拉晶工艺的相关知识重点
拉晶工艺与单晶炉操作注意事项
其他注 意事项
充氩气熔料:若打开的氩气流量值比较大时，要 采用分布递增的方法增大氩气流量，停止时则 要分步递减，这样做可以使氩气流量计不会因 为流量突然变化太大，而发生零点偏移。
放肩:若等径起始阶段直径生长不稳定，可以尝试手动 拉晶。待直径稳定后，再切换到自动。 若此时晶棒直径的实际值与目标值有偏差，可以通过 多次设定接近目标值的方法来达到目标直径。
电阻率
氧,碳含量
少子寿命
二 晶体生长工艺
引晶
熔体温度稳定后，降下籽晶至离液面 3～5mm距离，预热粒晶以减少籽晶与 熔体的温度差，从而减少产生的热应力 减少位错的产生.
在合适的温度下，界面处会逐渐产生 光圈;
温度过高会使籽晶熔断，
温度过低，将不会出现弯月面光环。
一般根据弯月面光环的宽度及明亮程 度来判断熔体0000Pa,关闭功率, 关闭埚转
检查真空管道是否发红过热,若真空管道发热, 应立刻用工具将冷却水管隔开,并用灭火器对
管道进行喷射降温
坩埚,防止熔硅凝固时胀坏加热器和托碗.
重大事故处理方法
停水
关闭加热功率,降低熔料埚位,关闭埚转
当外围机修检查是冷却水泵跳闸,造成水压 下降,应该立即启用应急水,进行抢修
若是炉内应管道堵塞无冷却水,温度升高很快, 只有停炉,千万不能突然通水,因为水遇高温 后立刻汽化,体积膨胀可能造成爆炸
重大事故处理方法
其次,有一定的过冷度 (熔态温度低于熔点的度)
只有在一定的过冷度下，晶核才 会自行长大.一般过冷度越大,晶核
容易长大,结晶就更容易
多晶转化为单晶的条件:
① 在熔体中加入一个晶核,也就是籽晶.
② 控制一定的过冷温度，此过冷度只允许所加入的唯一晶核长大,并不再产 生新的晶核
拉晶工艺及操作规程课件
拉晶工艺及操作规程
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4.充氩气
真空度低于6.0Pa,方可打开氩气阀，打开副室氩气 阀门V2使炉内压强保持在1200～1600Pa之间。
通氩气的压力为0.15MPa ，当炉压达到规定要求 后，准备加热。
按要求做好记录。
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5.化料
化料功率的选择
打开加热开关，用一个小时的时间，均匀的分四次将功 率加到最高功率85～90kw，具体操作：调节加热功率 值，一般为30、50、70、85左右。在料全部熔完之前 ，还剩余少量小料块时，应适当降低功率，以防止跳料。 升温过程一定按照上述过程，加热速度不宜太快，否则易 造成石英坩埚炸裂。
• 摆放好取晶框后，快速降下晶体，严禁使晶体接触到
取晶框（会导致上轴钢丝绳因跳槽而损坏），剪断细
颈后逐步释放重锤，控制好重锤的旋转和晃动，防止
钢丝绳跳槽或籽晶磕碰损伤，此过程中注意个人安全
防护。将取出的晶棒放置到规定地方冷却。
拉晶工艺及操作规程
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检查钢丝绳、籽晶、取出热系统部件
• 检查钢丝绳是否完好可用，若有变硬、毛刺或其 它损坏情况，则应请维修人员去除老化、损坏部 分，或更换新钢丝绳。
判断漏料的迹象除了出现熔液的时间、熔液的高 度位置外，还有一个参考现象是观察加热电流是 否稳定，因为漏料会造成短路打火。
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挂边的处理
应该在坩埚中心的料未化完时，就将挂边处理掉。因 此，当料刚刚全部垮下时，就要注意观察有无挂边的可能 。如果有，正确的处理顺序是：先用较高的埚位，将支撑 住挂边的处于坩埚中心的料块熔垮，使之与挂边料脱离， 再将埚位降到较低的位置，使挂边料块处于加热器纵向的 中心位置（即高温区），进行烘烤。在处理挂边的过程中 ，功率要适当地升高。
拉晶中的注意事项
拉晶中的注意事项一取晶棒1取晶棒之前一定要对单晶炉进行热检并做好记录(热检的泄露率一般情况下要比加热前低）。
2充氩气开炉时要控制其流量，防止流量过大时晶棒晃动。
3使晶棒完全进入副室，盖住隔离阀后方可上升副室（有时由于晶棒太长，籽晶已达硬限位时，晶棒还未完全进入副室，我们应该先不要上升晶棒，应先提升副室，等副室达上限位时才提升晶棒）。
