Monokristályos szilícium lapkák használata félvezetőkben, fotovoltaikában és optikában

Mi az a monokristályos szilícium ostya

A monokristályos szilícium ostya egy vékony korong, amelyet egyetlen -kristályos szilícium tuskóból vágnak ki. A tuskót Czochralski-módszerrel növesztik, melynek során egy magkristályt kvarctégelyben tartott szilícium-olvadékba merítenek, és forgás közben lassan visszahúzzák, így az egész tuskó egyetlen folytonos kristályrács és szabályozott krisztallográfiai orientáció mellett megszilárdul. A tuskót ezután levágják, a kívánt átmérőre őrlik, és ostyákká szeletik, amelyeket lelapolnak, maratnak, políroznak, tisztítanak és ellenőrzött környezetben csomagolnak. Mivel a rács folytonos az ostyán, a rajta gyártott eszközök egyenletesen viselkednek, és a szemcsehatárok hiánya a legfontosabb különbség a többkristályos anyagtól.

Félvezető eszközök gyártása

A legnagyobb technológiai alkalmazás az integrált áramkörök gyártása. A polírozott felületű ostyák olyan hordozóként működnek, amelyre az adalékolás, az epitaxiális lerakódás, a dielektromos növekedés, a fotolitográfia és a maratás tranzisztorokat, diódákat és komplett áramköröket építenek fel. A méretkövetelményeket a polírozott monokristályos szilícium lapkákra vonatkozó SEMI M1 specifikáció határozza meg, amely lefedi a lapkák alapvető méret- és egyéb közös jellemzőit, beleértve a polírozott lapkákat és hordozóanyagokat is. A mennyiségi gyártás szabványos átmérője 200 mm és 300 mm, a 150 mm-es pedig továbbra is jelentős a régi és speciális vonalak esetében. A vásárlók megadják az átmérőt, a vastagságot, a krisztallográfiai tájolást, a fajlagos ellenállás típusát és tartományát, az adalékanyagot, az oxigéntartalmat és a laposságot, mivel ezek mindegyike befolyásolja a készülék hozamát. A tápegységek, az analóg áramkörök, a MEMS-érzékelők és a különálló alkatrészek mind ugyanarra az alapanyagra épülnek, eltérő fajlagos ellenállási követelményekkel.

Fotovoltaikus cellák és modulok

A fotovoltaikus iparban a monokristályos lapkák a nagy hatékonyságú napelemek domináns szubsztrátuma-. Az ostyákat texturálják, adalékolják, hogy ap{2}n csomópontot képezzenek, passziváló és tükröződésgátló rétegekkel bevonva, szitanyomott érintkezőkkel fémezve, majd cellákra vágják, amelyek modulokká vannak összekapcsolva. A tipikus kereskedelmi forgalomban lévő napelemes ostyák a bór-adalékolt p- típusú vagy foszfor-adalékolt n- típusú anyagok, amelyek ellenállása nagyjából 0,5-3 ohm-centiméter, és az ipar a nagy négyzetformátumok, például a 2,10 mm-es és 2 mm-es lekerekítések felé közeledett. téglalap alakú modulokba szerelve. Az ostya vastagsága az idő múlásával csökkent, és jelenleg általában körülbelül 150-180 mikrométer tartományba esik, ami csökkenti a wattonkénti szilíciumfogyasztást, de szigorú követelményeket támaszt a fűrészelés minőségével és a kezelőberendezésekkel szemben.

Optika és egyéb speciális felhasználás

A szilícium az infravörös tartományban átlátszó, ezért a monokristályos lapkákat infravörös optikai ablakok, lencsék és prizmák készítésére is használják hőképalkotáshoz, spektroszkópiához és infravörös műszerezéshez. Ezekben az alkalmazásokban a legfontosabb követelmények az alacsony hibasűrűség, az egyenletes törésmutató és a pontos vastagságtűrés, nem pedig a félvezető táplálást meghatározó elektromos specifikáció. Az ostyákat mechanikai és termikus szubsztrátumként is használják az érzékelők csomagolásában, valamint kalibrációs és teszthordozóként a folyamatfejlesztő gépsorokon.

Minőségi paraméterek, amelyeket a vásárlóknak ellenőrizniük kell

Az ostyavásárlási előírásokat összekapcsolt paraméterek halmazaként kell értelmezni. Az átmérő és az élprofil határozza meg, hogy egy szelet futni fog-e egy adott szerszámkészletben. A vastagság és a teljes vastagság változása befolyásolja a litográfia fókuszát és a sejttörési arányt. A laposság, amelyet a meghatározott területeken a helyszín síkságaként fejeznek ki, a legkisebb nyomtatható elemméretet szabályozza. A fajlagos ellenállás és annak egyenletességét szabályozó eszköz viselkedése, az oxigéntartalom befolyásolja a belső getteringet és a hőstabilitást a magas hőmérsékleti lépések során, valamint a részecske- és fémszennyeződés a fő oka a tisztatérben a hozamcsökkenésnek. Ezek mindegyikét a szállító vizsgálati jelentésével kell alátámasztani, nem pedig névleges leírásként.

Gyakran Ismételt Kérdések

Q:Miből készül a monokristályos szilícium ostya?
V: Egyetlen -kristályos szilícium tuskó, amelyet Czochralski-eljárással termesztettek, vékony korongokra szeleteltek, majd lelapolva, maratva, polírozva és megtisztítva. A folytonos rács az, ami megkülönbözteti a többkristályos szilíciumtól.

Q:Melyik specifikáció vonatkozik a polírozott félvezető szilícium lapkákra?
V: A polírozott monokristályos szilícium lapkák SEMI M1 specifikációja, amely biztosítja a szilícium lapkák alapvető méret- és egyéb közös jellemzőit, beleértve a polírozott lapkákat és hordozókat.

Q:Milyen méretű szeleteket használnak a napelemgyártásban?
V: A 182 mm-es és 210 mm-es élhosszúságú, nagy, négyzet alakú formátumok dominálnak, amelyeket kerek tuskóból vágtak ki, vastagságuk általában körülbelül 150-180 mikrométer, ellenállásuk pedig nagyjából 0,5-3 ohm{6}}centiméter.

Q:Miért szabályozzák az oxigéntartalmat egy szilícium ostyában?
V: A kristályban oldott oxigén befolyásolja a fémes szennyeződések belső átjutását és az ostya mechanikai viselkedését a magas hőmérsékletű-feldolgozás során, ezért szűk tartományként van megadva, nem pedig egyszerűen minimalizálva.

Q:Használható ugyanaz az ostya elektronikához és optikához?
V: Nem általában. A félvezető lapkákat az ellenállás, az adalékanyag és a laposság, az infravörös optikai lapkák pedig az infravörös átvitel, az alacsony hibasűrűség és a vastagságtűrés alapján határozzák meg, és a két specifikációt külön osztályozzák.