单晶拉晶理论
单晶硅棒的拉晶速度
单晶硅棒的拉晶速度【原创实用版】目录1.单晶硅棒的概述2.单晶硅棒的拉晶过程3.拉晶速度对单晶硅棒质量的影响4.提高拉晶速度的方法5.结论正文一、单晶硅棒的概述单晶硅棒是半导体材料中的一种，具有优良的电学性能和良好的机械强度。
在半导体产业中，单晶硅棒被广泛应用于生产集成电路、光电子器件等领域。
单晶硅棒的制作方法主要有直拉法和浮动区熔法等，其中直拉法是最为常见的一种。
二、单晶硅棒的拉晶过程单晶硅棒的拉晶过程是指通过一定的方法，在多晶硅原料中生长出单晶硅棒的过程。
这个过程主要分为两个阶段：熔化和拉晶。
在熔化阶段，多晶硅原料被加热至高温，使其熔化成硅熔体。
在拉晶阶段，将单晶硅种浸入硅熔体中，并通过连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，在移动过程中生长出单晶硅棒。
三、拉晶速度对单晶硅棒质量的影响拉晶速度是影响单晶硅棒质量的重要因素。
拉晶速度过快，容易导致硅棒内部产生缺陷、杂质和应力，影响其电学性能和机械强度；拉晶速度过慢，则容易导致硅棒生长不均匀，影响其形状和尺寸。
因此，在拉晶过程中，需要合理控制拉晶速度，以保证单晶硅棒的质量。
四、提高拉晶速度的方法要提高拉晶速度，可以从以下几个方面入手：1.优化熔体成分：通过调整熔体中的硅、氧、碳等元素的比例，使其达到最佳的熔化和生长条件，从而提高拉晶速度。
2.提高熔体温度：适当提高熔体温度，可以降低硅熔体的粘度，提高拉晶速度。
3.优化拉晶工艺：采用合适的晶种、坩埚和拉晶速度等参数，以提高拉晶过程的稳定性和生长速度。
4.使用高效真空泵：提高真空泵的抽速，可以加快氩气的循环速度，从而提高拉晶速度。
五、结论总之，单晶硅棒的拉晶速度是影响其质量的关键因素。
单晶小知识直拉法
固液界面形状对单晶均匀性、完整性有重要影响，正常情况下，固液界面的宏观形状应该与热场所确定的熔体等温面相吻合。在引晶、放肩阶段，固液界面凸向熔体，单晶等径生长后，界面先变平后再凹向熔体。通过调整拉晶速度，晶体转动和坩埚转动速度就可以调整固液界面形状。
生长过程中各阶段生长条件的差异
3，磁控直拉技术与直拉法相比所具有的优点在于：
减少了熔体中的温度波度。一般直拉法中固液界面附近熔体中的温度波动达10 C以上，而施加0.2 T的磁场，其温度波动小于1℃。这样可明显提高晶体中杂质分布的均匀性，晶体的径向电阻分布均匀性也可以得到提高；
降低了单晶中的缺陷密度；
减少了杂质的进入，提高了晶体的纯度。这是由于在磁场作用下，熔融硅与坩锅的作用减弱，使坩锅中的杂质较少进入熔体和晶体。将磁场强度与晶体转动、坩锅转动等工艺参数结合起来，可有效控制晶体中氧浓度的变化；
1，在直拉法中，氧含量及其分布是非常重要而又难于控制的参数，主要是熔体中的热对流加剧了熔融硅与石英坩锅的作用，即坩锅中的O2,、B、Al等杂质易于进入熔体和晶体。热对流还会引起熔体中的温度波动，导致晶体中形成杂质条纹和旋涡缺陷。
2，半导体熔体都是良导体，对熔体施加磁场，熔体会受到与其运动方向相反的洛伦兹力作用，可以阻碍熔体中的对流，这相当于增大了熔体中的粘滞性。在生产中通常采用水平磁场、垂直磁场等技术。
直拉法的引晶阶段的熔体高度最高，裸露坩埚壁的高度最小，在晶体生长过程直到收尾阶段，裸露坩埚壁的高度不断增大，这样造成生长条件不断变化（熔体的对流、热传输、固液界面形状等），即整个晶锭从头到尾经历不同的热历史：头部受热时间最长，尾部最短，这样会造成晶体轴向、径向杂质分布不均匀。
直拉法－技术改进
一，磁控直拉技术
有关单晶拉制工艺
一、晶体与非晶体●晶体具有一定熔点)(晶体) （非晶体）由图晶体在bc段熔化时温度不变，此时的温度就是晶体的熔点。
●晶体各向异性晶体在不同方向上导热性质、力学性质、电学性质等各物理、化学性质不同，是因为晶体各晶面格点密度的不同。
二、晶面和晶向●晶面指数—选取x，y，z平行于晶胞的三条棱标出一个晶面，标出晶面在x，y，z轴上的截距，然后取截距的倒数，若倒数为分数，则乘上它们的最小公倍数，便有h，k，l的形式，而（h，k，l）即为晶面指数。
z z zx(111)面（110）面（100）面●晶向—通过坐标原点作一直线平行于晶面法线方向，根据晶胞棱长决定此直线点坐标，把坐标化成整数，用[ ]括起来表示。
注：对于硅单晶生长，{100}晶面族的法向生长速度最快，{111}族最慢。
（拉速）三、晶体的熔化和凝固●晶体熔化和凝固与时间关系对应曲线上出现“温度平台”是因为熔化过程中，晶体由固态向液态变化一过程需吸收一定的热量（熔化热），使晶体内原子有足够的能量冲破晶格束缚，破坏固态结构。
反之，凝固时过程会释放一定的结晶潜热。
四、结晶过程的宏观特性●曲线表明凝固时必须有一定的过冷度ΔT结晶才能进行。
即结晶只能在过冷熔体中进行。
●所谓“过冷度”，指实际结晶温度与其熔点的差值，ΔT=液体实际凝固温度—熔点温度。
●结晶潜热的释放和逸散是影响结晶过程的重要因素：a.结晶潜热的释放和逸散相等，结晶温度保持恒定，液体完全结晶后温度才下降。
b.表示由于熔体冷却略快或其他原因结晶在较大的过冷度下进行，结晶较快，释放的结晶潜热大于热的逸散，温度逐渐回升，一直到二者相等，此后，结晶在恒温下进行，一直到结晶过程结束温度才开始下降。
