Groß, größer am größten

Transkript

1 Groß, größer am größten 450 mm

2 Herstellung technischen Siliziums Schematische Darstellung des Reaktors zur Erzeugung des technischen Siliziums

3 Trichlorsilansynthese

4 Silansynthese

5 Herstellung polykristalliner Siliziumstäbe Herstellung technischen Siliziums: 1460 C SiO 2 % 2C 6 Si % 2CO8 Fe Herstellung von Trichlorsilan: 300 C Si % 3HCl 6 SiHCl3 % H 2 Reinigung durch fraktionierte Destillation von Trichlorsilan und Verdampfen bei 30 C Herstellung von polykristallinem Silizium 1100 C SiHCl 3 % H 2 6 Si % 3HCl 1100 C 4SiHCl 3 6 Si % 3SiCl4 % 2H 2

6 Zonenreinigung

7 Zonenreinigung Vollständige Löslichkeit der Komponenten A und B im flüssigen und festen Zustand. á-mischkristall von A in B oder von B in A z. B. Ge - Si Vollständige Löslichkeit der Komponenten im flüssigen Zustand und teilweise Löslichkeit im festen Zustand. á- Mischkristall von A in B. â- Mischkristall von B in A. x l e Zusammensetzung der eutektischen Schmelze. Mischungslücke von x s e1 bis x s e2. z.b. Al - Si Vollständige Löslichkeit im flüssigen Zustand und diskrete Löslichkeit im festen Zustand z.b. Ga - As

8 Zonenreinigung Retrograde Löslichkeit von Dotierstoffen in Silizium

9 Zonenreinigung Verteilungskoeffizient k (Segregationskoeffizient) k ' x s A s l A ' C s A C l A Konzentrationsverteilung nach einmaligem Durchgang einer Zone C s (x) ' C o 1 & 1 & k exp & kx L

10 Czochralski-Verfahren

11 Zonenschmelzen Zonenschmelzanlage zur Züchtung großer Kristalle: 1-oberer Zugschaft, 2-Kristallhalterung, 3-polykristallines Ausgangsmaterial, 4- geschmolzene Zone, 5-Induktionsheizung, 6-versetzungsfreier Kristall, 7-Haltefinger, 8-Schwimmring, 9-Flaschenhals, 10-Keimkristall, 11- Keimkristallhalter, 12-Stützkorb, 13-unterer Zugschaft

12 Zonenschmelzen Verfahrensablauf beim Zonenschmelzen

13 Keimkristalle und ihre Befestigung

14 Kristallzüchtung aus der Schmelze Temperaturverlauf beim Kristallwachstum aus der Schmelze: T e -Gleichgewichtstemperatur (Schmelztemperatur), T o - Temperatur an der Phasengrenze, ÄT=T o - T e - Unterkühlung Ausbreitung von Störungen beim Kristallwachstum aus der Schmelze: (a) konvexe Wachstumsfront, (b) konkave Wachstumsfront

15 Czochralski-Verfahren Wärmebalance und Isothermenverläufe für das Kristallwachstum nach Czochralski: (a) Ziehen aus der Schmelze (Wärmeabfuhr durch den Kristall), (b) Wachstum in einer unterkühlten Schmelze (Wärmeabfuhr durch die Schmelze)

16 Konstitutionelle Unterkühlung Konstitutionelle Unterkühlung während des Kristallwachstums. T CG - Kristallisationstemperatur an der Phasengrenze.

17 Meniskus Form des Meniskus beim Czochralski-Verfahren Schmelzmeniskus beim Czochralski-Verfahren: (a) ideale Position, (b) zu hoch, (c) zu tief

18 Konvektion in Tiegeln Konvektionsschema und axialer Temperaturverlauf in einem Tiegel ohne Kristall (T 1 < T 2 ) Konvektionsschema in einem Tiegel mit rotierendem Kristall

19 Sauerstoffeinbau Einfluß der Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels auf den Sauerstoffeinbau während des Ziehens eines Einkristalls nach Czochralski

20 Sauerstoff und Czochralskiwachstum Evolution der Sauerstoff - Silizium-Wechselwirkung während der Einkristallzucht

21 Czochralski-Verfahren Einfluß der Rotationsgeschwindigkeit auf die Form der Kristallisationsfront

22 Defekte im Silizium

23 Defekte im Silizium

24 Defekte im Silizium Defekte im Siliziumkristal und der Wachstumsprozeß Simulierte Defektverteilung

25 Siliziumausbeute bei der Einkristallzucht Der Einfluß des Einkristalldurchmessers auf die Lademenge und die Materialausbeute

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27 Modifiziertes Czochralski-Verfahren nach Gremmelmaier für GaAs

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29 Bridgman-Verfahren Schematische Darstellung einer Apparatur zur Herstellung von GaAs-Einkristallen. )))))) Temperaturprofil beim Bridgman -Verfahren; Temperaturprofil beim der Gradient Freeze - Technik.

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