Fabricarea cristalelor sintetice este o procedură din ce în ce mai populară. În domeniul industriei, este foarte important să se utilizeze în special materiale semiconductoare ultrapure, precum siliciul și carbura de siliciu, sau materiale oxidice precum safirul. Din acestea se obțin plachete semiconductoare sau substraturi pentru industria semiconductorilor și industria solară.
Creșterea cristalelor
Generatoarele cu o stabilitate de lungă durată asigură structuri optime
Procedura de flotație zonală
În cadrul acestei proceduri, se topește continuu (1,5–4 mm/min) o bară policristalină verticală (de exemplu, siliciu) într-un inductor cu înfășurare într-un singur strat și diametrul de câțiva mm și, sub inductor, se obține prin tragere un monocristal de puritate ridicată. Cele două bare se rotesc în sens opus și nu intră în contact cu alte materiale sau creuzete. De obicei, diametrul cristalului obținut prin tragere este de aprox. 200 mm. Datorită nivelului ridicat de puritate, cristalele sunt utilizate pentru semiconductorii de putere. În cadrul acestei proceduri, se pot utiliza generatoarele cu tehnologia țevilor de la TRUMPF Hüttinger, deoarece sunt necesare frecvențe ridicate (2–3 MHz) la puteri ridicate (80–120 kW).
Procedeul Czochralski
Procedeul Czochralski reprezintă tehnologia utilizată cel mai des pentru creșterea cristalelor. Monocristalul se obține prin tragere din topitura de la nivelul creuzetului. Pentru siliciu, creuzetul este încălzit prin rezistență; pentru cristalele cu punct de topire mai ridicat (safir), se utilizează creuzete încălzite inductiv cu înveliș de grafit. Cu ajutorul unui cristal de însămânțare rotativ scufundat în topitură, monocristalul este tras câțiva milimetri pe oră. În acest timp, trebuie evitate oscilațiile de temperatură. Prin urmare, generatorul trebuie să furnizeze o putere de ieșire constantă pentru o perioadă lungă de timp. În cazul frecvențelor de aproximativ 15 kHz, este necesară o putere cuprinsă între 20 și 100 kW.
Transportul fizic al vaporilor (procedura PVT)
Procedura PVT (transportul fizic al vaporilor) se utilizează pentru obținerea cristalelor de carbură de siliciu (SiC) cu un grad ridicat de puritate pentru industria semiconductorilor. La început, în interiorul creuzetului de grafit încălzit inductiv este generată o temperatură de peste 2200° C. Astfel, materialul de bază ajunge în faza gazoasă. Particulele de carbon și siliciu rezultate sunt transportate, la temperatură mai scăzută, cu ajutorul unui gaz purtător, de exemplu, argon, prin mecanisme de transport naturale, până la cristalul de însămânțare aflat la un nivel superior. În acest punct se realizează condensarea și cristalizarea și se obține un monocristal cu grad de puritate ridicat, fără reacții chimice. Condiția esențială pentru efectuarea cu succes a procedurii o reprezintă controlul exact al temperaturii în reactor. Pentru încălzirea reactorului, se utilizează generatoare TRUMPF Hüttinger cu domeniu de frecvență medie (5& – 0 kHz) la o putere nominală de până la 50 kW.
Contact