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文档简介

1、硅单晶制备第1页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五单晶硅的制备硅石粗硅高纯多晶硅单晶硅（成核+生长） 制备原理：类似于“结冰”现象，当熔融体温度降低到某一温度时，许多细小晶粒在熔体中出现，然后逐渐长大，构成晶体材料结晶条件：1、温度降低到结晶温度以下“过冷” 2、必须有结晶中心（籽晶）第2页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五 晶体性质：熔点温度以上时，液态自由能低于固态；熔点温度以下时，固态自由能低于液态。 过冷状态熔融态多晶硅，固态自由能低，一旦存在籽晶，就会沿着结晶中心固化结晶。若存在多种结晶中心，则会产生多晶体。单晶硅制备控制重点：良好籽晶的选择单

2、晶硅的制备第3页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五单晶硅的制备方法当前制备单晶硅两种主要方法： 直拉（拉晶）法（Czochralski Method） 悬浮区熔法（Float Zone Method） 两方法制备的单晶硅具有不同特性和器件应用领域，区熔法制备单晶硅主要应用于大功率电器领域； 直拉法主要应用于微电子集成电路和太阳能电池方面，是单晶硅制备的主体技术。第4页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五基本原理： 多晶硅原料被装在一个坩埚内，坩埚上方有一可旋转和升降的籽晶杆，杆下端有一夹头，用于夹住籽晶。原料被加热器熔化后，将籽晶放入熔体内，严格控制适当温

3、度，使之达到饱和温度，边旋转边提拉，即可获得硅的单晶体。直拉法第5页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五直拉法单晶生长设备第6页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五设备构成主体设备：单晶炉炉体机械传动系统加热温控系统真空或惰性气体输送系统第7页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五单晶炉第8页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五直拉法操作步骤具体操作步骤如下：1、清洁处理 对炉腔、坩埚、籽晶、多晶硅料和掺杂合金材料进行严格清洁； 清洁处理完毕后用高纯去离子水冲洗至中性后烘干备用；2、装炉 将粉碎后硅料装入石英坩埚内，把带掺杂

4、合金分别装入坩埚和掺杂勺内，随后把清洁好的籽晶安装到籽晶轴夹头上，盖好籽晶罩；3、加热熔化 加热前打开炉腔内冷却水，当真空度或惰性气体含量达到要求时开始加热； 合理控制加热速度，防止出现“搭桥”和“跳硅”现象； 待硅料全部熔化后，选择合适籽晶温度，准备下种拉晶。第9页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五4、拉晶 1）下种：下降籽晶使之与熔融硅液面接触进行引晶； 2）缩颈：略微升温，起拉进行缩颈（或收颈）； 3）放肩：略微降温、降速，让晶体逐渐长大至所需直径； 4）等径生长：放肩进入到所需直径前进行升温，等径生长； 5）收尾拉光：适当升高温度，加速使坩埚内液体全部拉光；直拉法操作步骤第10页，共12页，2022年，5月20日，9点48分，星期五拉晶过程示意第11页，共12页，2022年，

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