementsystem nach ISO 9001 gewährleisten wir hochwertige, maßgeschneiderte Lösungen für unsere Kunden.
Unsere Fabrik
Silicore Technologies Ltd. liegt im Industriegebiet Tianshan Town in Yangzhou und ist eine Direktlieferfabrik, die sich auf die Bereitstellung maßgeschneiderter Produkte auf Siliziumbasis konzentriert.
P-Typ-Siliziumstäbe sind für die Herstellung von p-Typ-Halbleiterbauelementen konzipiert. In einem Wachstumsofen ermöglichen diese mit Akzeptorverunreinigungen dotierten Stäbe das kontinuierliche Wachstum von Siliziumkristallen mit positiven Ladungsträgern.
Unsere N-Typ-Siliziumstäbe sind mit Donator-Verunreinigungen versetzt, um N-Typ-Halbleiter zu erzeugen. Diese Stäbe eignen sich hervorragend für die Verwendung in Ofenumgebungen und fördern kontinuierliches und homogenes Kristallwachstum mit verbesserter Elektronenbeweglichkeit.
Dotierte Siliziumstäbe werden mit bestimmten Verunreinigungen individuell angepasst, um die gewünschten Halbleitereigenschaften zu erreichen.
Die undotierten Siliziumstäbe sind rein und frei von jeglichen Zusätzen, wodurch die intrinsischen Eigenschaften des Siliziums erhalten bleiben.
Unsere Einkristallstäbe sind für die Halbleiterherstellung unverzichtbar. Diese Stäbe werden in einen Ofen gelegt, wo sie als Keim für kontinuierliches Kristallwachstum dienen.
Was ist ein Einkristallstab?
Einkristalline Siliziumstäbe sind ein Schlüsselmaterial bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen. Es handelt sich um ein einkristallines stabförmiges Material, das durch ein spezielles Verfahren aus extrem reinem Siliziummaterial hergestellt wird. Monokristalline Siliziumstäbe verfügen über hervorragende elektrische Eigenschaften und chemische Stabilität und können in integrierten Schaltkreisen, Solarzellen, optoelektronischen Geräten und anderen Bereichen weit verbreitet eingesetzt werden.
Der Herstellungsprozess von Einkristall-Siliziumstäben ist sehr komplex und erfordert mehrere Prozessschritte. Zunächst werden Siliziumrohstoffe aus Siliziumerzen extrahiert und ihre Reinheit durch mehrere alchemistische Prozesse auf über 99,9999 % erhöht. Dann wird der Siliziumrohstoff mit höherer Reinheit in einen Quarztiegel gegeben, bei hoher Temperatur geschmolzen und die Temperatur und Ziehgeschwindigkeit werden durch Kristallziehen, Lösungsverfahren oder andere Methoden gesteuert, um nach und nach einen Einkristall-Siliziumstab zu bilden.
Vorteile von Einkristallstäben
Stabilität
Einkristallstäbe sind für ihre hervorragende Stabilität bekannt. Silizium behält seine Eigenschaften auch bei extremen Temperaturen und in extremen Umgebungen. Diese Stabilität macht Silizium ideal für die Herstellung elektronischer Geräte und hochentwickelter Materialien.
Vielseitige Einsatzmöglichkeiten
Silizium ist das Grundmaterial von Halbleitern und wird häufig in integrierten Schaltkreisen, der Mikroelektronik, der Optoelektronik, der Solarenergie und anderen Bereichen verwendet. Integrierte Schaltkreise auf Siliziumbasis sind zur Grundlage der modernen Elektronikindustrie geworden.
Hervorragende elektrische Eigenschaften
Die elektrische Leitfähigkeit von Silizium liegt zwischen der von Metallen und Halbleitern und auch seine Isoliereigenschaften sind hervorragend. Dies verschafft Silizium einen einzigartigen Vorteil bei der Herstellung elektronischer Komponenten und Schaltkreise.
