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石英坩埚中的羟基

作者:创通石英 来源: 日期:2024/6/2 14:19:07 人气:2 标签:

石英坩埚目前主要靠高温电弧法熔制,加热方式采用高温电弧加热,加热材料选用纯度较高的石墨电极加热。在石英坩埚熔制之前需要将高纯石英砂倒入可任意倾斜角度的旋转石墨坩埚内表面,通过离心成型。现有技术中,熔制后的石英坩埚羟基波动相对大,羟基在石英坩埚中以松散的硅氧键存在,改变了石英坩埚的结构和理化性能,降低石英坩埚的黏度,使得石英坩埚在拉晶过程中容易发生变形,造成事故。同时松散的硅氧键在拉晶过程中容易产生逆向反应,羟基扩散出来影响晶棒的氧含量、气孔发生率以及晶棒的电阻率波动,同时羟基的扩散容易造成石英坩埚透明层中的微小气泡膨胀破裂,数量居多的情况下会造成拉晶断线。


什么是羟基


羟基(hydroxyl)是一种常见的极性基团,化学式为-OH。羟基与水有某些相似的性质,羟基是典型的极性基团,与水可形成氢键,在无机化合物水溶液中以带负电荷的离子形式存在(OH-),称为氢氧根。


石英坩埚羟基通常是指在高温下,石英坩埚表面吸附的羟基(OH)。这些羟基可能来自环境中的水分或生产中的其他化合物。


羟基的影响


坩埚中的羟基(-OH)是对坩埚强度影响的核心因素,由于羟基的存在,改变了SiO2的键合结构,致使坩埚的耐温性能大幅降低,例如坩埚中的羟基含量超过150ppm,1050摄氏度就会开始软化变形,无法正常使用。


羟基的含量与坩埚制备所选取的工艺路线直接相关,也与环境湿度以及原料选取等有关。降低羟基含量的方法包括在特定温度和气氛下进行热处理,以及采用化学方法进行提纯。


在拉晶过程中,石英坩埚内部的羟基、杂质元素和气泡的含量会影响硅棒的质量和石英坩埚的使用寿命。其中,杂质与气泡的含量更多依赖于石英砂本身的纯度。


羟基的存在对石英坩埚的性能和使用寿命具有显著影响。羟基是一种活性基团,会导致石英坩埚在高温下发生热膨胀,降低其热稳定性。此外,羟基还可能与熔融硅发生反应,生成不溶性硅酸盐,影响硅棒的纯度和质量。


来源:晶格半导体


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