કેસ સ્ટડી: N-ટાઈપ સિલિકોન ગ્રોથમાં 32-ઇંચ મોનોક્રિસ્ટલાઇન થર્મલ ફીલ્ડ્સ માટે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા ગ્રેફાઇટ ઘટકો

પરિચય: ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા N-ટાઈપ સિલિકોન વૃદ્ધિમાં 32-ઇંચ થર્મલ ફિલ્ડ પડકાર

ફોટોવોલ્ટેઇક્સ ઉદ્યોગ ઝડપથી P-ટાઇપ PERC થી N-ટાઇપ TOPCon અને Heterojunction (HJT) સોલાર સેલમાં સંક્રમણ કરી રહ્યો છે, તેથી ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા સિલિકોન વેફર્સની માંગમાં વધારો થયો છે. N-ટાઇપ સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ્સને અત્યંત ઉચ્ચ લઘુમતી વાહક જીવનકાળ (સામાન્ય રીતે >300 μs) અને લગભગ શૂન્ય સંક્રમણ ધાતુની અશુદ્ધિ દૂષણની જરૂર પડે છે.

થ્રુપુટ વધારવા માટે, સિલિકોન વેફર ઉત્પાદકો ક્રુસિબલ કદને 32 ઇંચ અને તેથી વધુ સુધી વિસ્તૃત કરી રહ્યા છે. જો કે, 32-ઇંચ થર્મલ ક્ષેત્રમાં 1,450°C થી વધુ તાપમાને સંચાલન ગંભીર એન્જિનિયરિંગ પડકારો રજૂ કરે છે:

1. થર્મલ ડિગ્રેડેશન અને અસમપ્રમાણતા:પ્રમાણભૂત ગ્રેફાઇટ હીટર અને પેડેસ્ટલ્સમાં અતિશય થર્મલ ગ્રેડિયન્ટ્સ માળખાકીય વિકૃતિ અને તિરાડોનું કારણ બને છે.
2. અસ્થિર ધાતુ દૂષણ:પરંપરાગત ગ્રેફાઇટમાં રહેલા અશુદ્ધ તત્વો (Fe, Ni, Cu, V) લાંબા સમય સુધી સ્ફટિક ખેંચાણ દરમિયાન બાષ્પીભવન પામે છે, સીધા પીગળેલા સિલિકોનમાં સ્થળાંતર કરે છે અને ગંભીર લઘુમતી વાહક જીવનકાળ અધોગતિનું કારણ બને છે.

એન્જિનિયરિંગ સોલ્યુશન: અલ્ટ્રા-પ્યુરિફાઇડ આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ અને સીવીડી એસઆઈસી શિલ્ડિંગ

આ ટેકનિકલ અવરોધોને દૂર કરવા માટે, VeTek સેમિકન્ડક્ટરે સમગ્ર 32-ઇંચ થર્મલ ફિલ્ડ એસેમ્બલીમાં એક વ્યાપક મટિરિયલ અપગ્રેડનો ઉપયોગ કર્યો, જેમાં ઉચ્ચ-તાપમાન હેલોજન શુદ્ધિકરણ અને રક્ષણાત્મક CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) કોટિંગ્સનો સમાવેશ થતો હતો.

૧. ઊંડા હેલોજન શુદ્ધિકરણ (રાખનું પ્રમાણ ≤ ૨-૫ પીપીએમ)

સ્ટાન્ડર્ડ ઔદ્યોગિક ગ્રેફાઇટમાં ૫૦ પીપીએમ અને ૨૦૦ પીપીએમ વચ્ચે જથ્થાબંધ રાખનું પ્રમાણ હોય છે. શૂન્યાવકાશ હેઠળ ૧,૪૫૦°C પર, આ ટ્રેસ તત્વો અસ્થિર બને છે. અમારી માલિકીની ઉચ્ચ-તાપમાન હેલોજન ગેસ શુદ્ધિકરણ પ્રક્રિયા ૨,૪૦૦°C થી વધુ તાપમાને ધાતુની અશુદ્ધિઓને અસ્થિર હેલોજન સંયોજનો (ક્લોરાઇડ/ફ્લોરાઇડ) માં રૂપાંતરિત કરે છે.

