单晶硅直拉炉随动比计算表
直拉硅单晶生长工艺流程与原理
培训内容
一、直拉法单晶硅生长环境
二、直拉式单晶炉基本结构 三、直拉法单晶硅生长工艺步骤
一、直拉硅单晶的生长环境
高温环境的形成
1、硅的熔点1420℃左右； 2、主炉室内安装石墨加热器和保温材料（热场），低压大电流流过加热
器产生高温，热量通过辐射加热石墨坩埚，由石墨坩埚加热石英坩埚和
多晶硅料，达到熔化和结晶所需的温度。调节加热器功率以控制熔体温 度；
单晶炉的真空度及真空的泄漏率对单晶硅生长 至关重要！
直拉单晶炉内部的气氛环境特征
1、用高纯氩气保护（99.999%）； 2、带走氧气等泄露进炉内的杂质，并带走熔液表面蒸发 的SiO（流动性）； 3、顶上充入，用真空泵从炉底抽气抽空管道上设置电动 蝶阀以实现炉内压力的闭环控制（保护性气体的流 向）； 4、气体进入真空泵之前经过过滤罐将杂质粉尘分离，减 少对泵油的污染（过滤罐的作用）； 顺畅气流流动对单晶硅生长非常重要！
直拉单晶炉热系统及气氛流动示意图第五级单晶炉对外界环境的要求第五级直拉单晶炉上轴软轴对环境的要求直拉单晶炉软轴长度约45m直径25mm在炉子顶上有一个旋转的缆车机构提拉头拉晶时不停旋转并缓慢的卷动钢缆提升单晶棒
直拉式单晶炉培训
（直拉法晶体硅生长流程与原理）
技术工艺部 报告人：丁永生 日期：2011.10.21
3、保温结构用于构成下热上冷的温度梯度，以
直拉单晶指导
第一章熟悉半导体硅材料的基础理论与工艺
一. 熟悉半导体硅材料的基础知识：
半导体基础知识：
○1电阻率:电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10－4—10P欧姆/㎝之间，温度升高时电阻率指数则减小。
○2半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体两大类。化合物半导体包括Ⅲ—Ⅴ族化合物(如:砷化镓、磷化镓等)。Ⅱ—Ⅵ(二价至六价)族化合物(硫化镉、硫化锌等)，氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物)以及由Ⅲ—Ⅴ价族化合物和Ⅱ—Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)
○3除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。不含杂质且无晶格缺陷的半导体统称为本征半导体。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率比较大，实际应用不多。
○4半导体的杂质:半导体中的杂质对电阻率的影响特别大。半导体中掺入微量杂质时，例如四价元素锗或硅晶体中掺入五价元素磷、砷、锑等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的锗(或硅)原子形成共价结合，多余的一个电子被束缚于杂质原子附近，很易激发到导带成为电子载流子。这种能提供电子载流子的杂质称为施主杂质。
○5在锗或硅晶体中掺入三价元素硼、铝、镓等杂质原子时，杂质原子与周围的四个锗(或硅)原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，而形成一个空穴载流子。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，有价带中形成一个载流子所需能量比本征半导体情形小得多，半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发都会使自由载子数增加而导致电阻率减小。半导体热敏电阻元件和光敏电阻元件就是根据此原理制成的。
直拉单晶炉 温度梯度与单晶生长 热场的调整
表示。
dr
(4)晶体生长时的温度梯度
单晶硅生长时，热场中存在固体、熔体两种形态。
