九-单晶硅制备直拉法.ppt

直拉生长工艺1、CZ基本原理2CZ基本工艺2、利用热场形成温度梯度
热场是由高纯石墨部件和保温材料（碳毡）组成。

3单晶炉提供减压气氛保护、机械运动和自动控制系统

678直拉生长工艺8上炉筒提升系统：
液压装置，用于上炉筒提升；
9梯子：
攀登炉顶，检查维修提拉头等；
10观察窗：
观察炉内的实际拉晶状态；
11测温孔：
测量对应的保温筒外的温度；
12排气口：
氩气的出口，连接真空泵；
13坩埚升降系统：
坩埚升降旋转系统等；
14冷却水管组：
提供冷却水的分配。直拉生长工艺直拉生长工艺直径自动控制直拉生长工艺17石墨坩埚左图为石墨加热器三维图。

上图为加热器脚的连接方式。加热器脚和石墨螺丝、石墨电极间需要垫石墨纸，目的是为了更加良性接触，防止打火。201、硅的基本性质原生纯多晶3、籽晶4、石英坩埚用单晶炉拉制单晶硅时，需要给单晶炉内通入高纯氩气作为保护气体。如果氩气的纯度不高，含有水、氧等其他杂质，会影响单晶生产，严重时无法拉制单晶。
6、保温材料CZ各生产环节及注意事项直拉生长工艺直拉生长工艺直拉生长工艺4、装料直拉生长工艺34351.melting⑤晶颈生长
硅料熔化完后，将加热功率降至引晶位置，坩埚也置于引晶位置，稳定之后将晶种降至与熔硅接触并充分熔接后，拉制细颈。
籽晶在加工过程中会产生损伤，这些损伤在拉晶中就会产生位错，在晶种熔接时也会产生位错
拉制细颈就是要让籽晶中的位错从细颈的表面滑移出来加以消除，而使单晶体为无位错。引晶的主要作用是为了消除位错。全自动单晶炉采用自动引晶。如果特殊情况需要手动引晶，则要求：细晶长度大于150mm，直径4mm左右，拉速2-5mm/min⑤晶颈生长
引晶埚位的确定：
对一个新的热场来说，一下就找准较理想的结晶埚位是较难的。
埚位偏低，热惰性大，温度反应慢，想放大许久放不出来，想缩小许久不见收；埚位偏高，热惰性小，不易控制；埚位适当，缩颈、放肩都好操作。
不同的热场或同一热场拉制不同品种的产品，埚位都可能不同。热场使用一段时间后，由于CO等的吸附，热场性能将会改变，埚位也应做一些调整。⑤晶颈生长
引晶温度的判断：
在1400℃熔硅与石英反应生成SiO，可借助其反应速率即SiO排放的速率来判断熔硅的温度。
具体来讲，就是观察坩埚壁处液面的起伏情况来判断熔硅的温度。
温度偏高，液体频繁地爬上埚壁又急剧下落，埚边液面起伏剧烈；
温度偏低，埚边液面较平静，起伏很微；
温度适当，埚边液面缓慢爬上埚壁又缓慢下落。温度偏高温度偏低温度合适⑤晶颈生长
在温度适当的情况下．稳定几分钟后就可将籽晶插入进行熔接。
液体温度偏高，籽晶与硅液一接触，马上出现光圈，亮而粗，液面掉起很高，光圈抖动，甚至熔断；
液体温度偏低，籽晶与硅液接触后，不出现光圈或许久后只出现一个不完整的光圈，甚至籽晶不仅不熔接，反而结晶长大；
液体温度适中，籽晶与硅液接触后，光圈慢慢出现，逐渐从后面围过来成一宽度适当的完整光圈，待稳定后·便可降温引晶了。⑤晶颈生长
晶颈直径的大小，要根据所生产的单晶的重量决定，其经验公式为
d=1.608×10-3DL1／2
d为晶颈直径；D为晶体直径；L为晶体长度，cm。
目前，投料量60~90kg，晶颈直径为4~6mm。
晶颈较理想的形状是：表面平滑，从上至下直径微收或等径，有利于位错的消除。⑥放肩
晶颈生长完后，降低温度和拉速，使晶体直径渐渐增大到所需的大小，称为放肩。
放肩角度必须适当，角度太小，影响生产效率，而且因晶冠部分较长，晶体实收率低。
一般采用平放肩(150°左右)，但角度又不能太大，太大容易造成熔体过冷，严重时将产生位错和位错增殖，甚至变为多晶。⑦等径生长
晶体放肩到接近所需直径(与所需直径差10mm左右)后，升温升拉速进行转肩生长。
转肩完后，调整拉速和温度，使晶体直径偏差维持在±2mm范围内等径生长。这部分就是产品部分，它的质量的好坏，决定着产品的品质。
热场的配置、拉晶的速率、晶体和坩埚的转速、气体的流量及方向等，对晶体的品质都有影响。这部分生长一般都在自动控制状态下进行，要维持无位错生长到底，就必须设定一个合理的控温曲线(实际上是功率控制曲线)。
适当地降低拉速将有利于维持晶体的无位错生长。
熔体的对流对固液界面的形状会造成直接的影响，而且还会影响杂质的分布。
总的说来，自然对流、晶体提升引起的对流不利于杂质的均匀分布；
晶体和坩埚的转动有利于杂质的均匀分布，但转速太快会产生紊流，既不利于无位错生长也不利于杂质的均匀分布
熔体对流⑧收尾
晶体等径生长完毕后，如果立刻将晶体与熔液分离，热应力将使晶体产生位错排和滑移线，并向晶体上部延伸，其延伸长度可达晶体直径的一倍以上。
为避免这种情况发生，必须将晶体的直径慢慢缩小，直到接近一尖点才与液面分离，这一过程称为收尾。收尾是提