Langlebige, wirtschaftliche und zuverlässige IR-Temperaturregelung für das Polysiliziumwachstum

Die entscheidende Rolle der Temperaturkontrolle im Siemens-Prozess für Silizium

Reines Polysilizium ist das gängigste Material für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Solarzellen. Polysilizium wird auf Basis eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses im sogenannten Siemens-Prozess hergestellt. Trotz seiner relativ hohen Kosten und langsamen Produktionsrate bleibt dieses Verfahren aufgrund seiner Fähigkeit, hochreines Polysilizium zu erzeugen, weltweit die dominierende Methode. Etwa 75 % der globalen Polysiliziumproduktion basieren auf dieser Technologie. Kostenreduzierungen, die hauptsächlich durch kostengünstige Anlagen in China vorangetrieben wurden, haben den Prozess wirtschaftlicher gemacht.

Der Siemens-Prozess beginnt mit metallurgischem Silizium, das etwa 0,5 % bis 1,5 % Verunreinigungen enthält. Um dieses Silizium zu reinigen, wird es zu kleinen Partikeln zermahlen und mit Chlorwasserstoff zu Trichlorsilan (TCS), einer hochflüchtigen Flüssigkeit, umgesetzt. Durch seinen niedrigen Siedepunkt von 31,8 °C wird TCS anschließend destilliert und gereinigt. Das gereinigte TCS wird im nächsten Schritt in einen CVD-Reaktor eingebracht. In diesem Reaktor werden dünne Siliziumfilamente elektrisch auf Temperaturen von bis zu 1150 °C erhitzt. Das TCS zersetzt sich, lagert Silizium auf den Filamenten ab und bildet Polysiliziumstäbe mit Durchmessern von 150 mm bis 200 mm. Dieser Schritt ist äußerst energieintensiv und entscheidend für die erreichbare Reinheit.

Die Temperaturkontrolle ist im gesamten Siemens-Prozess essenziell, insbesondere während der CVD-Phase. Die Siliziumstäbe müssen während des Wachstums eine konstante Temperatur halten, was eine präzise Leistungsregelung erfordert, um Überhitzung und ein mögliches Schmelzen der Stäbe zu verhindern. Eine gleichmäßige Temperatur stellt sicher, dass die Abscheidung von Silizium aus dem TCS auf die Filamente homogen erfolgt und Defekte in der Polysiliziumstruktur vermieden werden. Ebenso wichtig ist die Vermeidung von Überhitzung, da dies zum Schmelzen der Stäbe und zum Abbruch des gesamten Prozesses führen könnte.

Aufgrund der Natur des Kristallwachstums ist die Temperaturüberwachung der Siliziumstäbe mit herkömmlichen Kontaktfühlern nicht möglich. Infrarot-Temperaturüberwachung ist die einzige Möglichkeit, diesen zeitintensiven, energieaufwendigen und kostspieligen Prozess zu kontrollieren.

Langlebige, wirtschaftliche und zuverlässige Infrarot-Temperaturmesslösungen für Polysiliziumwachstumsprozesse

Das faseroptische CTratio mit passivem Sensorkopf bietet erhebliche Vorteile bei der Installation in anspruchsvollen Umgebungen. Diese Technologie hält die Elektronik fern von den schädlichen Betriebsbedingungen des Reaktors und sorgt für Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Das berührungslose Messverfahren verhindert Prozessbeeinflussungen und eliminiert Kontaminationsrisiken. Aufgrund der extrem hohen Temperaturen und der potenziell gefährlichen Atmosphäre ist faseroptische Technologie entscheidend für genaue und sichere Temperaturmessungen.

Der Optris Pyrometer ist nicht nur zuverlässig, sondern auch äußerst kosteneffizient. Er liefert präzise und stabile Temperaturdaten zu halb so hohen Kosten wie vergleichbare Produkte und ist damit eine wirtschaftliche Lösung ohne Leistungseinbußen. Die deutlich kürzere Lieferzeit des Infrarotsensors ermöglicht zudem eine schnellere Implementierung und schnellere Entwicklungszyklen.

Darüber hinaus stellt der kontinuierliche technische Support von Optris sicher, dass Probleme schnell gelöst werden, sodass Kunden auf die Expertise des Unternehmens für eine kontinuierliche Prozessoptimierung zurückgreifen können. Dieser umfassende Ansatz gewährleistet nicht nur kurzfristigen Erfolg, sondern fördert auch langfristige Partnerschaften.