温度梯度也有两种：
晶体中的纵向温度梯度
dT dy
S
和径向温度梯度
dT dr
。
S
熔体中的纵向温度梯度
dT dy
和径向温度梯度
L
dT dr
。
L
Baidu Nhomakorabea
这是两种完全不同的温度分布，但是最能影响结晶状
硅单晶各晶面之间的间距是不同的，各晶面 上的原子密度也不同。我们知道，（100）的面 间距小于（110）的面间距，（111）的面间距最 大；所以，（100）的面密度小于（110）的面密 度，（111）的面密度最大。因此，直拉法生长 单晶硅的热场，沿[111]晶向生长的纵向温度梯 度大于沿[110]晶向生长的纵向温度梯度，沿 [100]晶向生长的纵向温度梯度最小。
(2)温度梯度的概念 为了描述热场中不同点的温度分布及分布状态， 下面给大家介绍一个“温度梯度”这个概念。 温度梯度是指热场中某点A的温度指向周围邻近某 点B的温度的变化率。也即单位距离内温度的变化 率。
如下图所示，A点到B点的温度变化为T1-T2 ，距 离变化为r1-r2 。那么A点到B点的温度梯度是：
总之，对于某种确定参数的单晶，合 适的热场条件只能根据单晶参数的要求， 作出初步判断，具体较佳热场形式只有通 过实验才能确定。
直拉单晶硅的制备工艺
直拉单晶硅的制备工艺
内容提要：单晶硅根据硅生长方向的不同分为区熔单晶硅，外延单晶硅和直拉单晶硅。直拉单晶硅的制备工艺一般包括多晶硅的装料和熔化，种晶，缩颈，放肩，等径和收尾。目前，单晶硅的直拉生长法已经是单晶硅制备的主要技术，也是太阳电池用单晶硅的主要制备方法。关键词：直拉单晶硅，制备工艺
一，直拉单晶硅的相关知识
硅单晶是一种半导体材料。直拉单晶硅工艺学是研究用直拉方法获得硅单晶的一门科学，它研究的主要内容：硅单晶生长的一般原理，直拉硅单晶生长工艺过程，改善直拉硅单晶性能的工艺方法。
直拉单晶硅工艺学象其他科学一样，随着社会的需要和生产的发展逐渐发展起来。十九世纪，人们发现某些矿物，如硫化锌、氧化铜具有单向导电性能，并用它做成整流器件，显示出独特的优点，使半导体材料得到初步应用。后来，人们经过深入研究，制造出多种半导体材料。1918年，切克劳斯基（J Czochralski）发表了用直拉法从熔体中生长单晶的论文，为用直拉法生长半导体材料奠定了理论基础，从此，直拉法飞速发展，成为从熔体中获得单晶一种常用的重要方法。目前一些重要的半导体材料，如硅单晶，锗单晶，红宝石等大部分是用直拉法生长的。直拉锗单晶首先登上大规模工业生产的舞台，它工艺简单，生产效率高，成本低，发展迅速；但是，锗单晶有不可克服的缺点：热稳定性差，电学性能较低，原料来源少，应用和生产都受到一定限制。六十年代，人们发展了半导体材料硅单晶，它一登上半
导体材料舞台，就显示了独特优点：硬度大，电学热稳定性好，能在较高和较低温度下稳定工作，原料来源丰富。地球上25.8%是硅，是地球上锗的四万倍，真是取之不尽，用之不竭。因此，硅单晶制备工艺发展非常迅速，产量成倍增加，1964 年所有资本主义国家生产的单为晶硅50-60 吨，70年为300-350 吨，76年就达到1200吨。其中60%以上是用直拉法生产的。
直拉硅单晶的氧和碳
直拉硅单晶的氧和碳
直拉硅单晶中的氧和碳是一类很重要的杂质，氧和碳在直拉单晶中，可能形成微沉淀，可能在微沉淀基础上形成微缺陷，严重影响单晶质量，影响大规模集成电路性能和制造。
氧原子在硅单晶中大部以间隙原子状态存在，成Si-O-Si状态或SiO
2和SiO
4
状态，熔点
时，氧在固态硅的溶解度为(2.75±0.15)×1018/cm3，在熔硅中的溶解度为（2.20±0.15)×
1018/cm3。直拉硅单晶的氧主要来源于多晶硅，它的含氧量一般为1016/cm3~1017/cm3数量级，而直拉单晶硅中的氧含量一般在6×1017/cm3~2×1018/cm3，可见，单晶生长过程中有大量的氧进入。
