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单晶拉制岗位培训材料

一、单晶基础知识

1、单晶硅理论基础知识

元素符号Si，旧称矽，原子序数14，相对原子质量28.09，有无

定形和晶体两种同素异形体。

蓝灰色3

晶体硅为，无定形硅为黑色，密度2.55g／cm，熔点1420℃，

沸点2355℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。硅

的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、

硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，单

晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太

阳能电池等。硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，主要以二氧

化硅和硅酸盐的形式存在。

1.1固态硅密度2.33g/cm3，液态硅的密度：2.55g/cm3。

1.2位错密度（DISLOCATIONDENSITY）≤500个/cm2；氧含量

3

（OXYGENCONTENT）≤1.0E18cm；碳含量（CARBONCONTENT）≤

3

5.0E16cm。

1.3太阳能级单晶硅电阻率范围(RESISTIVITYRANGE):0.5~2Ω.cm

3~6Ω.cm0.5~3Ω.cm。

1.4少子寿命（LIFETIME）≥10μs

1.5晶向（ORIENTATION）100±1°

1.6掺杂方式:P型掺B,N型掺P

1.7有则公司单晶硅棒规格为6寸、8寸。

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二、单晶拉制工艺总述

2.1直拉单晶制造法（Czochralski，CZ法）是把原料多硅晶块放入

石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根直径只有12mm的棒状

晶种（称籽晶）浸入融液中。在合适的

温度下，融液中的硅原子会顺着晶种的

硅原子排列结构在固液交界面上形成规

则的结晶，成为单晶体。把晶种慢慢旋

转并向上提升，融液中的硅原子会在前

面形成的单晶体上继续结晶，并延续其

规则的原子排列结构。若整个结晶环境

稳定，就可以周而复始地形成结晶，最

后形成一根圆柱形的原子排列整齐的硅单晶晶体，即硅单晶锭。当结

晶加快时，晶体直径会变粗，提高升速可以使直径变细，增加温度能

抑制结晶速度。反之，若结晶变慢，直径变细，则通过降低拉速和降

温去控制。拉晶开始，先引出一定长度，直径为3～5mm的细颈，以

消除结晶位错，这个过程叫做引晶。然后放大单晶体直径至工艺要求，

进入等径阶段，直至大部分硅融液都结晶成单晶锭，只剩下少量剩料。

停炉后取出单晶棒，一个工艺过程结束。

2.2ＣＺ法主要设备：ＣＺ生长炉

ＣＺ法生长炉的组成元件可分成四部分

（１）炉体：包括石英坩埚，石墨坩埚，加热及绝热

元件，炉壁

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（２）晶棒及坩埚拉升旋转机构：包括籽晶夹头，吊线及拉升旋

转元件

（３）气氛压力控制：包括保护气体（Ar）流量控制，真空系统

及压力控制阀