区熔检验炉介绍.ppt

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区熔检验炉介绍

区熔检验炉介绍;当前,生长单晶硅主要有两种方法:CZ法和FZ法,前者所占的比例约为85%。 1.1 直拉法 Czochralski 法是利用旋转着的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出单晶的方法,又称直拉法、提拉法,或简称CZ法。 1918年波兰人J. Czochralski 曾用此法测定结晶速率(即研究固液界面)。而实际上是美国人G.K.Teal和J.B.Little于1950年首先用此法拉制锗单晶。接着Teal和Buehler采用石英坩埚用此方法制备出硅单晶。; CZ法生长单晶硅已有50多年的历史,通过不断改进,其生长工艺已经很成熟。晶体的直径不断增大,缺陷不断减少。 其间,有重大贡献的是Dash,他提出了完整的无位错单晶生长工艺:缩颈排出位错,并对其机制做出解释。 (当然,缩颈法对区熔长晶同样适用。);;CZ的优点是 晶体被拉出液面不与器壁接触,不受容器限制,因此晶体中应力小,同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶。 直拉法是以定向的籽晶为生长晶核,因而可以得到有一定晶向生长的单晶。 直拉法制成的单晶完整性好,直径和长度都可以很大,生长速率也高。现在都已经生长出20英寸的单晶硅。 有兴趣可以去硅芯直拉炉看一看。;直拉中的几个化学反应:;1.2 区熔法; 1、直拉法利用石墨加热器(电阻),通过直流电源加热,是电阻热效应. 2、区熔法加热是利用高频线圈对导体产生的涡流效应。;示意图;上下速度比;1.3 区熔法的应用;2. 区熔检验炉的配置情况 ;应该说,没有区熔成晶这一步,后面的物理检测都将无法进行。所以,要细心操作,确保样芯清洗与拉制过程中不受到污染. 另外,根据所测杂质不同,检验炉要分为磷检炉和硼检炉。 基硼:硼在硅中很稳定,不易挥发,经过长时间真空区熔挥发后,磷、砷等易挥发物挥发殆尽,差不多只剩下硼。 基磷:磷易挥发,所以只能在气氛保护下进行区熔单晶。而且时间要短,成晶率要高。;2.2 TDL-FZ26A型检验炉 ;主要技术规范;7、机械泵:2XZ-15D 扩散泵:JK-200B 8、冷却水:管径为1.5寸,水量5T/h 9、主机重约1吨 高频电源: 1. 振荡频率:2.2±0.2 MHZ 2. 最大振荡功率:30KW 3. 振荡管:FD-307S 4. 阳极电压??节方式:零至额定值连续可调 5. 灯丝电压调节方式:半压、全压启动,稳压器稳压 6. 供电电源:三相380V 50HZ ;传动示意图(上下轴一样);2.3 机械泵:旋片式真空泵;旋片式真空泵原理;如图所示,可见旋片某一边吸气,排气的过程。 实际上,旋片两边吸气与排气同时进行的。;双级旋片式真空泵;旋片式真空泵使用;2.4 油扩散泵;三极喷嘴 网上图片,作参考.;油锅;原理:  硅油被加热沸腾后变成油蒸气.油蒸气射流的速度很高(可达200m/s左右),油蒸气流的密度和分子量远大于被抽气体的密度和分子量,被抽气体分子由于热运动,一旦进入射流范围,便与油分子碰撞获得与射流方向一致的动量而迅速地沿射流方向运动,使得在射流范围内被抽气体分子的浓度远小于射流范围外被抽气体分子的浓度,于是被抽气体分子源源不断地扩散到射流中而被带到排气口,在那里被前级机械泵抽走,扩散泵的名称也由此而来。; 我们观察磷硼检验炉的抽气口就可以发现,硼检验炉的要粗很多,这使得炉室内稀薄的气体更容易到达扩散泵的抽气口.  射流碰到有冷却水管冷却的泵壁,油分子被冷凝为液态,沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用. ;扩散泵的使用;4、泵正常工作时性能突然变坏,应检查加热器是否正常。这个就有一次实例,7月份一次拉硼检,感觉液面有异物,成晶坏,检查真空,零点几帕,不正常,后发现扩散泵不响,冷了。原因就是加热钼丝的接头烧断了。 5、在长期工作后,泵性能逐渐变坏,应检查油量是否减少或氧化,以便增添油量或清洗后烘干换新油。 ;3、区熔单晶炉的拉制流程;硼检标准要求:先快速细拉一次,然后每次拉速1.0mm/min区熔13次以上,或等效为每次速度0.5mm/min区熔6次以上。第二次,第三次末熔区都比前次下降一个熔区高度。从第三次起每次固定末熔区位置不变,挥发时间=(熔区高度/区熔速度)。 ;是;籽晶的准备:高纯的无位错单晶定向切割而成的正方形细长条。对加工后的籽晶腐蚀、清洗吹干。现在我们是现用现洗。  重复使用时,目视籽晶,观察表面,根据使用情况确定是否要更换新籽晶。 料棒的准备:从U型棒上按要求钻取多晶硅样芯(¢15-20mm,长100-150mm):对这些多晶棒进行处理。一端磨锥以便放入预热叉中,另一端磨合适大小以便夹具夹紧固定;然后腐蚀,清洗,吹干。多晶硅棒不允许有严重氧化夹层,裂纹和不熔的微粒。 以上是理想情况,现实中多晶棒裂纹很多,都是

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