拉晶教程PPT课件.pptx

课程的主要内容1.单晶的制造方法

1.直拉法(切克劳斯基法、CZ法):利用旋转着的

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·2.区熔法(FZ法):采用高频率线圈从外围来加热溶解多晶棒；在与籽晶接触后移动线圈的方法制取单晶.

RFcoil

(a)

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-necking

ching

(c)

2.硅单晶的生长

2.1硅单晶的生长装置

·机械部分

·电气部分

(1)硬件方面

1.在单晶旋转的同时能上拉

2.软轴驱动部、坩埚移动驱动部

的构造能耐高重量负荷

3.坩埚旋转的同时能够上下移动

4.耐减压、耐高温的构造

5.装置要密封，无漏气等

6.在停电、地震等非常情况有安

全对策功能

图1单晶生长装置概略图

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(2)软件方面

1.在输入工艺数据后，能自动控制

各流程；

2.在单晶等晶过程中具备直径控制

、拉晶速度控制的功能。本控制的程序块图表如图2所示

图2单晶直径控制和拉速控制程序模块

引上速度设定值出力

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PID计算

PID计算

温度设定值出力

千

2.2拉晶工艺过程

Charging

Melting

Stabilization

Dipping

Necking

Shouldering

BodyGrowing

Tailing

Cooling

图3拉晶基本流程

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注意事项：1.清理干净(沉积的硅化

物及积硅)

2.检查石墨件的使用情况(裂纹，变形，

螺丝松动等)

3.安装热场要均匀，对称

4.取光孔要对准

1)拆炉

准备拆炉用品：1.耐高温手套2.酒精(无水乙醇)

3.无尘布

或绸布(可重复使用)4.台车

5.穿好工作服，戴好口罩等

2)装料、熔料

a.石英坩埚的检查及安装(是否有孔、

气泡、黑点、气泡群或划伤等)

b.多晶硅的安装注意点

c.掺杂(确认与工艺单上一致)

3)籽晶与熔硅的熔接

a.温度的稳定(装料量越大，所需时间越长)

b.籽晶的预热(减少籽晶与熔体的温度差，从而减少籽晶中产生的热应力)

4)引晶

a.排除籽晶中的位错

b.拉速1-5mm/min直径3-5mm

长度80-150mm

热冲击位错产生位错的传播3-5mm直径消除位错

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Neck

缩颈

籽晶

融硅

Dislocationsl

_

Meltcontact—

Cone.

6)转肩

a.接近预定目标直径时，提高拉速(提至150mm/h)

b.为保持液面的不变，转肩时或转肩

后应开启埚升

5)放肩

a.减慢提拉速度(0.5mm)

b.降低溶液温度(140-160)

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方法：1.调整热场的结构和坩埚在热场中的初始位置，可改变晶体中的温度梯度

2.调节保护气体的流量、压力，调整气体的流向，可以带走挥发物

SiO和有害杂质CO气体，防止炉尘掉落

c.无位错单晶的判断(111晶向、100晶向)

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7)等径生长

a.达到目标直径时，能实现直径的自动控制

b.保持晶体的无位错生长

·温度梯度(轴向、径向温度梯度不能过大)

·难熔固体颗粒、炉尘(坩埚中的熔体中的SiO挥发后，

在炉膛气氛中冷却混结成的颗粒)、坩埚起皮后的脱落物等

8)收尾(防止位错反延)

a.逐步缩小晶体的直径直至最后缩小成为一点.提高拉速

.升高温度

b.位错反延的距离大约等于生长界面的直径c.影响单晶的成品率

9)冷却

停止石墨加热器的加热，使单晶冷却，此时单晶处于急速冷却状态，需调整冷却速度，防止单晶产生缺陷(内裂，冷却提速60-80mm,后可减至

200mm)

冷却时间·单晶直径

.剩余埚底料

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1.多晶装料量

2.杂质种类(掺杂)→

3.杂质掺杂量一

4.单晶旋转数一

5.坩埚旋转数

6.初始坩埚位置

7.单晶生长速度

8.单晶冷却条件

1.导电型号(P型或N型)

2.电阻率(p)

3.断面内电阻率变化率(△p)

4.氧浓度(0i)

5.碳浓度(Cs)

-6.单晶缺陷(OSF,MD)

a.晶面(由籽晶的晶面决定)

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2.3拉晶条件和单晶特性

单晶生长参数

相关单晶特性

c.电阻率

单晶在固化时出现掺杂剂的偏析现象，单晶头尾电阻率的变化趋势

降低比例视掺杂剂的分凝系数而定。(杂质浓度与电阻率反比)

B—0.8P——0.35As—0.3Sb0.026

d.氧浓度

石英坩埚——硅溶液——单晶棒1%

以氧化硅的形式从融液表面蒸发掉99%

B(硼)(铝镓铟)