• ગ્લો ડિસ્ચાર્જ માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (GDMS) પરીક્ષણચકાસે છે કે કુલ ધાતુની અશુદ્ધિઓ (Fe, Cr, Ni, Cu, V) 0.5 ppm થી ઓછી થઈ ગઈ છે, જેનાથી એકંદર રાખનું પ્રમાણ ≤ 2 ppm સુધી પહોંચે છે.
• પરિણામ:૧૨૦+ કલાકના સતત ખેંચાણ ચક્ર દરમિયાન પીગળેલા સિલિકોન પૂલને દૂષણથી સુરક્ષિત કરીને, પૃષ્ઠભૂમિ ધાતુ ગેસ ઉત્ક્રાંતિને દૂર કરે છે.

2. થર્મલ સ્થિરતા માટે ઉચ્ચ-ઘનતા આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ માળખું

ગ્રેફાઇટ હીટર, ક્રુસિબલ સસેપ્ટર અને ઇન્સ્યુલેશન બેરલ સહિતના ઘટકો ઉચ્ચ-ઘનતા (1.85 g/cm³), ફાઇન-ગ્રેન (અનાજનું કદ <10 μm) આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટથી મશિન કરવામાં આવે છે. આઇસોસ્ટેટિક પ્રેસિંગ એકસમાન આઇસોટ્રોપિક થર્મલ વિસ્તરણ (CTE) સુનિશ્ચિત કરે છે, જે વારંવાર થર્મલ ચક્ર હેઠળ સ્થાનિક થર્મલ તણાવ, વાર્પિંગ અને યાંત્રિક ક્રેકીંગને અટકાવે છે.

૩. રક્ષણાત્મક CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) કોટિંગ

સિલિકોન વરાળ અને કાટ લાગતા શુદ્ધિકરણ વાયુઓના સંપર્કમાં આવતા મહત્વપૂર્ણ ઘટકોને કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (CVD) સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) ના 50-80 μm ગાઢ સ્તરથી કોટેડ કરવામાં આવે છે.

• કાટ અવરોધ:અસ્થિર સિલિકોન વરાળ (SiO) અને ગ્રેફાઇટ સબસ્ટ્રેટ (SiO + 2C → SiC + CO) વચ્ચે સીધી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા અટકાવે છે, સપાટીના ધોવાણ અને કાર્બન ધૂળના ઉત્પાદનને દૂર કરે છે.
• ભૌમિતિક ચોકસાઇ:30% લાંબા સેવા અંતરાલો પર ચોક્કસ થર્મલ ફિલ્ડ ભૂમિતિ જાળવી રાખે છે.

માપેલ પ્રદર્શન ડેટા અને ફીલ્ડ ટ્રાયલ વેલિડેશન

ટાયર-1 TOPCon સિલિકોન વેફર ઉત્પાદન સુવિધા ખાતે 50 ઉત્પાદન-સ્કેલ 32-ઇંચ CZ ભઠ્ઠીઓમાં 6 મહિનાની તુલનાત્મક ક્ષેત્ર અજમાયશ હાથ ધરવામાં આવી હતી. VeTek સેમિકન્ડક્ટરના શુદ્ધ થર્મલ ફિલ્ડ સોલ્યુશન સામે પ્રમાણભૂત ગ્રેફાઇટ ઘટકોની તુલના કરતી કામગીરી બેન્ચમાર્ક નીચે આપેલ છે:

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો (FAQ)

નિષ્કર્ષ અને ટેકનિકલ પરામર્શ

CVD SiC સુરક્ષા સાથે અલ્ટ્રા-પ્યુરિફાઇડ આઇસોસ્ટેટિક ગ્રેફાઇટ ઘટકોમાં અપગ્રેડ કરવાથી 32-ઇંચ N-ટાઇપ મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન વૃદ્ધિમાં ઉપજ અને અશુદ્ધિ અવરોધોને ઉકેલવા માટે સીધો, માપી શકાય તેવો માર્ગ પૂરો પાડે છે. પ્રાઇમ યીલ્ડમાં 18% સુધારો અને 30% વિસ્તૃત થર્મલ ફિલ્ડ લાઇફન્સ સાથે, સોલાર વેફર ઉત્પાદકો નોંધપાત્ર ROI પ્રાપ્ત કરી શકે છે.