c.结晶在很大的过冷度下进行，结晶潜热的释放始终小于热的逸散，结晶在连续降温过程中进行。
五、晶核的自发形成●判断结晶能否自发形成就看固态自由能Z固和液态自由能Z液的变化关系。
哪一物态自由能小，过程将趋于该物态。
自由能越小，相应物态越稳定。
单晶生产基础理论知识
硅单晶生长基本理论知识§1 硅单晶§1.1单晶硅与多晶硅硅（台湾、香港称矽）呈灰色，性脆，易碎。
其在自然界中呈氧化物状态存在，在地壳中的丰度为27.6%（重量），仅次于氧，因而硅的资源极为丰富。
通常的工业硅（99.0-99.9%）不具有半导体性能，当将硅提纯到很高纯度（99.9999999%）时，就显示出优异半导体性能。
下表中列举了硅的一些参数。
表1.1 硅的参数硅原子在空间呈长程有序排列，具有周期性和对称性，这种硅晶体称为单晶硅。
反之，硅原子在空间的排列呈无序或短程有序，称为多晶硅。
因单晶的原子排列具有周期性和有序性，为了方便分析研究，人们选取能够反映晶体周期性的重复单元作为研究对象，称为晶胞。
硅单晶属于金刚石结构，晶胞是正方体。
八个顶点、六个面的中心及每条空间对角线上距顶点四分之一对角线长的地方各有一个硅原子。
图1.2 金刚石结构§1.2晶向及晶面晶体生长中，常用到晶面和晶向的概念。
晶体的原子可以看成是分列排列在平行等距的平面系上，这样的平面成为晶面。
通常选取正方体晶胞上的一个顶点作为原点，过原点的三条棱线分别作为X、Y、Z坐标轴，晶胞的棱长为一个单位长度建立坐标系。
任意一个晶面，在X、Y、Z轴上都会有截距，取截取的倒数，若倒数为分数，则乘以它们的最小公倍数，都可以转换成h、k、l的形式，把整数h、k、l扩入圆括号，这样就得到晶面指数（hkl）。
某一晶面指数为（123），或者更普遍地为（hkl），它仅表示晶面指数为h、k、l的一个晶面。
为了表示平行于这一特殊晶面的一整族晶面，或需要指明具有某种晶体学类型的所有晶面，如所有的立方面是具有（100）特性的晶面，常用｛｝括起晶面指数，这样，一切具有（100）晶面特性的晶面用｛100｝表示，叫｛100｝晶面族，它包括（100）、（010）、（001）、（1—00）、（01—0）、（001—）各晶面。
为了标出晶向，通过坐标原点作一直线平行于晶面的法线方向，根据晶胞的棱长决定此直线点的坐标，把坐标化成简单的整数比。
单晶应知应会基础理论知识
单晶拉制应知应会基础理论知识1、半导体的基本知识随着世界范围内的能源紧张，在可以预计的将来，石油和煤炭将资源枯竭，同时那种既消耗资源又产生污染的能源生产方法最终将被人类所淘汰，太阳能这种取之不尽，用之不竭的新型能源已经被人类所认识和发展。
近年来，世界各国都已将太阳能光伏产业作为新型能源来发展，我们国家近年来也涌现出许多从事研究和生产太阳能光伏产业的企业。
目前，用于生产太阳能电池的主要材料为单晶硅，俗称太阳能单晶硅。
下面就半导体单晶硅的一些基本知识作如下讲述：1-1、导体，绝缘体，半导体的区别在日常生活和应用中，人们一般将物质按导电性能来区分为三种。
1、导体——凡能导电的物质均为导体，如金属类物质，常有的为金、银、铜、铁、铝等,它们的电阻率一般在10*E-4欧姆厘米以下。
2、绝缘体——凡不能导电的物质均为绝缘体，生活中常有的物质有橡胶，塑料，木材，玻璃，陶瓷等都是不能导电的绝缘体，它们的电阻率在10*E9欧姆厘米以上3、半导体——在导体和绝缘体之间还有一种被称为半导体的物质。
主要有硅、锗、砷化镓、锑化锢、磷化镓、磷化锢等。
其中硅和锗为单一元素的半导体，而砷化镓等为化合物半导体。
1-2、半导体的特征（以硅为例）半导体具有以下一些特征：1、半导体的导电性能可以通过掺入微量的杂质（简称“掺杂”）来控制，加入微量杂质能显著改变半导体的导电能力，这是半导体能够制成各种器件，从而获得广泛应用的一个重要原因。
为了说明微量杂质对半导体导电能力的影响，现举例说明：如我们要拉制目标电阻率为P型0.5～2的太阳能单晶，采用原料为N型电阻率大于20，投料80kg，母合金电阻率为10E-3，经计算80kg投料需要掺入母合金数量为10.32g。
2、温度光照和电阻变化对半导体的导电性能起着很大的作用。
3、硅的熔点1420℃4、硅的比重为2.33克/立方厘米5、本征——指半导体本身的性质以区别于外来掺杂的影响，而完全靠半导体本身提供载流子的状况，理论上本征半导体是纯净的，事实上在未掺杂的半导体中，纯只是相对的。
直拉单晶的原理和应用实例
直拉单晶的原理和应用实例1. 引言直拉单晶是一种常见的结构材料，其在材料科学、工程设计和制造领域有着广泛的应用。
本文将介绍直拉单晶的原理和应用实例，使读者了解其基本原理，并能够在实际工程中灵活运用。
2. 原理直拉单晶是一种在结晶过程中形成的晶体结构，其晶体中的晶格沿一个特定方向呈线状排列，使得晶体具有高度的机械强度和热稳定性。
直拉单晶的原理主要包括以下几个方面：•晶体结构：直拉单晶的晶体结构具有高度的有序性，晶格中的原子按照指定方向排列，形成一维线状结构。
这种结构使得晶体具有良好的强度和热稳定性。
•增长过程：直拉单晶的增长过程是通过在熔融状态下，通过引入一根细丝或陶瓷棒来拉扯晶体。
