Ei! Como fornecedor de lingotes de silício da FZ, tenho lidado com esses produtos de alta qualidade há algum tempo. Os lingotes de silício, ou flutuantes, são conhecidos por sua alta pureza e excelentes propriedades elétricas, o que os torna uma escolha de primeira vez em várias indústrias, especialmente na fabricação de semicondutores. Mas mesmo os melhores lingotes de silício FZ podem ter algumas impurezas. Então, vamos nos aprofundar no que são essas impurezas comumente encontradas.
1. Impurezas de oxigênio
O oxigênio é uma das impurezas mais prevalentes nos lingotes de silício de FZ. Pode entrar no lingote durante o processo de fabricação. No método da zona flutuante, uma haste de silício policristalino é derretida e recristalizada. No entanto, o ambiente em que esse processo ocorre não é completamente ar - apertado. Mesmo quantidades vestigiais de oxigênio na atmosfera circundante podem reagir com o silício.
As impurezas de oxigênio podem ter efeitos positivos e negativos. No lado positivo, uma pequena quantidade de oxigênio pode aumentar a força mecânica do silício. Ajuda na prevenção da formação de defeitos de cristal durante as etapas subsequentes de processamento. Mas, por outro lado, muito oxigênio pode levar à formação de defeitos relacionados a oxigênio. Esses defeitos podem atuar como armadilhas para transportadores de carga, que podem degradar o desempenho elétrico dos dispositivos semicondutores feitos a partir do lingote de silício FZ.
2. Impurezas de carbono
Carbono é outra impureza comum. Ele pode entrar no lingote de silício FZ de várias fontes. Uma fonte importante é o susceptador de grafite usado no processo de fusão. A grafite é um bom condutor de calor e é frequentemente usado para aquecer a haste de silício policristalino. No entanto, em altas temperaturas, os átomos de carbono podem se difundir da grafite no silício fundido.
As impurezas de carbono podem causar vários problemas. Eles podem formar defeitos relacionados ao carbono na rede de silício. Esses defeitos podem afetar a vida útil da minoria - portadora, que é um parâmetro crucial nos dispositivos semicondutores. Uma vida útil reduzida da minoria - da transportadora pode levar a menor eficiência e desempenho do dispositivo. Além disso, o carbono também pode interagir com outras impurezas e oxigênio no silício, formando estruturas de defeito complexas que são ainda mais difíceis de lidar.
3. Impurezas de metal
As impurezas de metal são uma verdadeira dor de cabeça na indústria de lingote de silício FZ. Existem vários metais que podem chegar aos lingotes. Alguns dos mais comuns incluem ferro, cobre, níquel e ouro. Esses metais podem vir das matérias -primas utilizadas, do equipamento de fabricação ou até do meio ambiente.
Por exemplo, o ferro é uma impureza metálica generalizada. Pode estar presente na matéria -prima policristalina de silício ou pode contaminar o lingote durante as etapas de fusão e processamento. As impurezas de ferro podem atuar como centros de recombinação no silício. Isso significa que eles podem causar a recombinação de elétrons e orifícios, o que reduz a eficiência dos dispositivos semicondutores. As impurezas de cobre e níquel também podem ter efeitos semelhantes. Eles podem formar armadilhas profundas no nível do silício, que pode degradar significativamente as propriedades elétricas do lingote de silício FZ.
O ouro é uma impureza metálica particularmente interessante. Em alguns casos, uma pequena quantidade de ouro é intencionalmente adicionada ao Silício FZ para controlar a vida útil da minoria - portadora. Mas se a concentração de ouro não for cuidadosamente controlada, poderá levar a recombinação excessiva e desempenho reduzido do dispositivo.
4. Impurezas relacionadas ao dopante
Dopantes são elementos que são intencionalmente adicionados ao silício para modificar suas propriedades elétricas. No entanto, às vezes, podem ocorrer impurezas relacionadas a dopant não intencionais. Por exemplo, se a fonte dopante não for pura, poderá introduzir outros elementos junto com o dopante desejado.
Boro e fósforo são dois dos dopantes mais usados no silício de FZ. Mas se houver impurezas nas fontes de boro ou fósforo, elas podem acabar no lingote do silício. Essas impurezas não intencionais podem interromper o perfil de doping cuidadosamente controlado, o que pode levar a propriedades elétricas inconsistentes nos dispositivos semicondutores.
5. Impurezas de hidrogênio
O hidrogênio também pode estar presente como uma impureza em lingotes de silício de FZ. Ele pode entrar no silício durante o processo de fabricação, especialmente se houver hidrogênio - contendo gases no ambiente. As impurezas de hidrogênio podem passivar alguns dos defeitos no silício. Em alguns casos, isso pode ser benéfico, pois pode melhorar o desempenho elétrico dos dispositivos semicondutores. No entanto, o hidrogênio também pode interagir com outras impurezas e dopantes no silício, formando complexos complexos de defeito de hidrogênio. Esses complexos podem ter efeitos imprevisíveis nas propriedades elétricas do lingote de silício FZ.
Por que isso importa para você
Como cliente, entender essas impurezas é crucial. A presença de impurezas pode afetar significativamente o desempenho dos dispositivos semicondutores que você fabrica. Os lingotes de silício de alta qualidade de FZ com baixos níveis de impureza são essenciais para produzir produtos de semicondutores confiáveis e de alto desempenho.
Em nossa empresa, tomamos muito cuidado para minimizar essas impurezas em nosso2 polegadas - 8 polegadas fz silício lingot. Usamos o estado - de - os processos de fabricação de arte e medidas estritas de controle de qualidade para garantir que nossos lingotes de silício de FZ atendam aos mais altos padrões. Nossos lingotes possuem níveis de impureza relacionados a oxigênio, carbono, metal e dopant baixo, o que significa que você pode esperar um desempenho elétrico consistente e excelente dos dispositivos semicondutores que você faz.
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Referências
- "Física e dispositivos semicondutores", de Donald A. Neamen
- "Silicon Materials Science and Technology" editado por R. Hull e JC Bean