Como contenedor comúnmente utilizado en la industria de semiconductores, la calidad y estabilidad de Los crisoles de cuarzo son cruciales para el crecimiento del silicio monocristalino. Sin embargo, durante el uso a alta temperatura, los crisoles de cuarzo a menudo presentan fenómenos de cristalización, que no sólo afectan la resistencia y la vida útil del crisol, sino que también pueden provocar una serie de problemas durante el proceso de crecimiento del silicio monocristalino.

1. Características de transición de fase del crisol de cuarzo.

El crisol de cuarzo en sí es amorfo, pero en condiciones apropiadas, sufre un cambio de fase desde un estado amorfo a un estado de cristal de cuarzo estable. Esta transición de fase incluye dos etapas: nucleación y crecimiento. La nucleación suele ocurrir en defectos estructurales o impurezas en las paredes de los crisoles de cuarzo, especialmente en lugares que contienen algunos metales alcalinos o pesados. Los cristales de cuarzo iniciales tienen forma esférica y un mayor crecimiento se desarrolla en un patrón dendrítico a lo largo de la pared del crisol, debido a la supresión del crecimiento vertical. La cristalización suele producirse en la superficie de los crisoles de cuarzo. Según el estándar chino de la industria del vidrio de cuarzo, el vidrio de cuarzo utilizado en la industria de los semiconductores debe mantenerse a 1400 ℃ ± 5 ℃ durante 6 horas, y el espesor promedio de su capa de cristalización debe ser <100 µm.

2. Contaminación causada por iones metálicos

La tinción de crisoles de cuarzo es uno de los principales factores que conducen a la cristalización, especialmente iones de metales alcalinos como potasio (K), sodio (Na), litio (Li) e iones de metales alcalinotérreos como calcio (Ca) y magnesio (Mg). Estos iones pueden provenir de impurezas en las materias primas o introducirse durante el proceso de producción. La presencia de estos iones metálicos puede acelerar el proceso de cristalización de los crisoles de cuarzo, haciendo que la capa de cristalización se vuelva más gruesa y, en casos severos, incluso penetre en todo el cuerpo del crisol, lo que resulta en graves consecuencias como fugas de silicio.

3. Contaminación durante el proceso de carga

Durante el proceso de llenado de materiales de silicio, contaminantes como el sudor, la saliva, las manchas de aceite y el polvo también pueden provocar la cristalización del crisol de cuarzo. Estos contaminantes reaccionan con los crisoles de cuarzo a altas temperaturas, favoreciendo la cristalización. Por lo tanto, el proceso de carga debe controlarse estrictamente para garantizar un entorno operativo limpio e higiénico.

4. Contaminación volátil de materiales de grafito.

El uso de nuevos materiales de grafito sin una calcinación o contaminación exhaustiva es una de las principales razones de la cristalización de la capa exterior de los crisoles de cuarzo. Los materiales de grafito evaporarán algunas impurezas a altas temperaturas, que reaccionan con los crisoles de cuarzo y provocan la cristalización de la capa exterior. Por lo tanto, los nuevos dispositivos de grafito deben someterse a una calcinación exhaustiva a alta temperatura antes de su uso para eliminar impurezas y volátiles.

5. Baja pureza del material de silicio.

Las materias primas utilizadas para la extracción de cristales tienen baja pureza, contienen demasiadas impurezas o tienen problemas con el proceso de limpieza, lo que también puede provocar la cristalización del crisol de cuarzo. Los materiales de silicio de baja pureza contienen una gran cantidad de impurezas que reaccionan con los crisoles de cuarzo a altas temperaturas, favoreciendo la cristalización. Por lo tanto, la pureza de las materias primas utilizadas para la extracción de cristales debe cumplir con los requisitos de producción, y la calidad de la limpieza de las materias primas también debe cumplir con los requisitos del proceso para evitar ácidos y álcalis residuales en la superficie del material de silicio.

6. La temperatura de la masa fundida es demasiado alta.

Una temperatura excesiva durante la fusión también puede aumentar el grado de cristalización. El aislamiento prolongado de crisoles de cuarzo a altas temperaturas puede acelerar la cristalización. Por tanto, es necesario elegir una temperatura de fusión adecuada durante el proceso de fusión para reducir o disminuir el grado de cristalización.

7. Problemas de calidad con el propio crisol de cuarzo.

Las dimensiones geométricas y el aspecto de los crisoles de cuarzo están determinados por el proceso de producción, mientras que la pureza está determinada por las materias primas. Cuando los componentes dañinos dentro del crisol de cuarzo son altos, afectarán la resistencia a la fusión y la temperatura del crisol, e incluso provocarán fenómenos como burbujas, manchas de color y descamación, lo que afectará gravemente la calidad del crisol de cuarzo. Por lo tanto, los fabricantes de crisoles de cuarzo deben asegurarse de que sus crisoles cumplan con los requisitos de calidad en cada etapa de la producción, desde las materias primas hasta la producción.

8. Efectos de la deformación del crisol.

Después de la deformación del crisol de cuarzo, a medida que aumenta la posición del crisol durante el proceso de extracción del cristal, la parte sobresaliente de la deformación chocará con el tubo guía, afectando o impidiendo la extracción normal del cristal. La cristalización adelgazará el espesor original del crisol de cuarzo, reducirá su resistencia y provocará fácilmente la deformación del crisol de cuarzo. El crisol deformado no sólo afecta el proceso de extracción del cristal, sino que también puede provocar que el crisol se rompa, lo que provoca graves accidentes de producción.

Las razones de la cristalización en crisoles de cuarzo son multifacéticas, incluidas las características de transición de fase de los crisoles de cuarzo, la contaminación por iones metálicos, la contaminación durante el proceso de carga, la contaminación por volatilización de los materiales de grafito, la baja pureza de los materiales de silicio, la alta temperatura de fusión, los problemas de calidad de los propios crisoles de cuarzo y la influencia de la deformación del crisol. Para reducir la aparición de cristalización, se necesita un control estricto en todos los aspectos para garantizar la calidad y estabilidad del crisol de cuarzo.

Luverre Quartz fabrica y vende una amplia gama de vidrio de cuarzo de alta calidad, incluidos tubos de cuarzo, placas de cuarzo, varillas de cuarzo, ventanas de cuarzo, crisoles de cuarzo, botes de cuarzo, bridas de cuarzo, vasos de precipitados de cuarzo, instrumentos de vidrio de cuarzo y más. Podemos cumplir con todo tipo de requisitos personalizados para productos de vidrio de cuarzo.