Anwendung von Einkristallstäben
Amorphes Silizium ist ein Halbleiter mit direktem Band. In seiner Struktur gibt es viele sogenannte „lose Bindungen“, d. h. Elektronen, die nicht an die umgebenden Siliziumatome gebunden sind. Diese Elektronen können unter Einwirkung eines elektrischen Felds Strom erzeugen und benötigen nicht die Hilfe von Phononen. Daher kann amorphes Silizium sehr dünn hergestellt werden und hat den Vorteil niedriger Produktionskosten.
Wenn geschmolzenes elementares Silizium erstarrt, werden die Siliziumatome in einem Diamantgitter angeordnet und bilden viele Kristallkerne. Wenn diese Kristallkerne zu Kristallkörnern mit der gleichen Kristallebenenausrichtung heranwachsen, werden diese Kristallkörner parallel kombiniert und kristallisieren zu Einkristallstäben. Einkristallstäbe haben die physikalischen Eigenschaften eines Halbmetalls und eine schwache elektrische Leitfähigkeit. Ihre elektrische Leitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu und sie haben eine signifikante Halbleiterfunktion. Ultrareine Einkristallstäbe sind intrinsische Halbleiter. Das Hinzufügen von Spuren von Elementen der Gruppe IIIA, wie Bor, zu ultrareinen Einkristallstäben kann ihre Leitfähigkeit verbessern und einen p-Typ-Siliziumhalbleiter bilden; das Hinzufügen von Spuren von Elementen der Gruppe VA, wie Phosphor oder Arsen, kann ebenfalls die Leitfähigkeit verbessern und einen n-Typ-Siliziumhalbleiter bilden. Das Herstellungsverfahren für Einkristallstäbe besteht normalerweise darin, zuerst polykristallines Silizium oder amorphes Silizium herzustellen und dann das Czochralski-Verfahren oder das Schwebezonenschmelzverfahren zu verwenden, um stabförmige Einkristallstäbe aus der Schmelze zu züchten.
Monokristallines Silizium ist der Rohstoff für die Herstellung von Halbleiterbauelementen aus Silizium und wird zur Herstellung von Hochleistungsgleichrichtern, Hochleistungstransistoren, Dioden, Schaltgeräten usw. verwendet. Es ist ein vielversprechendes Material für die Entwicklung von Energiequellen.
Je nach Kristallwachstumsmethode wird Einkristallstab in die Czochralski-Methode (CZ), die Schmelzzonenmethode (FZ) und die Epitaxiemethode unterteilt. Einkristallstäbe werden mit Czochralski- und Zonenschmelzverfahren gezüchtet, und Einkristallstabfilme werden durch Epitaxie gezüchtet. Mit der Czochralski-Methode gezüchtete Einkristallstäbe werden hauptsächlich in integrierten Halbleiterschaltungen, Dioden, epitaktischen Wafersubstraten und Solarzellen verwendet.
Prozessablauf bei der Herstellung von Einkristallstäben
Steinbearbeitung
Es beginnt mit einem Stein (alle Steine enthalten Silizium). Der Stein wird erhitzt und flüssig. Nach dem Erhitzen wird er gasförmig. Das Gas wird durch eine große versiegelte Box geleitet. In der Box befinden sich N Tochterkristalle zum Erhitzen, und die beiden Enden sind mit Graphit festgeklemmt. Ja, wenn das Gas durch diese Box strömt, zieht der Kristall eines der Gase an den Kristall und der Kristall wird langsam dicker. Da sich der Körper fest verändert, ist dies sehr langsam. In etwa einem Monat enthält die Box viele lange und lange primäre Polysilicas.
Beizen
Natürlich entstehen viele Abgase usw. (Siliziumtetrachlorid) entsteht während des Produktionsprozesses. Es scheint, dass wir diese Sache derzeit nicht gut handhaben können. Sobald das primäre Polykristallin verfügbar ist, beginnen wir ohne weiteres mit dem Beizen. Reinigen Sie die Außenseite des rohen Polykristalls mit Wasserstoffsäure, Salpetersäure, Essigsäure usw., trocknen Sie es dann in einem Trockenraum, prüfen Sie, ob es staubfrei ist, und verpacken Sie es.