拉扯的过程中，晶体会沿着拉伸方向持续生长，形成直拉单晶。
•晶体取向：直拉单晶的晶体取向是通过调整拉扯方向和晶体生长条件来控制的。
不同的取向可以使得晶体具有不同的力学性能和热物性。
3. 应用实例直拉单晶具有许多优良的性能，因此在各个领域有广泛的应用。
以下是一些直拉单晶的应用实例：3.1 航空航天领域直拉单晶在航空航天领域有着重要的应用，主要体现在以下方面：•高温合金：直拉单晶材料可以用于制造高温合金部件，如涡轮叶片和燃烧室部件。
这些部件需要具有良好的机械性能和高温稳定性，而直拉单晶材料可以满足这些要求。
•涡轮发动机：直拉单晶涡轮叶片可以提高发动机的效率和性能。
相比传统的多晶叶片，直拉单晶叶片具有更高的强度和热稳定性，能够承受更高的温度和压力。
•空间推进系统：直拉单晶材料可以用于制造航天器的推进系统，如火箭喷管和喷嘴。
这些部件需要具有耐高温和耐磨损的性能，而直拉单晶材料可以满足这些要求。
3.2 电子器件领域直拉单晶在电子器件领域也有着重要的应用，主要体现在以下方面：•半导体器件：直拉单晶可以用于制造半导体器件，如晶体管和光电器件。
直拉单晶具有良好的电子传输特性和低电阻率，能够提高器件的性能和响应速度。
•光纤通信：直拉单晶材料可以用于制造光纤，用于光纤通信和传感器应用。
拉晶的基础知识
拉晶的基础知识1. 什么是拉晶？拉晶是一种通过机械力或化学方法将晶体材料拉长、加工成具有特定形状和尺寸的工艺过程。
拉晶技术广泛应用于半导体、光电子、光纤通信等领域，是现代工业中重要的材料加工方法之一。
2. 拉晶的原理和过程2.1 拉晶的原理拉晶的原理是利用材料的塑性变形性质，在外力的作用下，晶体材料的原子间距发生改变，晶体内部的缺陷和位错得到修复，从而使晶体的形状和尺寸发生变化。
2.2 拉晶的过程拉晶的过程主要包括以下几个步骤：1.材料选择：选择适合拉晶的材料，通常是单晶或多晶材料。
2.材料准备：将原始材料进行切割、打磨和清洗等处理，以便得到适合拉晶的样品。
3.加热处理：将材料加热到适当的温度，使其具有足够的塑性，便于拉伸。
4.拉伸过程：通过机械力或化学方法施加拉伸力，使材料逐渐拉长，直至达到所需形状和尺寸。
5.冷却处理：将拉伸后的材料进行冷却处理，使其保持所需的形状和尺寸。
6.后续处理：根据具体需求，对拉晶材料进行切割、打磨、抛光等后续处理，以得到最终的产品。
3. 拉晶的应用领域拉晶技术在各个领域都有广泛的应用，以下是几个典型的应用领域：3.1 半导体行业在半导体行业中，拉晶技术被用于制备硅晶圆和其他半导体材料。
通过拉晶技术，可以将单晶硅棒拉伸成硅片，用于制造集成电路和太阳能电池等器件。
3.2 光电子领域光电子领域中的光纤、光波导等器件都需要使用拉晶技术。
通过拉晶技术，可以制备出高纯度的光纤和光波导材料，用于信号传输和光学器件的制造。
3.3 材料科学研究在材料科学研究中，拉晶技术被广泛应用于研究各种材料的力学性能和晶体结构。
通过拉晶实验，可以研究材料在不同应变条件下的行为，进一步优化材料的性能。
3.4 其他领域除了上述领域，拉晶技术还可以应用于纺织、金属加工、建筑材料等领域。
例如，在纺织行业中，通过拉晶技术可以制备出高强度、高弹性的纤维材料，用于制作高性能纺织品。
4. 拉晶的发展趋势随着科学技术的不断进步，拉晶技术也在不断发展。
CCz连续直拉单晶简介
CCZ技术简介要得到优质晶体，在晶体生长系统中必须建立合理的温度分布，在单晶炉的炉膛内存在不同的介质，如熔体、晶体以及品体周围的气氛等。
不同的介质具有不同的温度，就是在同一介质内，温度也不是均匀分布的，炉膛内的温度是随空间位置而变化的。
晶体生长过程中最理想的是炉内温场不随时间而变化；即温度分布与时间无关，这样的温场称稳态温场。
而实际生长过程中，炉膛中的温场随时间而变化，也就是炉内的温度是空间和时间的函数，这样的温场称为非稳温场。
根据晶体生长方式不同，当前制备单晶硅技术主要分为悬浮区熔法（FZ法）和直拉法（CZ法）两种，直拉法相对来说成本更低，生长速率较快，更适合大尺寸单晶硅棒的拉制，目前我国90%以上的太阳能级单晶硅通过直拉法进行生产，预计今后仍将大比例沿用。
Fz区熔硅CZ直拉法的原理是将高纯度的多晶硅原料放置在石英坩埚中加热熔化，再将单晶硅籽晶插入熔体表面，待籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便会在籽晶下端生长，并随着籽晶的提拉晶体逐渐生长形成晶棒。
CZ是从熔体中生长晶体的一种常用方法，属于保守系统，它要求晶体一致共熔，其主要优点在于它是一种直观的技术，可以在短时间内生长出大而无位错的单晶。
优点：1. 便于精密控制生长条件，可以较快速度获得优质大单晶；2. 可以使用定向籽晶，选择不同取向的籽晶可以得到不同取向的单晶体；3. 可以方便地采用“回熔”和“缩颈”工艺，以降低晶体中的位错密度，提高晶体的完整性；4. 可以在晶体生长过程中直接观察生长情况，为控制晶体外形提供了有利条件；缺点：1. 一般要用坩埚作容器，导致熔体有不同程度的污染；保温材料和发热体材料杂质也属于这类污染；2. 当熔体中含有易挥发物时，则存在控制组分的困难；3. 不适合生长冷却过程中存在固态相变的材料；4．分凝系数导致溶质分布不均匀或组分不均匀；5. 随着生长过程的进行，坩埚中熔体液面会不断下降，坩埚内壁逐渐地裸露出来。
