拉晶工艺与单晶炉操作注意事项

拉晶工艺与单晶炉的操作24单晶炉的温场31拉晶过程常见问题原因分析33晶体生长工艺2208型单晶炉台操作注意事项一稳态温场温场:温度的空间分布稳态温场:温度不随时间变化而变化.稳态温场的建立:炉内单位时间产生的热量等于热量的损耗,才能使炉温保持不变.热量的产生:加热器的加热功率和晶体生长所释放的结晶潜热.热量的损耗:热传导损耗，对流损耗和辐射损耗．热的传输机制液体或气体中较热和较冷之间通过循环流动使温度趋于均匀热量从系统的一部分传到另一部分的现象，是固体中的主要方式因自身的温度具有向外发射能量的本领，它能不依靠媒介，以电磁波的形式辐射热传导热对流热辐射热损耗单晶生长条件Concept只有在一定的过冷度下，晶核才会自行长大.一般过冷度越大,晶核容易长大,结晶就更容易首先,要具有一定大小的晶核其次,有一定的过冷度(熔态温度低于熔点的度)多晶转化为单晶的条件:在熔体中加入一个晶核,也就是籽晶.控制一定的过冷温度，此过冷度只允许所加入的唯一晶核长大,并不再产生新的晶核温度梯度温度梯度:通过某一等温面上的任意点作通过该点的法线,沿此法线单位长度的温度变化.合理温度梯度分布:结晶界面的纵向温度梯度应适当的大,使单晶生长有足够的动力.生长界面的横向温度梯度应尽量少一些，保持界面平坦.晶体生长过程中固液界面的变化固液界面:温度为硅凝固点的等温面，它的形状是炉内温场的重要表现．氧,碳含量电阻率单晶质量的品质少子寿命引晶熔体温度稳定后，降下籽晶至离液面3～5mm距离，预热粒晶以减少籽晶与熔体的温度差，从而减少产生的热应力减少位错的产生.在合适的温度下，界面处会逐渐产生光圈;温度过高会使籽晶熔断，温度过低，将不会出现弯月面光环。一般根据弯月面光环的宽度及明亮程度来判断熔体的温度是否合适。

二晶体生长工艺放肩阶段放肩时,刚开始直径增长速率比较慢,之后速率比较快.为了减少放肩过程中的直径自发增长倾向,可减少放肩角来实现.采用平放肩工艺，即肩部夹角接近180°，这种方法降低了晶体头部的原料损失

.转肩提高拉速，晶体逐渐进入等径生长。根据弯月面光环的宽度和亮度，准确地判断直径的变化，要及时调整拉速，保证转肩平滑，并达到目标直径。理论上,可以通过升高熔体的温度来实现转肩，但升温会增强熔体中的热对流，降低熔体的稳定性，容易产生出现位错.

晶体直径的控制收尾等径放肩希望直径不断减少，需要提高加热功率希望晶体直径不断长大，不断地降低加热功率坩埚液面下降，坩埚暴露，晶体长度变化造成热损耗变化等径生长收尾

收尾的作用是防止位错反延,位错反延的距离大约等于生长界面的直径.收尾可通过提高拉速，也可通过升高温度的方法来实现.操作不当引晶位错没排除温度梯度不合适设备故障吸渣漏气断棱原因分析原因分析坩埚破裂原因分析石墨坩埚和石墨托盘的配合炉内功率的波动

材质因素:SiO2+Si(l)→2SiO(g)SiO2+C→SiO(g)+COSiO(g)+2C→SiC+CO石墨坩埚与石英坩埚的配合

单晶炉作业流程安装注意事项石墨件安装加热器的小螺钉不要拧得过紧，并且四个螺钉用力均匀，否则螺钉容易断裂造成热场打火。确保四个支撑块两两互成90°，对角线上的支撑块在同一直线上。

硅料安装装料时手套破损一定要及时更换

籽晶安装不要直接用手接触籽晶，防止汗渍污染籽晶。安装籽晶时不要旋转籽晶，装好后垂直下拉籽晶，防止有间距而在拉晶时晶棒下滑。抽空检漏：如果炉子的极限真空压力＞5Pa，则不能进入自动检漏工序；如果炉子的漏气速率>0.1Pa/min，则不能进入自动化料工序。此时要做相应检查，及时处理。

充氩气熔料:若打开的氩气流量值比较大时，要采用分布递增的方法增大氩气流量，停止时则要分步递减，这样做可以使氩气流量计不会因为流量突然变化太大，而发生零点偏移。

放肩:若等径起始阶段直径生长不稳定，可以尝试手动拉晶。待直径稳定后，再切换到自动。若此时晶棒直径的实际值与目标值有偏差，可以通过多次设定接近目标值的方法来达到目标直径。等径生长:自动模式下的手动调节，只能在原数据的基础上进行加减操作，且在拉晶恢复正常时，务必将原来设定参数上的加减项去掉，否则会影响正常拉晶的程序控制。其他注意事项重大事故处理方法停电首先,在真空下熔硅或拉晶,关闭真空阀门,打开放气阀,充氩气至50000Pa;然后提起单晶,把所有开关旋扭旋到零位停电时间短时,拉出的一段单晶不值得取出的时候应熔化重新引晶;停电时间长时,要缓慢提高坩埚,防止熔硅凝固时胀坏加热器和托碗.停水重大事故处理方法关闭加热功率,降低熔料埚位,关闭埚转当外围机修检查是冷却水泵跳闸,造成水压下降,应该立即启用应急水,进行抢修若是炉内应管道堵塞无冷却水,温度升高很快,只有停炉,千万不能突然通水,因为水遇高温后立刻汽化,体积膨胀可能造成爆