Kristallziehen
Schicken Sie es zum Kristallziehen. Beim Kristallziehen wird das Polysilizium in einem Kristallziehofen erhitzt und geschmolzen und dann mithilfe von Unterkristallen nach oben gezogen. Die Arbeiter geben das Polysilizium zunächst in einen Quarztopf. (Um Kosten zu sparen, verwendet die Fabrik auch einige gewaschene Batterien. (Schmelzen Sie die zerbrochenen Siliziumscheiben zusammen.) Schalten Sie den Herd aus und erhitzen Sie. Der Schmelzpunkt des Quarztopfs beträgt 1700 Grad und der Schmelzpunkt von Silizium beträgt nur etwa 1410 Grad. Nachdem das Silizium geschmolzen ist, dreht sich der Quarztopf langsam und die Kristalle sinken von oben herab, um die Mitte des Topfes zu erreichen. Wenn die Gebäckpunkte gemacht sind, drehen Sie langsam in die entgegengesetzte Richtung. Der Boden des Topfes wird elektrisch erhitzt und gleichzeitig die Flüssigkeitsoberfläche abgekühlt. Wenn die Kristallpunkte die Flüssigkeitsoberfläche erreichen, erscheint ein Lichtfleck. Drehen Sie langsam, ziehen Sie nach oben, senken Sie Ihre Schultern und drehen Sie Ihre Schultern. Ziehen Sie den Stab normal und beenden Sie ihn. In etwa anderthalb Tagen kommt ein Einkristallstab heraus.
In Quadrate schneiden
Sobald der Einkristallstab verfügbar ist, schneiden Sie ihn in eine quadratische Form. Der Einkristallstab ist normalerweise 6 Zoll lang, P-Typ, mit einem spezifischen Widerstand von 0,5-6 Ohm (ein Zoll entspricht etwa 2,4 Zentimetern). Schneiden Sie die vier Seiten des Stabs ab, um ein Quadrat mit Fasen zu erhalten. Schneiden Sie ihn in 0,22 mm große Scheiben.
Was sind die unterschiedlichen Funktionen und Vorteile von monokristallinem und polykristallinem Silizium?
Verschiedene Funktionen
Monokristallines Silizium:Monokristallines Silizium ist der Rohstoff für die Herstellung von Halbleiterbauelementen aus Silizium und wird zur Herstellung von Hochleistungsgleichrichtern, Hochleistungstransistoren, Dioden, Schaltgeräten usw. verwendet. Es ist ein vielversprechendes Material für die Entwicklung von Energiequellen.
Polykristallines Silizium:Polykristallines Silizium und monokristallines Silizium können optisch voneinander unterschieden werden, aber für die tatsächliche Identifizierung ist eine Analyse erforderlich, um die Richtung der Kristallebene, den Leitfähigkeitstyp und den spezifischen Widerstand des Kristalls zu bestimmen. Polykristallines Silizium ist der direkte Rohstoff für die Herstellung von Einkristallstäben und das grundlegende elektronische Informationsmaterial für moderne künstliche Intelligenz, automatische Steuerung, Informationsverarbeitung, fotoelektrische Umwandlung und andere Halbleitergeräte.
Vorteile
Monokristallines Silizium:Monokristalline Silizium-Solarzellen sind derzeit der am schnellsten entwickelte Solarzellentyp. Ihre Zusammensetzung und ihr Herstellungsprozess sind abgeschlossen und ihre Produkte werden in Weltraum- und Bodenanlagen häufig eingesetzt. Diese Art von Solarzellen verwendet hochreine monokristalline Siliziumstäbe als Rohstoffe mit einer Reinheitsanforderung von 99,999 %. Um die Produktionskosten zu senken, werden für Solarzellen für Bodenanwendungen jetzt monokristalline Siliziumstäbe in Solarqualität verwendet und die Leistungsindikatoren für das Material wurden gelockert.