由于埚壁的温度很高，因而对晶体、熔体中的温场影响很大，甚至发生界面翻转。
单晶硅棒的拉晶速度
单晶硅棒的拉晶速度1. 引言单晶硅棒是制造半导体器件的重要原材料之一，其质量和性能直接影响到半导体器件的品质和性能。
而单晶硅棒的制备过程中，拉晶速度是一个关键参数，它对单晶硅棒的结晶度、杂质含量以及机械性能等方面都有着重要影响。
本文将从单晶硅棒的制备过程、拉晶速度对单晶硅棒品质的影响以及提高拉晶速度的方法等方面进行详细介绍。
2. 单晶硅棒制备过程简介2.1 原料准备制备单晶硅棒需要高纯度的硅原料，通常采用电子级多晶硅作为原料。
这些多晶硅经过精炼处理，去除大部分杂质，得到高纯度的多晶硅块。
2.2 转化为气相将高纯度多晶硅块放入石英坩埚中，在真空或惰性气体保护下加热到高温。
在高温下，多晶硅块会逐渐转化为气相硅烷化合物，如三甲基硅烷。
2.3 气相沉积将气相硅烷化合物输送到特定的反应室中，通过热解或等离子体激发分解，使其沉积在单晶硅棒的种子上。
在沉积过程中，种子逐渐生长形成单晶硅棒。
2.4 拉晶在单晶硅棒生长到一定长度后，需要进行拉晶操作。
拉晶是指通过机械力作用，将单晶硅棒延伸成更长的细丝状结构。
拉晶速度是指单位时间内拉伸的长度。
3. 拉晶速度对单晶硅棒品质的影响拉晶速度是制备单晶硅棒过程中的重要参数之一，它直接影响到单晶硅棒的结构和性能。
以下是拉晶速度对单晶硅棒品质的主要影响：3.1 结晶度拉晶速度过高会导致结构不完整、缺陷增多，从而降低单晶硅棒的结晶度。
结构不完整和缺陷会影响单晶硅棒的导电性能和机械性能，降低器件的可靠性。
3.2 杂质含量拉晶速度过高会增加单晶硅棒中的杂质含量。
在拉晶过程中，如果速度过快，气相中的杂质元素没有足够时间扩散到合适的位置，就会附着在单晶硅棒表面或内部，导致杂质含量升高。
3.3 机械性能拉晶速度直接影响到单晶硅棒的机械性能。
速度过快会导致应力集中、结构紊乱等问题，使得单晶硅棒易于断裂或产生其他机械损伤。
4. 提高拉晶速度的方法为了提高制备效率和降低成本，在保证单晶硅棒品质的前提下，可以采取以下方法来提高拉晶速度：4.1 优化反应条件通过调整反应室温度、气体流量、压力等参数，优化反应条件，从而提高沉积速率和结构均匀性。
单晶硅拉晶细则
拉晶细则1，停炉：收尾结束后停炉首先将F3速度控制里控速输出清零，温校速率与温校输出清零，再将F4继电控制里面的电流过低报警及下依次关闭，将欧陆表WSP打闭环至OP，将功率降至0，然后关闭加热按钮，同时将埚转关闭，晶转调低（如由原来10转改为5转），关闭晶升，待关闭加热按钮5小时后拆炉2，拆炉：首先热后真空检漏，关闭Ar气抽至真空状，然后关闭真空阀，关闭主室泵，3min不超1Pa说明炉内密封性良好（升晶棒前应将晶转关闭），然后关闭真空计，打开Ar气，待Ar气充至一定时间将内外压力平衡，此时可打开门将Ar气关闭，为安全起见将主副室隔离板落下进行隔离，开启液压系统，卸荷（长按听到响声为准）升副室，取晶棒。
3，拆炉后清理清罐作业，先通下抽空管道有无堵塞，打开真空阀清炉，确认换油次数（6次）与大清次数（6次）4，炉内大清待冷却后依次将托杆，电极螺丝，加热器，保温罩，套筒，电极，压板等取出放置妥当，然后对炉底与加热器及其它清理，安装先放炉底保温层，压板，用电灯对下抽空管口是否对好，放保温罩，用吊锤对比聚光口中心位置。
然后取两大四小钛膜片，先放置两小，装电极，放两大，放加热器，再放两小，放电极螺丝(放保温罩分9层如八五型则为850mm，取双层铁丝捆扎)5，装炉吸下炉底杂物，确认电极螺丝与托杆牢固，三瓣埚应均匀置于加热器中心，上层保温罩与放置中心避免与三瓣埚，加热器有摩擦，石英埚也应放置平稳，避免一边高一边低装料时注意细节：将掺杂物（母合金）放置最底部，硅料切勿挂石英埚边，切勿将硅料的面贴住导流筒，导流筒放置平稳，不要将硅料堵塞导流筒口，在炉盖降前注意炉筒以及炉盖上的橡皮圈是否放好6，加热前真空检漏在打开主室泵前首先确认主室阀是否处于关闭状态，切记，然后开启主室泵（点动二到三次，避免皮带打滑），打开主室阀约1/3听到响声为准，待副室中压力表低于-0.05时之后全开，过会打开真空计，充Ar气2~3次，每次约为5~10分钟，然后抽至真空状，压力值小于7Pa，然后3分钟检漏泄漏不超过1Pa7，加热打开加热按钮，功率升到30KA V，打开电流过低报警及下，隔半个小时调至60KA V，再隔半个小时调至85~90KA V8，熔硅熔硅过程中应观察硅料有无贴边，挂边，当料塌落时观察无硅料过高，打开埚转为1转，观察倒影看导流筒或石英埚上是否有料粘挂（出现此情况应根据料融化情况反复升降埚位直至料落），当料融化离导流筒有一定距离后升埚位（防止埚在高温下变型），当硅料化完时将埚位升到挥发埚位挥发（导流筒边缘与液面中石英埚边光亮倒影基本重合），此时将功率降至65KA V对其挥发半小时，挥发后将功率将至30KA