電磁鐵為能單晶爐提供均勻穩(wěn)定的直流
電磁場,次等磁場的工作原理是在單晶爐體兩側(cè)加一個穩(wěn)定的橫向磁場,磁場所提供的磁力線會穿過爐桶、坩堝、融湯是單晶在恒定的磁場中生長,抑制熔體的對流、液面震動、溫度起伏增加熔體粘度同時能將氧含量均勻控制在(1—20)*1017原子數(shù)CM-3范圍內(nèi),減少熔體對坩堝壁的沖刷(重力對流)可以改善單晶硅中氧、碳的含量,同時也可降低其他雜質(zhì)的含量,據(jù)文獻報道和用戶反映使用磁場后可使拉速提高,從而提高了生產(chǎn)效率。
磁場拉晶在單晶硅的工業(yè)研究中是一種十分有效的方法,效果如下所述
1.熔體溫度波動小
融體溫度變化穩(wěn)定起伏減小,能有效抑制由穩(wěn)定、重力引起的熱對流,使熔體液面震動減小。
2.無生長條紋
因熔體對流使晶體生長不規(guī)則,甚至造成晶體復(fù)溶,晶體產(chǎn)生條紋,雜質(zhì)分凝不規(guī)則。加磁場后,晶體模擬太空微重力條件下生長,使晶體不產(chǎn)生生長條紋。
3.氧含量可以得到有效控制
晶體和坩堝的旋轉(zhuǎn)造成的強制對流在磁場中也會得到抑制,從而使氧含量得以控制。
4.減少晶體的二次缺陷
在加熱工藝的熱循環(huán)過程中會引起氧的沉淀析出造成錯位層錯等缺陷,加磁場后晶體中含氧量降低且均勻分布,所以幾乎無上述缺陷。
5.晶體屈服應(yīng)力高、晶片彎曲小
普通的硅單晶的氧含量使晶片屈服應(yīng)力減低,晶片在器件工藝過程中易發(fā)生彎曲,加磁場后,晶體中含氧量低且分布均勻,所以熱處理時無氧沉淀,又能吸收位錯,晶片彎曲小。
6.電學(xué)特性好
普通硅單晶熱處理后,壽命明顯減小,而磁場拉晶熱處理后壽命減小的概率很小,且分散性也小。