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石英坩堝發(fā)展歷程
上傳時(shí)間:2021年03月23日 09:42:01
  最早期的石英坩堝是全部的透明的結(jié)構(gòu),錦州坩堝這種透明的結(jié)構(gòu)卻容易引起導(dǎo)致不均勻的熱傳輸條件,增加晶棒生長(zhǎng)的困難度?,F(xiàn)代的石英坩堝則存在二種結(jié)構(gòu),外側(cè)是一層具有高氣泡密度的區(qū)域,稱為氣泡復(fù)合層,內(nèi)側(cè)則是一層3~5mm的透明層,稱之為氣泡空乏層。氣泡復(fù)合層的目的是在與均勻的輻射有加熱器所提供的輻射熱源。氣泡空乏層的目的在于籍著降低與溶液接觸區(qū)域的氣泡密度,而改善單晶生長(zhǎng)的成功率及晶棒品質(zhì)。因?yàn)槭③釄灞旧硎欠蔷з|(zhì)的介態(tài)能,在適當(dāng)?shù)臈l件下它會(huì)發(fā)生相變化而形成穩(wěn)定的白矽石結(jié)晶態(tài),單晶產(chǎn)生位錯(cuò)的機(jī)率隨著石英坩堝的使用時(shí)間及溫度增加而增加。因此石英坩堝的使用總是有著時(shí)間的限制,超過一定的時(shí)間,過多的白矽石顆粒將從石英坩堝壁釋放出來,使得零位錯(cuò)的生長(zhǎng)而終止。這種石英坩堝使用壽命的限制,錦州坩堝是生長(zhǎng)更大尺寸晶棒及(多次加料)晶棒生長(zhǎng)的一大阻礙。
  為了解決這一問題,鋇涂層坩堝應(yīng)運(yùn)而生了。這是因?yàn)殇^在矽中的平衡偏析系數(shù)非常小,使得他在矽晶棒中的濃度小于2.5x109/cm3,因而不會(huì)影響到晶圓的品質(zhì)。通常的做法是將石英坩堝壁涂上一層含有結(jié)晶水的氫氧化鋇(Ba(OH)2.8H2O),這層氫氧化鋇會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)形成碳酸鋇。而當(dāng)這種石英坩堝在單晶爐上被加熱時(shí),碳酸鋇會(huì)分解形成氧化鋇,隨著氧化鋇與石英坩堝反應(yīng)形成矽酸鋇(BaSiO3)。由于矽酸鋇的存在,使得石英坩堝壁上形成一層致密微小的白矽石結(jié)晶。錦州坩堝這種微小的白矽石結(jié)晶很難被溶液滲入而剝落,即使剝落也很快被溶液溶解掉,因此目前市場(chǎng)普遍使用的鋇涂層坩堝可以大幅度的改善石英坩堝的使用壽命及長(zhǎng)晶良率。另外在石英坩堝外壁形成一層白矽石結(jié)晶的又可以增加石英坩堝的強(qiáng)度,減少高溫軟化現(xiàn)象。
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