V左右降温，此时可将埚转调为6转加快降温，保守起见可将埚位先升至导流筒与液面中导流筒倒影基本重合，待温度将要将至引晶温度时再升埚位至引晶埚位，当温度降到上次引晶温度时打闭环至WSP自动状态（新炉首次调温可将功率调至45KA V，待稳定后降子晶试温）9，寻找引晶温度温度完全稳定后将子晶先降至液面上预热，将晶转打开调至10转，再将子晶降入液面，稳定一段时间后观察温度是否合适，引晶温度不易过低，容易造成在放肩时坏掉10，引晶当温度合适后待四个角长出后开始引晶，将晶升打开，计长清零，根据情况将埚转调为6转或8转，引晶要均匀，当光圈大四个角出现时可升拉速，待光圈小时降拉速（从粗子晶处收细时可将拉速缓慢降拉速），当拉速回到0时，可适量给零点几的拉速能够较好的观察四角的生长情况，引晶是为了排除错位，规定引晶长度为150mm11，测电阻将子晶降至液面下，将温度调低于引晶温度500到1000点当肩长到一定大小时提肩，将温度从新调至引晶温度，升子晶到副室，打开主室Ar气后放下挡板副室Ar气冲开门，用高温手套捏住子晶老虎钳夹出销子12，放肩引晶完成后将拉速调至0.4，根据情况放溜肩或平肩在不同时间调温校速率，……未完。
单晶硅制备直拉法
.
15
直拉生长工艺
(5） 热场配置
热场包括石英坩埚、石墨坩埚、加热器、保温 层等。
石英坩埚内层一般须涂一层高纯度的SiO2，以减少普
通石英中的杂质对熔硅的污染。由于石英在1420℃时 会软化，将石英坩埚置于石墨坩埚之中，由石 墨坩埚支撑着。
6下炉室：
提供排气口和电极穿孔等；
8上炉筒提升系统： 液压装置，用于上炉筒提升；
9梯子： 攀登炉顶，检查维修提拉头等；
10观察窗： 观察炉内的实际拉晶状态；
11测温孔： 测量对应的保温筒外的温度13坩埚升降系统： 坩埚升降旋转系统等；
14冷却水管组：
提供冷却水的分配。
拉晶过程中的保护气流
2、利用热场形成温度梯度
热场是由高纯石墨部件和保温材料（碳毡）组成。
Ø 石墨加热器：产生热量，熔化多 晶硅原料， 并保持熔融硅状态；
单晶热场温度分布
Ø 石墨部件：形成氩气流道，并隔 离开保温材料；
Ø 保温材料：保持热量，为硅熔液提供合 适的温度梯度。
3 单晶炉提供减压气氛保护、机械运动和自动控制系统
项目
要求
1
露点
≤-70 ℃
2
氧含量
≤0.5ppm
3
纯度
＞99.999%
Ø 检测设备：氩气露点、氧含量便携检测仪
单晶的头尾； 圆棒切成方棒而 产生的边角。
单晶边皮和头尾
埚底料
单晶生产最后 剩余在坩埚中的 原料。杂质较多。
切片及以后的工 序中产生的废片。
其它原料
硅片
3 、籽晶
直拉法制备单晶硅的原理
直拉法制备单晶硅的原理宝子，今天咱来唠唠直拉法制备单晶硅这个超酷的事儿。
你知道单晶硅不？那可是个超级重要的材料呢。
就像是科技世界里的小明星，好多高科技产品都离不开它。
那这个直拉法呀，就像是一场神奇的魔法表演，把硅变成我们想要的单晶硅。
直拉法的舞台呢，是一个特制的坩埚。
这个坩埚就像是一个小房子，里面住着硅原料。
这些硅原料可不是随随便便的硅哦，它们得是纯度比较高的多晶硅。
就像一群小伙伴，在这个坩埚小房子里等着被变成更厉害的单晶硅。
然后呢，有一个籽晶，这个籽晶就像是一颗种子。
你想啊，种子是能长出大树的，这个籽晶呢，就能“长”出单晶硅。
把籽晶小心翼翼地放到硅原料的上面，就像是把种子种到土里一样。
不过这个“土”可是滚烫的硅原料呢。
接下来呀，就开始加热啦。
哇，那温度升得可高了，就像给这个坩埚里的硅原料和籽晶开了一场超级热的派对。
在这么高的温度下，硅原料就开始慢慢融化，变成了液态的硅。
这时候的硅就像是一滩超级热的小湖，亮晶晶的。
这时候神奇的事情发生啦。
因为籽晶是晶体结构的，它就像一个小队长，对周围那些液态的硅说：“小伙伴们，按照我的样子来站队吧。
”那些液态的硅就很听话地在籽晶的下面开始一层一层地排列起来，就像小朋友们排队一样整整齐齐。
这个过程就像是搭积木，不过是超级微观的积木哦。
随着时间的推移，这个按照籽晶结构排列的硅就越来越长，就像小树苗慢慢长成大树一样。
这个不断生长的单晶硅会被慢慢地往上拉，就像从井里打水一样，一点一点地把它拉出来。
在这个过程中，周围的环境要控制得特别好呢。
比如说温度，就像我们要给这个正在生长的单晶硅宝宝一个特别舒适的温度环境，不能太热也不能太冷，不然它就会长得不好啦。
而且呀，在拉的过程中，还得让单晶硅转圈圈呢。
就像小朋友跳舞一样，一边转一边往上长。
这样做是为了让单晶硅长得更均匀，就像我们做蛋糕的时候要把面糊搅拌均匀一样，这样做出来的蛋糕才好吃，这个单晶硅才长得好呢。
当这个单晶硅长到我们想要的长度的时候，就像小树苗长到合适的高度了，就可以把它从坩埚里取出来啦。
半导体拉晶-概述说明以及解释
半导体拉晶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述半导体拉晶是一种重要的半导体制备技术，通过在半导体晶片表面拉伸薄膜，可以实现材料的纳米级控制和器件的微细加工，从而提高器件性能和制造效率。
半导体拉晶技术在电子、光电、通信等领域都有广泛的应用，是现代半导体工艺的重要组成部分。
本文将从半导体拉晶的定义和原理、应用领域以及制备方法等方面进行深入探讨，旨在深入了解这一技术的重要性和未来发展前景。