这样做的目的是防止机械震动引起掉棒砸坏热系统4副室达上限位时将挡板移至副室正下方，在移动副室往左旋转的过程中一定注意不要让晶棒碰到副室内壁（最好戴上高温手套扶住晶棒的尾部）。
5下降晶体使晶棒准确无误的进入取晶器中(禁止打自动下降籽晶)，防止晶棒碰铁之类的物体(由于热应力使晶体内部产生内裂，从而在切片过程中出现裂纹，崩边，碎片等)。
当下降籽晶使籽晶绳承受力达一定值时停止下降，一个人扶住取晶器，一个人戴上高温手套扶住晶棒，一个人左手抓住重锤，右手拿籽晶钳往细颈处最细的地方剪断（应垂直于细颈处平行剪断，即呈现90度夹角）。
6将晶棒移至规定区域自然冷却，一定不要放在空调，风扇，风机，经常开门和窗等通风处。
7下降籽晶绳检查其是否有毛刺，褶痕等（一有问题应立即更换籽晶绳，对于留在副室内的籽晶绳应用手电去照）。
二拆炉准备好拆炉所需工具，按正确的方法依次取出石墨件，防止人被烫伤与石墨件的损坏（缺角，摔坏等）。
三清炉1仔细检查石墨件有无裂纹等（尤其是加热器，连杆，托盘，石墨坩埚和导流筒），对照石墨器件跟踪单查看各部件的使用寿命，确定某些部件是否需要更换。
2做好小清炉记录，达到工艺要求规定多少炉需要大清时方便计算总共进行了多少次小清，是否达到大清要求（换油也是如此）。
3清扫大罐时一定要做到定炉定罐的清扫，切记不要打开旁边单晶炉的大罐。
4当达到工艺要求需要大清炉时，在清扫坩埚轴处的波纹管时，一定要将‘O’型密封圈完全放入槽内，否则在紧固螺丝时会压断‘O’型密封圈。
5抽气管道一定要清扫干净，使其下一炉排气通畅，否则排气不畅使单晶很难拉制，甚至只有作停炉处理（因管道堵塞没法排气，使二氧化硅在炉内聚集，使观察窗与CCD窗口越来越模糊，直至看不清）。
拉晶工艺的相关知识重点
招专业人才上一览英才拉晶工艺的相关知识一、与杂质有关的几个概念杂质来源：杂质类型施主杂质受主杂质电中性杂质杂质位置：杂质能级浅能级杂质深能级杂质深能级杂质金在锗中的能级及杂质补偿（1）当锗中有N型浅施主杂质时（2）当锗中有P型浅受主杂质时二、掺杂剂的选择1、电学性质：原子半径、核外电子结构尽量选择与锗、硅原子半径近似的杂质元素作为掺杂剂，以保证晶体生长的完整性N型掺杂：V族P型掺杂：III族2、物理化学性质：固溶度、蒸发系数、分凝系数、扩散系数杂质原子半径越大，特征原子构型与锗、硅的越不同，它们在锗、硅中的固溶度越小。
III，V族在锗，硅中固溶度大，快蒸发杂质的掺杂不宜在真空而应在保护性气氛下进行，采用投杂法分凝系数远离 1 的杂质难于进行重掺杂。
三、根据杂质在晶体中的扩散系数选择在高温工艺中，如扩散、外延，掺杂元素的扩散系数小一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！招专业人才上一览英才些好快扩散杂质：H，Li, Na, Cu, Fe, K, Au, He, Ag, 慢扩散杂质：Al,P,B,Ga, Tl, Sb，As四、常用掺杂剂Si N型：P P型：BGe N型：Sb P型：Ga掺杂办法：共熔投杂（体单晶生长中）热扩散掺杂、离子注入掺杂（平面工艺中）、中子嬗变掺杂五、掺杂量的计算（轻掺杂时）1、只考虑杂质分凝时的掺杂计算2、采用母合金投入计算母合金用量3、母合金中杂质浓度Cm的求法4、考虑坩埚污染及蒸发的掺杂计算5、实际拉制P型硅及N型硅的掺杂计算六、纵向电阻率均匀性的控制影响因素：分凝、蒸发、坩埚污染变速拉晶：从分凝作用考虑、从蒸发作用考虑稀释溶质：双坩埚及连续送料CZ 技术七、径向电阻率均匀性的控制影响因素：固液界面的平坦度、小平面效应一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！招专业人才上一览英才固液界面的影响：生长速率不变时，生长过程中固液界面的变化小平面效应：弯曲的固液界面，界面各处过冷度不同沿<111>方向生长时不同固液界面小平面出现的位置调平固液界面的方法：调整生长热系统，使径向温度梯度变小；调节拉晶参数：凸界面，增加拉速；凹界面，降低拉速调整晶体或坩埚的转速：增大晶转：使凸变凹增大埚转：使凹变凸。
拉晶工艺技术
拉晶工艺技术拉晶工艺技术，又称为拉延或拉拔工艺技术，是一种常用于金属加工和制造的方法。
它是通过对材料施加拉力，使其发生塑性变形，改变材料的形状和尺寸，从而得到所需要的产品。
