石英坩埚相关知识介绍.ppt

石英坩埚相关知识介绍,报告人：,石英坩埚的简介,1,石英坩埚的制造、结构,2,3,涂层坩埚,4,常见问题,5,客户关注问题,单晶圆坩埚,多晶方坩埚,石英坩埚的使用,石英坩埚的作用,石英坩埚的作用：在高温下盛装硅液，并防止其他杂质进入硅液。,SiO,2,+Si2SiO,（气）,石英坩埚,生产原理：,将高纯石英粉装入可任意倾动角度的旋转成型模内，利用离心力成型，将已成坩埚形的旋转着的装置移动至电极棒处，然后将电极送电启弧，同时启动真空系统，使其快速熔化成坩埚形状的熔融石英，经冷却后取出，即完成一个石英坩埚的熔融。,真空电弧石英坩埚制造原理,旋转模具,倒砂、成型,熔融,冷却,冷却后,涂层,不透明层真空透明层,石英坩埚的结构,坩埚,不透明层：内部含有大量气泡,受热均匀，保温效果好,透明层：均匀致密、表面光滑,增强坩埚的强度（抗变形）,降低内表面的温度（防失透）,不透明层,真空透明层,真空泵,真空,非真空,气泡,气泡层,真空透明层,真空层的形成,气泡膨胀,实验前,空烧,10,小时,拉晶,35,小时后,拉晶,80,小时后,1.,热学性能：,热学性能主要体现在以下几个方面,它的形变点约为,1100,左右；,它的软化点为,1730,；,其最高连续使用温度为,1100,，短时间内为,1450,。,2.,结晶性能,石英坩埚在高温下具有趋向变成二氧化硅的晶体（方石英）。这个过程称为再结晶，也称为,“失透,”,，通常也称为,“,析晶,”,。,石英坩埚的基本特性,石英坩埚使用中常见的问题,1,、析晶、失透,非晶态的坩埚,杂质、自发,形核（高温型方石英）,高温、,长时间,玻璃态,无固定的熔点,高温下软化,晶体生长,失透（低温型方石英）,杂质,（,SiO,2,）,冷却后,石英砂不纯物,石英坩埚受污染,石墨中的杂质,外界污染,高温度、长时间,白色物质即为析晶产物,方石英,产生析晶的原因,1,石英坩埚的生产，清洗，包装过程中受到沾污。,2,杂质或污染的影响，碱金属离子钾（,K,）钠（,Na,）锂（,Li,）和碱土金属离子钙（,Ca,）镁（,Mg,）这些离子的存在是石英坩埚产生析晶的主要因素。,3,在操作过程中，因操作方法不当也会产生析晶如在防止石英坩埚和装填硅料的过程中，带入的汗水，口水，油污，尘埃等。,4,新的石墨坩埚未经彻底煅烧或受到沾污就投入使用是造成石英坩埚外层析晶的主要原因。,5,用于拉晶的原料纯度低，所含杂质太多或清洗工艺存在问题。,6,熔料时温度过高，也将加重析晶的程度。,析晶对拉晶的影响,1,石英坩埚内壁发生析晶时有可能破换坩埚内壁原有的内表面，这将导致气泡层和熔硅发生反应，造成部分颗粒状氧化硅进入熔硅内，使得正在生长中的晶体结构发生变异而无法正常长晶。,2,析晶将减薄石英坩埚原有的厚度，降低了坩埚的强度容易引起石英坩埚的变形。,失透物,体积膨胀、破裂,脱落,缺陷产生,2,、渗硅,内表面析晶严重，温度变化等导致局部脱落,透明层中的气泡膨胀破裂,渗硅,DF,率低,温度、时间,3,、变形,1,坩埚的粘度低，石英材质、污染,2,失透严重,3,装料、化料不当,鼓包,石英坩埚外表面失透严重，不透明层中的气体聚集,石英坩埚外径大，使用时与石墨坩埚结合过于紧密,严重失透导致,外径、排气导致,4,、漏硅,1,坩埚失透严重,2,坩埚存在隐伤或运输安放过程中存在碰撞,3,装料、化料不当,涂层坩埚,为了改善石英坩埚中因自发形核失透对拉晶的影响，人们开发出了涂层坩埚：,1,内涂高纯合成石英,目的：抑制石英玻璃的形核过程,2,内涂促进结晶剂,目的：促进石英玻璃的均匀形核，加速它结晶成 方石英。,产生析晶的原因,热涂,冷涂,热涂,冷涂,优点,晶棒的气孔率较低,使用时间长，有利于获得高质量的晶棒，适应性强，,DF,率较热涂略高。,缺点,使用时间较冷涂短，适应性较差。,气孔率较热涂略高,天然石英与合成石英,天然石英,合成石英,优点,成本低，粘度高抗变形能力较强。,纯度高，杂质含量少，难形核，在高温下能长时间的保持玻璃形态。,缺点,容易含有杂质如气液包裹体、固体包裹体、密集气泡、晶格内杂质等。,粘度低易变形（软化点低,80,左右）,，成本高；在高温下与硅液反应较剧烈。,析晶与温度的关系,析晶和温度的关系：,析晶是石英玻璃在高温下析出结晶体的过程，先是随机的产生晶核，在其周围开始生长不断结晶。温度越高结晶前沿的扩展速度就越快。,温度,结晶速度,1350,6.510,-4,um/min,1620,9.010,-2,um/min,AQM,坩埚类型,AQM-10,内壁涂透明层的天然石英坩埚。,AQM-20,在,AQM-20,的基础上采用特殊工艺抑制气泡膨胀。,AQM-30,合成石英坩埚，内涂合成石英砂。,AQM-40,热涂石英坩埚。,AQM-41,冷涂石英坩埚。,Thank You!,