সিলিকন একক ক্রিস্টাল টানার জন্য কোয়ার্টজ ক্রুসিবল

সিলিকন সিঙ্গেল ক্রিস্টাল পুলিংয়ের জন্য সেমিকোরেক্স কোয়ার্টজ ক্রুসিবল হল সিলিকন ওয়েফার ফ্যাব্রিকেশনের মূল উপাদান। একক-স্ফটিক প্রস্তুতির পর্যায় প্রযুক্তিগত পরামিতি নির্ধারণ করে, যেমন ব্যাস, স্ফটিক অভিযোজন, ডোপিং টাইপ, প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিসীমা এবং বিতরণ, অক্সিজেন এবং কার্বন ঘনত্ব, সংখ্যালঘু বাহক জীবনকাল, এবং সিলিকনের জালির ত্রুটি। এটির জন্য প্রয়োজন যে ক্ষুদ্র-ত্রুটি, অক্সিজেনের ঘনত্ব, ধাতব অমেধ্য এবং ক্যারিয়ারের ঘনত্বের অভিন্নতা সব একটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

Czochralski একক-ক্রিস্টাল বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায়, সিলিকন একক ক্রিস্টাল টানার জন্য কোয়ার্টজ ক্রুসিবলকে সিলিকনের গলনাঙ্কের (1420℃) চেয়ে বেশি তাপমাত্রা সহ্য করতে হবে। কোয়ার্টজ ক্রুসিবল বেশিরভাগই স্বচ্ছ এবং একাধিক স্তরের সমন্বয়ে গঠিত।

বাইরের স্তর হল উচ্চ বুদ্বুদ ঘনত্বের একটি অঞ্চল, যাকে বুদবুদ যৌগিক স্তর বলা হয়; ভিতরের স্তরটি একটি 3-5 মিমি স্বচ্ছ স্তর, যাকে বুদ্বুদ হ্রাস স্তর বলা হয়। বুদ্বুদ হ্রাস স্তরের উপস্থিতি ক্রুসিবল-সলিউশন যোগাযোগ এলাকার ঘনত্ব হ্রাস করে, যার ফলে একক-ক্রিস্টাল বৃদ্ধির উন্নতি হয়।

যেহেতু কোয়ার্টজ ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ স্তরটি সরাসরি সিলিকন তরলের সাথে যোগাযোগ করে, তাই এটি ক্রমাগত সিলিকনে দ্রবীভূত হবে এবং ক্রুসিবল স্বচ্ছ স্তরের মাইক্রো বুদবুদটি বড় হয়ে ক্র্যাক হয়ে কোয়ার্টজ কণা এবং মাইক্রো বুদবুদগুলিকে ছেড়ে দেবে। এই অমেধ্য পুরো সিলিকন গলে প্রবাহিত হয়, সরাসরি সিলিকন একক স্ফটিকের স্ফটিককরণ এবং গুণমানকে প্রভাবিত করে।

কোয়ার্টজ ক্রুসিবলসিলিকন সিঙ্গেল ক্রিস্টাল পুলিং সিলিকন তরলের সাথে সরাসরি যোগাযোগের জন্য, তাই অমেধ্য এবং বুদবুদগুলি যেগুলি উত্পাদন প্রক্রিয়াতে দক্ষতার সাথে নিয়ন্ত্রিত হয় না, এটি স্পষ্টতই ক্রিস্টাল টানার ফলাফলকে প্রভাবিত করবে, এমনকি স্ফটিক টানতে ব্যর্থতা এবং উপাদান নষ্ট/বর্জ্যের দিকে পরিচালিত করবে। যেহেতু একক-ক্রিস্টাল সিলিকন ওয়েফারগুলির উচ্চ বিশুদ্ধতা প্রয়োজন এবং একটি একক ক্রিস্টাল টানানোর প্রক্রিয়ার খরচ বেশি, বিশুদ্ধতা, বুদ্বুদ কার্যকারিতা এবং গুণমানের স্থিতিশীলতার ক্ষেত্রে সিলিকন একক ক্রিস্টাল পুলিংয়ের জন্য কোয়ার্টজ ক্রুসিবলের উচ্চ চাহিদা রয়েছে।

অমেধ্য: অমেধ্য সরাসরি একক ক্রিস্টালের কর্মক্ষমতা এবং ফলনকে প্রভাবিত করে। অতএব, এর অপবিত্রতা বিষয়বস্তুকোয়ার্টজসিলিকন গলে সরাসরি সংস্পর্শে থাকা ক্রুসিবল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্রুসিবলের অত্যধিক অমেধ্য প্রায়শই কোয়ার্টজ ক্রুসিবলে স্ফটিককরণের দিকে পরিচালিত করে (স্থানীয়ভাবে অপরিষ্কার আয়ন জমা হওয়ার ফলে সান্দ্রতা হ্রাস পায়)। অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের কাছাকাছি স্ফটিককরণ ঘটলে, একটি অত্যধিক পুরু স্থানীয় স্ফটিকের স্তরটি খোসা ছাড়ানোর প্রবণতা, আরও একক-ক্রিস্টাল বৃদ্ধি রোধ করে; যদি বাইরের দেয়ালে একটি পুরু স্ফটিক স্তর তৈরি হয়, তাহলে নীচে ফুঁটে বা বক্রতা ঘটতে পারে; যদি ক্রিস্টালাইজেশন ক্রুসিবল বডিতে প্রবেশ করে, এটি সহজেই সিলিকন ফুটো হওয়ার মতো গুরুতর পরিণতির একটি সিরিজের দিকে নিয়ে যেতে পারে।

বুদবুদ: উচ্চ-বিশুদ্ধতা কোয়ার্টজ বালি নিজেই গ্যাস-তরল অন্তর্ভুক্ত ধারণ করে। স্ফটিক টানানোর প্রক্রিয়া চলাকালীন, সিলিকনের সংস্পর্শে ক্রুসিবলের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠটি ক্রমাগত সিলিকন গলে যায়।  স্বচ্ছ স্তরের মাইক্রো বুদবুদগুলি ক্রমাগত বৃদ্ধি পায়, এবং বুদবুদগুলি সবচেয়ে অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠ ফেটে যায়, সিলিকন গলে কোয়ার্টজ মাইক্রো কণা এবং মাইক্রো বুদবুদগুলি ছেড়ে দেয়। এই মাইক্রো কণা এবং মাইক্রো বুদবুদগুলির মধ্যে থাকা অমেধ্যগুলি সমগ্র সিলিকন গলে যায়, যা সরাসরি সিলিকনের ক্রিস্টালাইজেশনকে প্রভাবিত করে (ফলন হার, স্ফটিককরণের হার, গরম করার সময়, সরাসরি প্রক্রিয়াকরণের খরচ, ইত্যাদি) এবং একক-ক্রিস্টাল সিলিকনের গুণমান (ছিদ্রযুক্ত ওয়েফার, কালো চিপস, ইত্যাদি)।