Růst polykřemíku

Klíčová role regulace teploty v Siemensově procesu výroby křemíku

Čistý polykřemík je nejběžnějším materiálem pro výrobu integrovaných obvodů a solárních článků. Polykřemík se vyrábí na základě procesu chemického nanášení z plynné fáze v tzv. Siemensově procesu. Přestože je relativně drahý a pomalý, jeho schopnost vyrábět vysoce kvalitní polykřemík zůstává dominantní metodou na celém světě, přičemž přibližně 75 % světové produkce polykřemíku se spoléhá na tuto technologii díky její schopnosti vyrábět vysoce čistý polykřemík. Snížení nákladů, způsobené zejména nízkonákladovými závody v Číně, učinilo tento proces ekonomicky životaschopnějším.

Proces společnosti Siemens začíná s křemíkem metalurgické kvality, který obsahuje přibližně 0,5 % až 1,5 % nečistot. Křemík se čistí tak, že se rozemele na malé částice a reaguje s chlorovodíkem za vzniku trichlorsilanu (TCS), vysoce těkavé kapaliny. TCS s nízkým bodem varu 31,8 °C se poté čistí destilací. V dalším kroku se vyčištěný TCS zavádí do reaktoru pro chemické nanášení z plynné fáze. Tenká křemíková vlákna tohoto reaktoru se elektricky zahřívají na teploty až 1150 °C. TCS se rozkládá, na tato vlákna se usazuje křemík a vytvářejí se polykřemíkové tyčinky o průměru 150 mm až 200 mm. Tento krok je energeticky vysoce náročný a klíčový pro dosažení potřebné čistoty.

Regulace teploty je v celém procesu společnosti Siemens zásadní, zejména během fáze CVD. Křemíkové tyče si musí během růstu udržovat stálou teplotu, což vyžaduje pečlivé nastavení výkonu, aby se zabránilo přehřátí a možnému roztavení tyčí. Konzistentní teplota zajišťuje, že nanášení křemíku z TCS na křemíková vlákna probíhá rovnoměrně, čímž se zabraňuje defektům v polykřemíkové struktuře. Je také nezbytné zabránit přehřátí, které by mohlo způsobit roztavení tyčí a narušení celého procesu.

Vzhledem k povaze procesu růstu krystalů není možné monitorovat teplotu silikonové tyčinky pomocí konvenčních kontaktních teplotních senzorů. Infračervené monitorování teploty je jedinou možností, jak tento časově náročný, energeticky náročný a drahý proces řídit.

Odolná, ekonomická a spolehlivá řešení pro měření teploty pomocí infračerveného záření pro procesy růstu polykřemíku

Optické vlákno CTratio s pasivní snímací hlavou je velmi výhodné pro instalaci v náročných prostředích. Tato technologie chrání elektroniku před škodlivými provozními podmínkami reaktoru, což zajišťuje odolnost a dlouhou životnost. Bezkontaktní měřicí systém zabraňuje rušení procesu a eliminuje riziko kontaminace. Vzhledem k extrémně vysokým teplotám a potenciálně nebezpečné okolní atmosféře se technologie optických vláken ukazuje jako nezbytná pro udržení přesného a bezpečného měření teploty.

Pyrometr Optris je nejen spolehlivý, ale také vysoce cenově dostupný. Poskytuje přesná a konzistentní teplotní data za poloviční cenu oproti konkurenčním produktům, což z něj činí ekonomickou volbu bez kompromisů ve výkonu senzoru. Výrazně kratší dodací lhůta pro infračervený senzor také umožňuje rychlejší implementaci a vývoj.

Průběžná technická podpora společnosti Optris navíc zajišťuje rychlé řešení problémů, což zákazníkům umožňuje spolehnout se na její odborné znalosti pro neustálou optimalizaci procesů. Tento komplexní přístup nejen zaručuje okamžitý úspěch, ale také podporuje dlouhodobá partnerství.