石英坩埚对硅单晶的氧沾污非常严重，在1420℃以上高温下，硅熔体和石英坩埚进行化学反应：
Si(熔体)+SiO
2
(固体)=2SiO
反应结果，石英坩埚上生成一层固体一氧化硅，并不断溶解于熔硅中，生成一氧化硅气体也会溶解于熔硅，使熔硅氧浓度增高。
氩气氛下拉晶时，氩气中的氧会以不同形成溶入熔硅中，使硅单晶氧浓度增高。
直拉硅单晶一般单晶并没有部氧浓度高，尾部氧浓度低，单晶新面中心氧浓度高，边缘氧浓度低。硅单晶的这种氧浓度分布既受坩埚污染影响，也受拉晶时氧蒸发和氧分凝效应影响。坩埚中熔硅虽然离坩埚壁越近氧浓度越高，但在拉晶过程中，被单晶覆盖的熔硅氧不能蒸发，其余部分氧蒸发较快，在熔硅对流作用下，形成单晶中氧含量边缘高中心低的现象。氧在硅中的平衡分凝系数一般认为是1.25，这很容易解释硅单晶头部含氧高尾部含氧低的事实。但是，从硅氧二元相图看，氧在硅中的平衡分凝系数应该小于1，这和一般认为氧在硅中平衡分凝系数等于1.25相矛盾。氧在单晶中分布呈并没有部高尾部低现象可以这样解释：
简述直拉法制备单晶硅棒的工艺流程
简述直拉法制备单晶硅棒的工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！
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硅的直拉法单晶生长
直拉法单晶硅生长：凝固结晶的驱动力
在熔体长成晶体的过程中(Melt Growth)，藉由 熔体温度下降，将产生由液态转换成固态的相变 化(Phase Transformation)。这要从热力学观点 来解释。对于发生在等温等压的相变化，不同相 之间的相对稳定性，可有自由能G来决定。
G=H—TS
直拉法是运用熔体的冷凝结晶驱动原理， 在固液界面处，藉由熔体温度下降，将 产生由液态转换成固态的相变化。当前 国际上供应单晶硅生长设备的主要著名 厂商是美国KAYEX公司和德国CGS公司。 这两个公司能供应生长不同直径的单晶 硅生长设备，尤其是生长直径大于 200ram的单晶硅生长设备系统。
为了生长质量合格(硅单晶电阻率、氧含量及氧浓度分 布、碳含量、金属杂质含量、缺陷等)的单晶硅棒，在 采用直拉法生长时，必须考虑以下问题。首先是根据技 术要求，选择使用合适的单晶生长设备；其次是要掌握 一整套单晶硅的制备工艺、技术，包括： (1)单晶硅系 统内的热场设计，确保晶体生长有合理稳定的温度梯度； (2)单晶硅生长系统内的氩气气体系统设计； (3)单晶
• 直拉法的基本过程:
• 1. 引晶：通过电阻加热，将装在坩埚中的 多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度， 将籽晶浸入熔体，然后以石英一定速度向上 提拉籽晶并同时旋转引出晶体； 2. 缩颈：生长一定长度的缩小的细长颈的 晶体，以防止籽晶中的位错延伸到晶体中； 3. 放肩：将晶体控制到所需直径； 4 等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制 晶体等径生长到所需长度； 5. 收尾：直径逐渐缩小，离开熔体； 6. 降温：降级温度，取出晶体，待后续加 工。
直拉单晶硅工艺技术
图1.11 金刚石晶胞
1.4晶面和晶向
晶面（Faces)，即在晶体学中，通过晶体中原子中心的平 面。晶面实质上就是晶格的最外层面网。
1.12晶体的几种晶面
同一个格点可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了 一个方向，称为晶向。
图1.13 立方晶系中的几个晶面及晶向
1.5晶体的熔化和凝固
晶体的分类： 1.离子晶体 2.分子晶体 3.原子晶体 4.金属晶体
图1.14晶体加热或冷却的理想曲线
1.6结晶过程的宏观特征
1.15冷却曲线
1.7晶核的形成
熔体里存在晶胚，晶胚长到一定的尺寸时，形成晶核。 过冷度越大，临界半径越小。非自发成核要容易多了。