这种工艺技术广泛应用于铝、铜、钢等金属材料的加工中。
拉晶工艺技术的基本原理是利用拉拔力作用于材料上，使材料发生塑性变形。
在拉拔过程中，材料首先经过拉拔机的进料装置，进入拉拔机的工作区域。
然后，通过拉拔机内部的拉拔辊，施加拉力于材料上。
拉力的大小取决于产品的尺寸要求和材料的性质。
材料在拉力的作用下，逐渐拉长，形成所需的形状和尺寸。
最后，完成拉晶过程后，产品经过切割或修整等工艺，得到最终的产品。
拉晶工艺技术有许多优点。
首先，通过拉晶工艺技术可以制造出各种形状和尺寸的产品，包括管材、线材、棒材等。
其次，这种工艺技术不仅可以加工常规的金属材料，还可以加工一些非常规的材料，如合金、高温材料等。
再次，拉晶工艺技术具有高效率和高精度的特点。
相对于其他加工方法，拉晶工艺技术可以在短时间内完成大批量的产品加工，并且保持产品的高精度和一致性。
此外，拉晶工艺技术还可以改变材料的物理性质，如提高材料的强度、硬度和韧性等。
然而，拉晶工艺技术也存在一些挑战和难点。
首先，拉晶工艺技术对设备和工艺的要求较高。
生产拉晶设备需要具备高精度和高稳定性，以确保产品的质量和一致性。
其次，工艺参数的选择和控制是关键。
拉晶过程中，拉力、速度、温度等参数的合理选择和控制，对产品的质量和性能有着重要的影响。
最后，由于拉晶过程中材料发生塑性变形，易产生一些缺陷，如表面裂纹、变形疵点等。
这些问题需要通过工艺改进和材料控制来解决。
总的来说，拉晶工艺技术是一种重要的金属加工技术，具有广泛的应用前景。
通过不断的技术改进和创新，相信拉晶工艺技术能够为各行各业的产品加工提供更好的解决方案，并在推动工业发展和提高产品质量方面发挥积极的作用。
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。
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。
拉晶工序基础知识 Word 文档
一、填空题1.主泵的尾气管道要有较强的吸力，保证尾气排放顺畅。
检验方法：管道口能够吸住Φ100mm×5mm的纸板。
2、原料尺寸定义：颗粒料：线度尺寸≤5mm 小块料：5＜线度尺寸≤30mm中小块料：30＜线度尺寸≤60mm 大块料：60＜线度尺寸≤120mm3.低压挥发时将埚位放置在引晶埚位以下20~30mm，埚转设定为2转，功率设定到熔接功率，退出压力控制闭环，将节流阀开度调节到100%，逐步降低压气流量，使主室炉压到2~3Torr。
挥发时间：1小时。
4. 放肩时随时观察放肩情况，有放飞迹象时，可少量提高放肩拉速，拉速范围控制在0.4～0.7mm/min之间，且拉速提升之后不能再降低。
禁止改动埚转，必要时可少量升高热场温度：每次1到2个SP，两次之间的时间间隔不小于5分钟，总量不超过5个SP。
5. 拆炉后注意将主炉筒降到距离地面200-300mm处。
6. 拆炉后如果晶体总长大于副室可容纳长度，将取晶框放置在电动叉车上，下降至取晶位置。
7.上轴的预热要求：提渣、引晶、掺杂、提小头操作等，各种上轴下降操作，须分段预热，以细颈下端为标准。
先降至热屏上平口，预热10分钟左右。
再从热屏上口降至引晶液面以上约10mm处预热10分钟左右。
然后开始相应操作。
8. 生成新生籽晶：第一次熔接引晶时，在原有籽晶的基础上，采用引晶的方式，将其加长50-80mm，保证冒出石墨夹头外的新生籽晶加原籽晶的长度在120-160mm，且在操作时要求熔接良好，引成单晶，直径8-12mm。
9. 如果新生籽晶在熔接时被损耗，需要重新操作“生成”。
在生成新生籽晶和引晶时要防止其直径大于原籽晶直径，避免籽晶无法取出。
二、简答题1. 剪渣盖步骤：1.打开副室小门，对于无副室小门炉型，渣盖要与副室同步转出。
2.将渣盖下降到离副室炉筒下沿100mm左右。
用钳子距渣盖粘接处以上10mm左右细颈最细处剪断，防止烫伤。
3.上升籽晶，使籽晶下端升到副室下沿以上100mm左右，防止隔离阀磕断籽晶。
直拉硅单晶工艺简介讲课讲稿
单台炉局部断电
一、电源柜断电 现象：加热器没有功率（其他如氩气、埚转、晶转等正常） 处理方法：
1、将电源柜上控 调为内控
2、启动运行按钮
3、调节功率旋钮