1.2 文章结构:本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，将对半导体拉晶进行概述，介绍其定义和原理，以及文章结构和目的。
正文部分将详细探讨半导体拉晶的定义和原理，包括其在应用领域的具体应用情况，以及制备方法的详细介绍。
结论部分将对半导体拉晶的重要性进行总结，展望其未来发展，并得出结论。
章结构部分的内容1.3 目的:本文的目的是介绍半导体拉晶这一技术的原理、应用领域和制备方法，通过深入探讨这一领域的知识，旨在帮助读者更好地了解半导体拉晶技术的重要性和潜力。
同时，通过对半导体拉晶的发展历程和未来展望进行研究，展示该技术在半导体产业中的影响和前景，为读者提供对未来科技发展方向的参考和启示。
通过本文的阐述，希望能够激发读者的兴趣，促进该领域的进一步研究和应用。
2.正文2.1 半导体拉晶的定义和原理半导体拉晶是一种制备高质量单晶半导体材料的方法，通过在介质衬底上拉晶生长，使晶体的结构更加完善和有序。
在半导体拉晶过程中，通常采用的方法是在高温下将半导体材料融化，然后通过引入掺杂物或者其他材料来控制晶体的生长方向和形态。
半导体拉晶的原理主要涉及熔融生长、晶体生长和晶格匹配等过程。
在熔融生长阶段，半导体材料被加热至足够的温度使其融化，形成一个熔融池。
然后在引入适当的掺杂物或其他材料的情况下，从熔融池中拉出单晶半导体材料，在拉晶过程中晶体结构逐渐形成并逐渐完善。
通过半导体拉晶技术，可以制备出高质量、大尺寸的半导体单晶片，有利于提高半导体器件的性能和可靠性。
直拉法单晶硅 -回复
直拉法单晶硅-回复单晶硅是一种具有高纯度的硅晶体，具有优异的光电性能和热电性能，广泛应用于电子器件和太阳能电池等领域。
本文将以“直拉法单晶硅”为主题，详细介绍直拉法制备单晶硅的步骤和工艺。
一、什么是直拉法单晶硅？直拉法单晶硅是一种通过直接拉取的方法制备的高纯度硅晶体。
该方法通过溶解高纯度的多晶硅在熔融的硅熔体中，然后逐渐拉伸出一根单晶硅柱。
得到的单晶硅柱可以被切割成具有特定晶向的晶圆，用于制备半导体器件和太阳能电池等。
二、直拉法制备单晶硅的步骤：1. 原材料准备：选择高纯度的多晶硅作为原材料，通常其纯度需达到99.9999以上。
这种高纯度的多晶硅块通常是由卤化硅还原法制备而来。
2. 熔炼硅熔体：将高纯度多晶硅块放入石英玻璃坩埚中，然后将坩埚放入电阻加热炉中进行熔炼。
在特定的温度和保温时间下，多晶硅逐渐熔化成硅熔体。
3. 准备拉晶装置：将石英棒固定在拉晶装置上，调整装置的温度和拉伸速度等参数，使其适合拉晶过程。
4. 开始拉晶：将熔融的硅熔体与石英棒接触，通过向上拉伸石英棒，使熔体附着在棒的一端，并由此逐渐形成硅晶体。
拉晶过程中需要控制温度、拉伸速度以及拉伸方向等参数，以保证拉晶产生单晶硅。
5. 晶柱切割：拉晶结束后，得到的硅晶体为一根长柱状，可以根据具体需要切割成不同规格和方向的晶圆。
切割过程需要使用专业的切割设备和切割工艺，以获得所需的单晶硅片。
三、直拉法制备单晶硅的工艺特点：1. 高纯度：直拉法制备的单晶硅可以达到非常高的纯度要求，这对于一些对杂质含量极为敏感的电子器件非常重要。
2. 大尺寸：直拉法制备的单晶硅柱可以达到较大的尺寸，使得每次拉晶得到的单晶硅片面积更大，提高了生产效率。
3. 较低的缺陷密度：直拉法制备的单晶硅的晶界和缺陷密度较低，有利于提高电子器件的性能。
4. 可重复性好：直拉法制备单晶硅的过程相对稳定，能够实现较好的生产批量一致性和可重复性。
四、直拉法制备单晶硅的应用：1. 半导体器件：直拉法制备的单晶硅片广泛应用于集成电路、晶体管、场效应晶体管等半导体器件的制造。
拉晶氧分布原理
拉晶氧分布原理今天来聊聊拉晶氧分布原理。
你知道吗？就像我们做蛋糕的时候，各种原料在蛋糕里的分布是有规律的，拉晶过程中氧的分布也类似。
拉晶，简单说就是把硅融化了然后慢慢拉出单晶硅的过程。
这里面的氧来源主要是盛硅料的坩埚，坩埚是石英做的，石英里面有氧元素。
在高温下，这些氧就会跑到硅晶体里去。
打个比方吧，想象一下硅晶体就像一群学生在操场上，而氧就像从围墙外面飞进来的小气球。
有的地方学生密，那小气球进来得就少些；有的地方学生稀，小气球就容易多一些。
这就类似氧在硅晶体中的分布，和硅晶体的生长情况有关。
有意思的是，拉晶的速度会影响氧的分布。
比如说，拉晶速度快的时候，就像是学生们跑得很快在操场上移动，那小气球就不太容易找到空挡钻进去，所以氧的浓度会低些。
而拉晶速度慢的时候，氧就更容易进入到硅晶体里面，氧浓度就高一点。
在实际生活中我们可能会感觉这个原理和我们没什么关系，但实际上大有用处。
比如说在半导体行业，单晶硅里氧的分布影响着芯片的性能。
如果氧分布不均匀，芯片可能就会有漏电啊之类的问题。
老实说，我一开始也不明白为啥氧的分布这么复杂。
后来我就去学习晶体生长的相关理论。
这个理论告诉我，晶体生长的界面形状、温度、气流这些因素都会影响氧在里面的运动方式。
说到这里，你可能会问，那怎么控制氧的分布呢？这就需要精确地控制拉晶的速度、温度和硅熔体的对流情况等，就像精准地控制调配蛋糕原料进入的速度和量。
不过这个技术可不容易，这也是目前很多研究在不断探索的领域。
