En enkeltkrystallovn er en enhet som bruker engrafittvarmerå smelte polykrystallinske silisiummaterialer i et inert gassmiljø (argon) og bruker Czochralski-metoden for å dyrke ikke-dislokerte enkeltkrystaller. Den består hovedsakelig av følgende systemer:
Mekanisk transmisjonssystem
Det mekaniske transmisjonssystemet er det grunnleggende operativsystemet til enkeltkrystallovnen, som hovedsakelig er ansvarlig for å kontrollere bevegelsen av krystaller ogdigler, inkludert løfting og rotasjon av frøkrystaller og løfting og rotasjon avdiglerDen kan nøyaktig justere parametere som posisjon, hastighet og rotasjonsvinkel for krystaller og digler for å sikre en jevn fremdrift i krystallvekstprosessen. For eksempel, i forskjellige krystallvekststadier som såing, halsing, skuldring, vekst med lik diameter og haleforming, må bevegelsen til frøkrystaller og digler kontrolleres nøyaktig av dette systemet for å oppfylle prosesskravene til krystallvekst.
Kontrollsystem for oppvarmingstemperatur
Dette er et av kjernesystemene i enkrystallovnen, som brukes til å generere varme og nøyaktig kontrollere temperaturen i ovnen. Den består hovedsakelig av komponenter som varmeovner, temperatursensorer og temperaturregulatorer. Varmeovnen er vanligvis laget av materialer som høyrent grafitt. Etter at vekselstrømmen er transformert og redusert for å øke strømmen, genererer varmeovnen varme for å smelte polykrystallinske materialer som polysilisium i digelen. Temperatursensoren overvåker temperaturendringene i ovnen i sanntid og overfører temperatursignalet til temperaturregulatoren. Temperaturregulatoren kontrollerer nøyaktig varmeeffekten i henhold til de innstilte temperaturparametrene og tilbakekoblingstemperatursignalet, og opprettholder dermed temperaturstabiliteten i ovnen og gir et passende temperaturmiljø for krystallvekst.
Vakuumsystem
Hovedfunksjonen til vakuumsystemet er å skape og opprettholde et vakuummiljø i ovnen under krystallvekstprosessen. Luften og urenhetene i ovnen suges ut gjennom vakuumpumper og annet utstyr for å få gasstrykket i ovnen til å nå et ekstremt lavt nivå, vanligvis under 5 TOR (torr). Dette kan forhindre at silisiummaterialet oksideres ved høye temperaturer og sikre renheten og kvaliteten på krystallveksten. Samtidig bidrar vakuummiljøet også til å fjerne flyktige urenheter som genereres under krystallvekstprosessen og forbedre krystallkvaliteten.
Argon-systemet
Argonsystemet spiller en rolle i å beskytte og regulere trykket i ovnen i enkrystallovnen. Etter vakuumering fylles argongass med høy renhet (renheten må være over 6,9) inn i ovnen. På den ene siden kan det forhindre at uteluft kommer inn i ovnen og forhindre at silisiummaterialer oksideres; på den annen side kan fyllingen av argongass opprettholde trykket i ovnen stabilt og gi et passende trykkmiljø for krystallvekst. I tillegg kan strømmen av argongass også fjerne varmen som genereres under krystallvekstprosessen, og spille en viss kjølende rolle.
Vannkjølesystem
Vannkjølesystemets funksjon er å kjøle ned de ulike høytemperaturkomponentene i enkrystallovnen for å sikre normal drift og levetid for utstyret. Under drift av enkrystallovnen, varmeelementet,digel, elektrode og andre komponenter vil generere mye varme. Hvis de ikke kjøles ned i tide, vil utstyret overopphetes, deformeres eller til og med bli skadet. Vannkjølesystemet fjerner varmen fra disse komponentene ved å sirkulere kjølevann for å holde temperaturen på utstyret innenfor et trygt område. Samtidig kan vannkjølesystemet også bidra til å justere temperaturen i ovnen for å forbedre nøyaktigheten av temperaturkontrollen.
Elektrisk kontrollsystem
Det elektriske kontrollsystemet er «hjernen» i enkrystallovnen, og er ansvarlig for å overvåke og kontrollere driften av hele utstyret. Det kan motta signaler fra ulike sensorer, som temperatursensorer, trykksensorer, posisjonssensorer osv., og koordinere og kontrollere det mekaniske transmisjonssystemet, varmetemperaturkontrollsystemet, vakuumsystemet, argonsystemet og vannkjølesystemet basert på disse signalene. For eksempel kan det elektriske kontrollsystemet under krystallvekstprosessen automatisk justere varmeeffekten i henhold til temperatursignalet som mates tilbake av temperatursensoren. I henhold til krystallveksten kan det kontrollere bevegelseshastigheten og rotasjonsvinkelen til frøkrystallen og digelen. Samtidig har det elektriske kontrollsystemet også feildiagnose- og alarmfunksjoner, som kan oppdage unormale forhold ved utstyret i tide og sikre sikker drift av utstyret.
Publisert: 23. september 2024