1、通知当班电工检修。 2、若内控也无法启动加热器迅速通知当班 电工检修。若短时间无法修复，告知操作工 停炉。
直拉硅单晶工艺简介
等径
目的：保持设定的直径尺寸拉晶 • 转肩完成直径控制稳定后可进入等径状态，进入等径状态时，将
CCD监控摄像头调节到最佳状态及检查埚跟随动等各参数无误后投 入等径自动控制。 • 经常观察坩埚上升速度和晶升速度是否正确。埚升太快液面容易碰 到Байду номын сангаас流筒，晶升太快晶体容易变形。 • 拉晶过程中要求每隔15分钟对炉内巡视一次，确定有无异常，并每 一个小时做一次拉晶记录。
直拉硅单晶工艺简介
直拉硅单晶工艺简介
稳定
• 设定引晶所需温度及坩埚转速并进行稳定 • 根据光环情况确定温度稳定情况 • 反复几次试温找到最佳引颈温度并记录下来引颈功率等参数。
直拉硅单晶工艺简介
引晶
• 籽晶与熔体接触后，等1-2分钟有光环出现且棱线有逐渐变大趋势。其时温度 适合缩颈。
• 缩颈拉速最好控制在3-6mm/min之间，引颈直径控制在3mm左右，不宜过粗， 过细，尽量保持平滑。
单炉整体断电UPS供电
现象：1、报警灯闪烁与报警声。 2、加热器电源关闭。 3、操作界面显示正常 4、电源恢复后，报警停止。
处理方法：1、操作界面上的晶升，埚降。使晶棒脱离。 2、关闭氩气。保压 3、通知当班电工检修，若是总开关跳闸通知配电房 人员送闸，恢复供电。操作工恢复单晶炉的正常 操作。 4、无法短时间(30分钟）恢复供电，通知操作工停炉。
拉晶教程专题知识专业知识讲座
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
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
引上速度平均值
+ 设定值出力
图2 单晶直径控制和拉速控制程序模块
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State Key Lab of Silicon Materials
2.2 拉晶工艺过程
图3 拉晶基本流程
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State Key Lab of Silicon Materials
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
State Key Lab of Silicon Materials
• 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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直拉单晶培训
1、工艺原理 2、工艺过程 3、工艺设备 4、设备的操作与维修 5、工艺中出现的问题及解决措施
直拉单晶硅工艺原理
直拉单晶硅生长原理
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10mm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。
• 4）保证炉底护盘与电极之间间隙前后一致，否则可能造成打火。 • 每次拆装炉时，都需检查同心度，这样既可保证热场的对称性，又能避免短
路打火。
此处资料由李章松收集
设备的操作与维修
目的
为正确、规范地操作单晶炉，确保生产作业正常。
单晶炉操作工艺流程
作业准备→热态检漏→取单晶和籽晶→石墨件取 出冷却→真空过滤器清洗→真空泵油检查更换→ 石墨件清洗→单晶炉室清洗→石墨件安装→石英 坩埚安装→硅料安装→籽晶安装→抽空、检漏→ 充氩气、升功率、熔料→引晶、缩颈、放肩、转 肩→等径生长→收尾→降功率、停炉冷却
片所规定的直径规格大，通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。
• 平边或Ｖ型槽处理：指方位及指定加工，用以单晶硅棒上的特定结晶
方向平边或Ｖ型。
• 切片：指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶片。
• 倒角：指将切割成的晶片税利边修整成圆弧形，防止晶片边缘破裂及