我觉得随着技术的发展，我们对于拉晶氧分布原理的掌握会更加清楚，也能制作出性能更好的单晶硅产品。
也希望大家能一起讨论讨论，说不定会有新的思路呢。
拉晶教程
State Key Lab of Silicon Materials
计算如下：
生长出的晶体质量： ωs=1/4 πΦ2 S tδs 式中 S——晶体拉速 t——生长时间 δs——固态Si密度：2.33g/cm3 Φ——晶体直径
补充的液体质量： ωL=1/4 πΦ’2 S’ tδL 式中 S’ ——埚比随动速度 t——生长时间 δL——液态Si密度：2.5g/cm3 Φ’——坩埚内径 S’ = S Φ’2 δ
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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。
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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
例题2：装入60kg高纯多晶硅，拉制成8～12 Ω· cm 的掺磷单晶硅，需要掺入 6×10-3Ω· cm 的母合金多少克? 解：以头部为11 Ω· cm 计算掺杂较有保证，可查表得对应的目标浓度为 4×1014 ，查母合金6×10-3Ω· cm对应的浓度为 C合金=1.1×1019 W=60000g 4×1014 M = 60000 × = 6.85g 0.35 × 1.1×1019﹣4×1014
单晶生产基础理论知识（V2.0）
单晶⽣产基础理论知识（V2.0）宁夏隆基系统标准化培训教育课件培训⽬的：相关技术⼈员掌握必备的专业基础知识。
课程类型：技术类课⽬：硅单晶⽣产基本理论知识课时：2H考核⽅式：笔试主讲⼈：梁永⽣编制：梁永⽣审核：李定武核准：实施⽇期：2010年3⽉硅单晶⽣产基本理论知识§1 硅单晶§1.1单晶硅与多晶硅硅（台湾、⾹港称矽）呈灰⾊，性脆，易碎。
其在⾃然界中呈氧化物状态存在，在岩⽯圈中的丰度为27.6%（重量），仅次于氧，因⽽硅的资源极为丰富。
通常的⼯业硅（99.0-99.9%）不具有半导体性能，当将硅提纯到很⾼纯度（99.9999999%）时，就显⽰出优异半导体性能。
下表中列举了硅的⼀些参数。
表1.1 硅的参数硅原⼦在空间呈长程有序排列，具有周期性和对称性，这种硅晶体称为单晶硅。
反之，硅原⼦在空间的排列呈⽆序或短程有序，称为多晶硅。
因单晶的原⼦排列具有周期性和有序性，为了⽅便分析研究，⼈们选取能够反映晶体周期性的重复单元作为研究对象，称为晶胞。
硅单晶属于⾦刚⽯结构，晶胞是正⽅体。
⼋个顶点、六个⾯的中⼼及每条空间对⾓线上距顶点四分之⼀对⾓线长的地⽅各有⼀个硅原⼦。
图1.2 ⾦刚⽯结构§1.2晶向及晶⾯晶体⽣长中，常⽤到晶⾯和晶向的概念。
晶体的原⼦可以看成是分列排列在平⾏等距的平⾯系上，这样的平⾯成为晶⾯。
通常选取正⽅体晶胞上的⼀个顶点作为原点，过原点的三条棱线分别作为X、Y、Z坐标轴，晶胞的棱长为⼀个单位长度建⽴坐标系。
任意⼀个晶⾯，在X、Y、Z轴上都会有截距，取截取的倒数，若倒数为分数，则乘以它们的最⼩公倍数，都可以转换成h、k、l的形式，把整数h、k、l扩⼊圆括号，这样就得到晶⾯指数（hkl）。
某⼀晶⾯指数为（123），或者更普遍地为（hkl），它仅表⽰晶⾯指数为h、k、l的⼀个晶⾯。
为了表⽰平⾏于这⼀特殊晶⾯的⼀整族晶⾯，或需要指明具有某种晶体学类型的所有晶⾯，如所有的⽴⽅⾯是具有（100）特性的晶⾯，常⽤｛｝括起晶⾯指数，这样，⼀切具有（100）晶⾯特性的晶⾯⽤｛100｝表⽰，叫｛100｝晶⾯族，它包括（100）、（010）、（001）、（1—00）、（01—0）、（001—）各晶⾯。
单晶拉制小常识
单晶拉制小常识1.拉晶含义熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅.单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其导电率随温度的升高而增加,有显著的半导电性.超纯的单晶硅是本征半导体.在超纯单晶硅中掺入微量的IIIA族元素,如硼,可提高其导电程度,而形成P型硅半导体;如掺入微量的V A族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成N型硅半导体.单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法和悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅.单晶硅主要用于制作半导体元件.\2.单晶硅棒高纯度的金属硅(≥99.99%)是生产半导体的材料,也是电子工业的基础材料.掺杂有微量硼,磷等元素的单晶硅可用于制造二极管,晶体管和光伏器件.由于半导体技术不断向高集成度,高性能,低成本和系统化方向发展,半导体在国民经济各领域中应用更加广泛.单晶硅片按使用性质可分为两大类:生产用硅片;测试用硅片.