1.8二维晶核的形成
一定数量的液体原子同时落在平滑界面上的临近位置，形 成一个具有单原子厚度并有一定宽度的平面原子集团。
各种不同温度梯度及晶体生长情况
晶体生长过程中固液界面梯度变化情况
8
非晶体，原子、分子没有周期性排列结构，没有固定熔点， 各向同性。
图1.8 玻璃点阵结构图
1.2单晶与多晶 单晶体是原子排列规律相同，晶格位相一致的晶体。 多晶体是由很多排列方式相同但位向不一致的小晶粒组成。
图1.9 单晶硅
1.3空间点阵和晶胞
图1.10为石墨、金刚石空间点阵
空间点阵，成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空 间中形成有规律的某种对称排列，如果我们用点来代表组 成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵。点阵 中的各个点，称为阵点。
直拉法单晶炉随动式加热器设计
第５０卷第２期２０２１年２月人 工 晶 体 学 报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＶｏｌ．５０ Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０２１
直拉法单晶炉随动式加热器设计
张西亚１，高德东１，王 珊１，郭 冰１，宋生宏２
（１．青海大学机械工程学院，西宁 ８１００１６；２．阳光能源（青海）有限公司，西宁 ８１００００）
摘要：单晶炉是一种在以高纯氩气为主的惰性气体环境中，用石墨热场加热，将多晶硅材料加以熔化，用直拉法生长单晶硅的设备，在太阳能单晶硅拉制的过程中，如何提高拉晶的速度和质量以及降低设备的能耗一直是单晶硅厂家永恒的追求。本文从机械结构的角度分析了坩埚上升在单晶炉拉晶过程中所造成的拉晶速度下降和额外能耗问题，在此问题的基础上提出了一种加热器随坩埚在拉晶过程中上升的单晶炉结构优化方法，并通过有限元仿真对单晶炉优化前后晶体和熔体的热场以及拉晶过程中加热器功率进行分析。结果表明，改进后的单晶炉不仅可以提高拉晶过程的稳定性和拉晶速度，从而进一步提高单晶炉的拉晶质量和产量，而且还能有效降低单晶炉拉晶的能耗。
关键词：单晶炉；加热器优化；高效热场；单晶硅生长；热场模拟
中图分类号：Ｏ７８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００ ９８５Ｘ（２０２１）０２ ０３６１ ０７
ＤｅｓｉｇｎｏｆＦｏｌｌｏｗ ＵｐＨｅａｔｅｒｆｏｒＣｚｏｃｈｒａｌｓｋｉＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌＦｕｒｎａｃｅ
ＺＨＡＮＧＸｉｙａ１，ＧＡＯＤｅｄｏｎｇ１，ＷＡＮＧＳｈａｎ１，ＧＵＯＢｉｎｇ１，ＳＯＮＧＳｈｅｎｇｈｏｎｇ
２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ８１００１６，Ｃｈｉｎａ；
简述直拉单晶硅工艺流程及各步骤注意事项
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直拉单晶炉设备简介结构课件
1961年, 在中国科学院半导 体物理所林兰英院士的亲自 指导下, 北京机械学院工厂 （西安理工大学工厂的前身） 的技术人员与半导体物理所 的技术人员共同研制出了我 国第一台人工晶体生长设备, TDK-36型单晶炉, 并且成功 拉制出了我国第一根无位错 的硅单晶, 单晶质量接近当 时的国际先进水平。
直拉单晶硅工艺技术
1
第二章 直拉单晶炉
直拉单晶炉是用于直拉法单晶生长的设备。 炉子分两部分组成: 机械部分和电控系统。 炉体为一带水套的不锈钢炉室，其内装有由石
墨加热器和石墨保温套构成的热场。 籽晶轴和坩埚轴分别从炉室顶部和底部插入炉