Polykristallines Silizium:Die Herstellung von monokristallinen Silizium-Solarzellen erfordert eine große Menge hochreiner Einkristallstäbe. Sie macht mehr als die Hälfte der Gesamtkosten der Solarzellenproduktion aus. Darüber hinaus sind die gezogenen monokristallinen Siliziumstäbe zylindrisch, und die durch Schneiden hergestellten Solarzellen sind ebenfalls Scheiben. Die Auslastung der flachen Oberfläche der Solarmodule ist gering.
Leistungsparameter für Einkristallstäbe
5N Reinheit:Reinheit von 99,999 %, was bedeutet, dass pro Million Atome ein Fremdatom vorhanden ist. Siliziumscheiben mit einer Reinheit von 5N werden hauptsächlich in Solarzellen und einigen Leistungselektronikgeräten verwendet.
6N Reinheit:Reinheit 99,9999 %, also ein Millionstel eines Fremdatoms. Im Vergleich zu 5N werden Siliziumwafer mit 6N-Reinheit in anspruchsvolleren elektronischen und optoelektronischen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in modernen Photovoltaikzellen, hocheffizienten Halbleiterbauelementen usw.
9N Reinheit:Die Reinheit von Silizium-Wafern muss normalerweise 99,9999999 % erreichen (sogenannte 9N-Reinheit), was bedeutet, dass pro Milliarde Atome nur ein Fremdatom vorhanden sein darf.
Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt:Sauerstoff und Kohlenstoff sind häufige Verunreinigungen in Siliziumwafern. Ihr Gehalt wird normalerweise in Atomkonzentration angegeben. Bei Siliziumwafern für elektronische Anwendungen wird der Sauerstoffgehalt normalerweise auf 15-18 ppm und der Kohlenstoffgehalt auf 1-5 ppm kontrolliert.
Versetzungsdichte:Die Maßeinheit ist üblicherweise cm^-2, und die Versetzungsdichte hochwertiger Silizium-Wafer sollte weniger als 100 cm^-2 betragen.
Mikrodefekte:Einschließlich Mikrorissen, Hohlräumen und metallischen Verunreinigungen sollte die Anzahl der Mikrodefekte in hochwertigen Silizium-Wafern extrem gering oder sogar nahe Null sein.
Dicke:Genauigkeit ±2μm, der Standarddickenbereich von Silizium-Wafern reicht von 200μm bis 750μm.
Ebenheit:Die Gesamtebenheit (TTV, Total Thickness Variation) und die lokale Ebenheit (LTV, Local Thickness Variation) werden üblicherweise innerhalb von 1 μm gesteuert.
Oberflächenrauheit:Auf atomarer Ebene glatt, Oberflächenrauheit unter 0,2 nm RMS (Root Mean Square).
Wärmeleitfähigkeit:Die Wärmeleitfähigkeit von Silizium liegt bei Raumtemperatur bei etwa 150 W/(m·K), was sich sehr günstig auf die Wärmeableitung auswirkt, die wiederum entscheidend dafür ist, die Betriebstemperatur des Chips in einem sicheren Bereich zu halten.
Leitfähigkeit:Der Dotierungsgrad und die Dotierungsart bestimmen die Leitfähigkeit der Siliziumscheibe, die zwischen 10^-3 S/cm (N-Typ) und 10^3 S/cm (P-Typ) liegen kann.
Mobilität des Trägers:Bei P-Typ-Silizium beträgt die Mobilität etwa 450 cm^2/V·s, während sie bei N-Typ-Silizium etwa 1500 cm^2/V·s beträgt.
Magnetismus:Silizium ist ein nicht magnetisches Material, aber die während des Dotierungsprozesses eingebrachten Verunreinigungen können zu schwachem Magnetismus führen. Die magnetische Empfindlichkeit des Siliziumwafers sollte so gering wie möglich sein.