半导体元件所使用的单晶硅片系采用多晶硅原料在经由单晶生长技术所生产出来的.多晶硅所使用的原材料来自硅砂(二氧化硅).目前商业化的多晶硅依外观可分为块状多晶和粒状多晶.1)多晶硅的品质规格多晶硅按外形可分为块状多晶硅和棒状多晶硅;等级分为一,二,三级免洗料.多晶硅的检测:主要检测参数为电阻率,碳浓度,N型少数载流子寿命;外形主要是块状的大小程度;结构方面要求无氧化夹层;表面需要经过酸腐蚀,结构需致密,平整,多晶硅的外观应无色斑,变色,无可见的污染物.对于特殊要求的,还需要进行体内金属杂质含量的检测.多晶硅加工成晶棒:多晶硅长晶法即长成单晶硅法有两种:CZ(Czochralski)法FZ(Float-Zone Technique)法目前超过98%的电子元件材料全部使用单晶硅.其中用CZ法占了约85%,其他部分则是由浮融法FZ生长法.CZ法生长出的单晶硅,用在生产低功率的集成电路元件.而FZ法生长的单晶硅则主要用在高功率的电子元件.CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用,主要是在于它的高氧含量提供了硅片强化的优点.另外一个原因是CZ法比FZ法更容易生长出大尺寸的单晶硅棒.目前国内主要采用CZ法CZ法主要设备:CZ生长炉CZ法生长炉的组成元件可分为四部分(1)炉体:包括石英坩锅,石墨坩锅,加热及绝热元件,炉膛.(2)晶棒及坩锅拉升旋转机构:包括籽晶夹头,吊线及拉升旋转元件.(3)气氛压力控制:包括气体流量控制,真空系统及压力控制阀(4)控制系统:包括侦测感应器及电脑控制系统.2)加工工艺加料→熔化→缩颈生长→放肩生长→等径生长→尾部生长(1)加料:将多晶硅原料及杂质放入石英坩锅内,杂志质的种类依电阻的N或P型而定.杂质种类有硼,磷,锑,砷.(2)熔化:加完多晶硅原料于石英坩锅内后,长晶炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氩气使之维持在一定压力范围内,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度(1420℃)以上,将多晶硅原料熔化.(3)缩颈生长:当硅熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入到硅熔体中.由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力,会使籽晶产生位错,这些位错必须利用缩颈生长使之消失掉.缩颈生长是将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到一定大小(4-6mm),由于位错线与生长轴成一个交角,只要缩颈够长,位错便能长出晶体表面,产生零位错的晶体.(4)放肩生长:长完细颈之后,需降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小.(5)等径生长:长完细颈和肩部之后,借着温度和拉速的不断调整,可使晶棒直径维持在±2mm之间,这段直径固定的部分即称为等径部分.单晶硅片取自于等径部分.(6)尾部生长:在长完等径部分之后,如果立刻将晶棒与液面分开,那么效应力将使得晶棒出现位错与滑移线.于是为了避免此问题的发生,必须将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开.这一过程称之为尾部生长.长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期.。
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13、直拉单晶炉尽管型式不同，但总的来说主要由炉体、电器部份、热系统、水冷系统、真空系统、氩气装置六大部份组成。
14、装料时检查石英坩埚，需满足以下质量要求：厚薄均匀一致、内壁光光滑无封闭气泡、无黑点、内外层无裂痕、直径与圆度符合尺寸要求、重量合格。
单晶拉晶理论培训资料
1、利用旋转的籽晶从坩埚的熔体中提拉制备出单晶的方法称为直拉法，简称CZ法，由切克劳斯基1918年发明。
2、晶体生长过程中主要通过辐射、对流、热传导三种方式进行热量输送。
3、单晶炉真空的三个指标是真空度、抽速、泄漏率（压升率）。
4、通常我们所指的单晶硅五大参数为电阻率、非平衡少数载流子寿命（少子寿命）、型号、晶向、位错密度。
9、硅的元素符号为Si，固态密度2.33g/cm3，液态时的密度为2.53 g/cm3。熔点为1420℃，沸点为2355℃。
10、有四条对称棱线的硅单晶为〈100〉晶向，有三条对称棱线的硅单晶为〈111〉晶向。籽晶是生长单晶的种子，也叫晶种。
11、用不同晶向的籽晶做晶种，会获得不同晶向的单晶。
6、重金属与碱金属是影响少子寿命的两大主要因素。
7、拉制一定型号和电阻率的硅单晶，要选用适当的掺杂剂。五族元素常用作单晶硅的N型掺杂剂，主要有磷、砷、锑。三族元素常用作单晶硅的P型掺掺剂，主要有硼、铝、镓。
8、所谓母合金就是杂质元素与硅的合金。常用的母合金有硅磷和硅硼两种，采用母合金作掺杂剂是为了使掺杂量更容易控制、更准确。