内，两轴具有转动和升降的机械传动系统。 下轴顶端装有石英坩埚，埚内可装入多晶硅料
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wenku.baidu.com
生产基地位于宁夏国家 级工业开发区石嘴山市, 生 产车间包括金属加工车间、 产品总装调试车间、硅单晶 炉、铸锭炉试机车间、电气 组立车间以及石英坩埚生产 线车间。主要的检验、检漏 设备从德国引进。加工设备 有数控加工中心, 龙门刨床, 龙门铣床, 立车, 镗床, 油压 机, 抛光机及各种通用机床 加工, 焊接设备有自动氩弧 焊机, 埋弧焊机等。
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20世界80年代后期, 我国半导体材料工业迅速 发展, 国内半导体材料制造厂家大量引进美国 KAYEX CG3000型软轴提拉单晶炉。为满足我国半 导体材料工业不断发展的需要, 1988年西安理工大学 工厂承担了国家七五科技攻关项目, 研制成功了TDR －62系列软轴单晶炉
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；
直拉单晶硅工艺技术
直拉单晶硅工艺技术
直拉单晶硅工艺技术是一种生产单晶硅材料的工艺方法，它能够高效地制备高纯度、高质量的单晶硅。在电子、光伏等领域有着广泛的应用。下面我将介绍一下直拉单晶硅工艺技术的基本原理和步骤。
直拉单晶硅工艺技术基本原理是利用熔融态下的硅液形成的“剪切层”和拉伸过程中形成的“湍流鞍点”来减小晶体发生成核的机会，实现快速生长大尺寸单晶硅。
直拉单晶硅工艺技术的步骤如下：
1、硅原料准备：选择高纯度的硅原料，通常采用电石炉法或氯气法制备。
2、硅液制备：将硅原料放入特殊的熔化炉中，在高温下将硅原料熔化成液态硅。
3、净化处理：通过添加掺杂剂和进行化学处理等方式，对硅液进行净化，去除杂质和不纯物质。
4、晶体成核：将净化后的硅液脱氧，并添加少量的晶种，形成晶体的初步成核。
5、晶体生长：将晶种固定在拉伸机上，通过控制温度和拉拔速度，使晶体逐渐生长。
6、晶体拉伸：在晶体生长过程中，通过拉伸机的拉拔和旋转，将晶体朝着一个方向上不断拉长，直到达到目标长度。
7、光洁处理：将拉伸后的晶体进行光洁处理，使其表面变得
光滑。
8、切割整理：将拉伸后的晶体切割成适当大小的小晶体，用
于制造半导体晶体管等器件。
直拉单晶硅工艺技术的优点在于能够生长大尺寸的单晶硅，提高了生产效率和晶体质量。同时，它还具有晶体控制性好、成本低等特点，为单晶硅领域的发展提供了重要的技术支持。
然而，直拉单晶硅工艺技术也存在一些问题。首先，大尺寸单晶的生产周期较长，需要耗费大量的能源和物资。其次，工艺要求严格，操作技术要求高，一旦出现操作失误，就会导致晶体质量下降。
第九章-单晶硅制备-直拉法
➢ 引晶的主要作用是为了消除 位错。全自动单晶炉采用自动 引晶。如果特殊情况需要手动 引晶，则要求：细晶长度大于 150mm，直径4mm左右，拉 速2-5mm/min
1、CZ基本原理
➢ 在熔化的硅熔液中 插入有一定晶向的籽晶， 通过引细晶消除原生位 错，利用结晶前沿的过 冷度驱动硅原子按顺序 排列在固液界面的硅固 体上，形成单晶。
固液界面过冷度
2 CZ基本工艺
CZ过程需要惰性气体保护！ 现有的CZ都采用氩气气氛减压拉晶。
利用通入惰性气体氩气，结合真空泵的 抽气，形成一个减压气氛下的氩气流动。 氩气流带走高温熔融硅挥发的氧化物， 以防止氧化物颗粒掉进硅熔液，进而运 动到固液界面，破坏单晶原子排列的一 致性。
安装热场
装料
化料
收尾
等径
转肩
放肩
引晶
稳定
直拉生长工艺
（1）原料的准备 还炉中取出的多晶硅，经破碎成块状，用HF和HNO3的混
合溶液进行腐蚀，再用纯净水进行清洗，直到中性，烘干 后备用。HF浓度40%，HNO3浓度为68%。一般HNO3： HF=5：1(体积比)。最后再作适当调整。反应式
