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利用FEMAG软件改进区域熔炼法生长锗单晶的工艺
原文作者:CnTech 发布时间: 2015-01-27 09:55:51 新闻来源: CnTech
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    区域熔炼法,又称区域提纯,主要用以提纯金属、半导体。基本过程是将材料制成细棒,用高频感应加热,使一小段固体熔融成液态。熔融区慢慢从放置材料的一端向另一端移动。在熔融区的末端,固体重结晶,而含杂质部分因比纯质的熔点略低,较难凝固,便富集于前端。与常见的直拉法相比,用区熔法生产锗单晶有如下优点:

    (1)区熔法本身就有提纯功能,因此,区熔法生产锗单晶的产品的纯度高,质量好。

    (2)区熔法生产锗单晶不与石英玻璃等容器接触,因此没有沾污。

    区熔法生产锗单晶具有上述优点,因此,很多高质量的电子器件,尤其是要求高的集成电路多采用区熔法生产的锗单晶来制造。但是与此同时,区熔法也有如下缺点:

    (1)工艺烦琐,生产成本较高。

    (2)很难生产出大直径的锗单晶棒。

    为了改进区熔法的生产工艺,生产出大直径的锗单晶棒,坩埚的自由悬浮区需要更加稳定的机械平衡与热平衡。在此过程中,一个光滑的进给杆以及可调的熔化区对于整个相界面形成是必要的。莱布尼茨晶体生长研究所(IKZ)利用FEMAG/FZ软件进行了此过程的模拟,如下图所示:

    计算25毫米晶体的温度场:左图为较小的进给杆;中间为开始优化配置;右图为三相点向下移动1毫米

    依据数值模拟与实验结果的结合,IKZ在原有的工艺基础上进行改进,调整了进给杆的速度,从而优化了晶体的生长速度,如下为35毫米锗晶体轴向纵切后的结构腐蚀图:

 

    莱布尼茨晶体生长研究所(Leibniz Institute for Crystal Growth)(IKZ)致力于研究晶体材料生长的基础研究以及相关的生长过程的加工工艺。其主要研究内容为:

    晶体尺寸从分米到纳米之间的材料生长工艺研究

    研究并发展新的加工技术

    表征晶体以及开发新的表征晶体方法

    组件的设计以及相关加工设备的生产