Hochwertige Siliziumwafer können die Leistung und Zuverlässigkeit elektronischer Geräte verbessern und gleichzeitig die Produktionskosten und Ausfallraten senken. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Herstellungstechnologie verbessern sich diese Leistungsparameter schrittweise, um den immer strengeren Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.
Saubere Umwelt
● Staubfreie Umgebung: Einkristallstäbe sollten in einer Reinraumumgebung gelagert werden, um zu verhindern, dass sich Staub und andere Partikel auf der Oberfläche ablagern.
● Konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit: Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Lagerumgebung sollten stabil bleiben, normalerweise beträgt die Temperatur 22 ± 1 Grad und die Luftfeuchtigkeit wird auf 45 %-65 % geregelt.
Verpacken und Umziehen
● Spezialverpackung: Verwenden Sie für die Verpackung antistatische Materialien und Polstermaterialien, um zu verhindern, dass Einkristallstäbe während des Transports durch Vibrationen oder Stöße beschädigt werden.
● Vorsichtsmaßnahmen beim Betrieb: Tragen Sie beim Umgang mit Einkristallstäben antistatische Handschuhe, um Fingerabdrücke und Ölverschmutzungen zu vermeiden.
Langzeitlagerung
● Korrosionsschutz: Achten Sie bei der Langzeitlagerung von Einkristallstäben darauf, dass die Oberfläche trocken ist und vermeiden Sie den Kontakt mit korrosiven Gasen wie Schwefel und Chlor.
● Vertikale Platzierung: Einkristallstäbe sollten vertikal auf speziellen Gestellen platziert werden und jeder Wafer sollte durch antistatische Separatoren getrennt werden.
Reinigung und Inspektion
● Regelmäßige Reinigung: Reinigen Sie die Oberfläche der Siliziumscheibe regelmäßig mit hochreinem Alkohol und ultrareinem Wasser, um mögliche organische oder anorganische Verunreinigungen zu entfernen.
● Regelmäßige Inspektion: Überprüfen Sie regelmäßig das Aussehen und die Leistung des Silizium-Wafers, um sicherzustellen, dass er nicht beschädigt ist und die Leistung nicht nachlässt.
Verschmutzung vorbeugen
● Chemische Isolierung: Die Umgebung, in der Einkristallstäbe gelagert werden, sollte von Orten ferngehalten werden, an denen schädliche Chemikalien freigesetzt werden können, wie etwa Lagerschränke für Säuren und Basen oder Bereiche mit Lösungsmittelverdunstung.
● Kreuzkontamination: Vermeiden Sie das Mischen von Einkristallstäben unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Spezifikationen, um eine Kreuzkontamination zu verhindern.
Mechanischer Schutz
● Physikalischer Schutz: Die Kanten der Siliziumscheibe können leicht beschädigt werden. Verwenden Sie Kantenschutzband oder legen Sie die Siliziumscheibe zum Schutz in eine Siliziumscheibe-Box.
Durch die oben genannten Lagerungs- und Wartungsmaßnahmen kann die Lebensdauer des Einkristallstabs erheblich verlängert und seine hohe Leistung bei nachfolgenden Verarbeitungs- und Anwendungsvorgängen aufrechterhalten werden. Darüber hinaus können durch die Einhaltung korrekter Lagerungs- und Wartungsverfahren unnötige wirtschaftliche Verluste vermieden und ein reibungsloser Ablauf des Produktionsprozesses sichergestellt werden.
Unsere Fabrik
Unsere Spezialisierung auf maßgeschneiderte Siliziumwafer, Saatkristalle, Siliziumtargets und Abstandshalter ermöglicht es uns, die vielfältigen Anforderungen der Halbleiter- und Solarindustrie zu erfüllen. Unser Engagement für personalisierte Dienstleistungen ermöglicht es unseren Kunden, ihre spezifischen Projektziele präzise und effizient zu erreichen.
FAQ
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