直拉法单晶硅工艺过程和技术改进
直拉法单晶硅工艺过程和技术改良
直拉法单晶硅工艺过程和技术改良
直拉法单晶硅工艺过程
－引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度，将籽晶浸入熔体，然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体；
－缩颈：生长一定长度的缩小的细长颈的晶体，以防止籽晶中的位错延伸到晶体中；
－放肩：将晶体控制到所需直径；
－等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长到所需长度；－收尾：直径逐渐缩小，离开熔体；
－降温：降底温度，取出晶体，待后续加工
直拉法－几个根本问题最大生长速度
晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。提高晶体中的温度梯度，可以提高晶体生长速度；但温度梯度太大，将在晶体中产生较大的热应力，会导致位错等晶体缺陷的形成，甚至会使晶体产生裂纹。为了降低位错密度，晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。
熔体中的对流
相互相反旋转的晶体〔顺时针〕和坩埚所产生的强制对流是由离心力和向心力、最终由熔体外表张力梯度所驱动的。所生长的晶体的直径越大〔坩锅越大〕，对流就越强烈，会造成熔体中温度波动和晶体局部回熔，从而导致晶体中的杂质分布不均匀等。实际生产中，晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，晶体和坩锅彼此的相互反向运动导致熔体中心区与外围区发生相对运动，有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域，有利于晶体稳定生长。
生长界面形状〔固液界面〕
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
直拉法单晶硅工艺过程和技术改进
直拉法单晶硅工艺过程和技术改进
直拉法单晶硅工艺过程
－引晶：通过电阻加热，将装在石英坩埚中的多晶硅熔化，并保持略高于硅熔点的温度，将籽晶浸入熔体，然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体；
－缩颈：生长一定长度的缩小的细长颈的晶体，以防止籽晶中的位错延伸到晶体中；
－放肩：将晶体控制到所需直径；
－等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长到所需长度；
－收尾：直径逐渐缩小，离开熔体；
－降温：降底温度，取出晶体，待后续加工
直拉法－几个基本问题
最大生长速度
晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯度、晶体的热导率、晶体密度等有关。提高晶体中的温度梯度，可以提高晶体生长速度；但温度梯度太大，将在晶体中产生较大的热应力，会导致位错等晶体缺陷的形成，甚至会使晶体产生裂纹。为了降低位错密度，晶体实际生长速度往往低于最大生长速度。
熔体中的对流
相互相反旋转的晶体（顺时针）和坩埚所产生的强制对流是由离心力和向心力、最终由熔体表面张力梯度所驱动的。所生长的晶体的直径越大（坩锅越大），对流就越强烈，会造成熔体中温度波动和晶体局部回熔，从而导致晶体中的杂质分布不均匀等。实际生产中，晶体的转动速度一般比坩锅快1-3倍，晶体和坩锅彼此的相互反向运动导致熔体中心区与外围区发生相对运动，有利于在固液界面下方形成一个相对稳定的区域，有利于晶体稳定生长。
生长界面形状（固液界面）
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。