晶格缺陷产生，增加磊晶层及光阻层的平坦度。
• 研磨：指通过研磨能除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层，有效
似。主要是在拉晶过程中需要关闭主、副炉室之间的翻 板阀取晶体或提渣时，必须用副炉室真空系统来对副炉 室进行抽真空。
• 拉晶过程中必要时应进行真空检漏。冷炉极限真空应达
拉晶工艺及操作规程(1)
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挂边的处理
应该在坩埚中心的料未化完时，就将挂边处理掉。因 此，当料刚刚全部垮下时，就要注意观察有无挂边的可能。 如果有，正确的处理顺序是：先用较高的埚位，将支撑住 挂边的处于坩埚中心的料块熔垮，使之与挂边料脱离，再 将埚位降到较低的位置，使挂边料块处于加热器纵向的中 心位置（即高温区），进行烘烤。在处理挂边的过程中， 功率要适当地升高。
• 检查石英坩埚无问题（破损、裂纹、气泡、黑点、色泽）后，将 坩埚放入三瓣石墨埚内，尽量装水平。装坩埚时要防止将坩埚外 壁的石英渣子带入埚内。
• 装完坩埚，须另换装料用的手套后，才能开始装料，佩戴一次性 手套后，不允许接触原料以外的东西，否则更换手套。在装料过 程中应检查硅料中是否有夹杂异物，表面是否被氧化，有无水迹 等。
d)在本工艺流程中，如果拉晶为连续工作时，在 停炉到清炉完后, 从装料重新开始，如在按要求 开炉次数后或长时间没有开炉时，要从煅烧开 始；
e)在本工艺流程中，如果放肩、转肩、等径过程 中掉苞，根据工艺要求回熔或者取出。
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二、具体操作规程
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1.拆、清炉
• 拆清炉的目的是为了取出晶体，化料过程中，应时常注意各出水管道水温。
在整个化料的过程中，都要有防范漏料的意识。 因此，熔料过程中操作人员不能离开炉台，要随 时观察情况，及时处理挂边、搭桥、漏料及其它 意外事故，并做好记录。
为了防范漏料，在平时 (指正常时)就应该积累以 下经验：高温多少时间以后，坩埚下部会出现熔 液；首次出现熔液时，液面的位置应该在什么地 方；第一次垮料后，液面位置应该在什么位置。
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。
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.。
初级拉晶培训
制作 陈伟
2010年10月28日
目录
• • • • • • • • 装料 化料 引晶 放肩 转肩 等径 收尾 停炉
装料
• 1、检查石英坩埚是否有凸起、凹陷、大面 积黑点、裂痕若无异常，水平放在石墨埚内
化料
• 一、化料锅位较低时料塌 下去后及时升到合适位置 • 二、若有挂边时应：首先， 把导流筒降到导流筒支撑 上部（不能脱钩）然后把 埚往下降，就是让那块料 的挂边处处于高温区，此 时多注意埚内如果料掉下 去后及时升上导流筒和埚。
化料
若出现“搭桥”时，把 “搭桥”区放在加热 器高温区，若长时间 还不能塌下去时，看 埚内料的状况，若料 都在锅内可通过加大 锅转，并急停的方式 看能否把料晃进锅内， 或用导流筒压（此操 作须由班长来作业）
引晶
• 试温时找到合适温度， 通过看籽晶的光圈判 断温度,一般引晶时间 在一小时左右 • 若引得晶弯曲较大， 必须退出来，查看籽 晶是否装好，或者籽 晶绳是否打折，
引晶
• 开始引晶后拉速比较 低有两种状况： • 引晶温度高 • 目前引晶处的籽晶直 径偏小于目标直径
放肩
• 房间时应注意四个角 的大小，来判断温度 的高低，温度过低， 容易变方造成NG，可 提高拉速来处理；温 度比较高时肩太凸， 肩横向长得慢，造成 放肩时间太长 • 放肩以放平肩为宜 （节约时间节省料）
停炉
• 停炉必须按照正常停炉工艺进行作业，退 自动—降埚转晶转2r\min—氩气30---转换为 功率控制为60KW---降埚50mm---在 60KW30分钟后----30KW—40分钟后停炉--两个小时后给晶升1mm\min • 开炉需停炉五小时后开炉，若开炉较早， 尾部温度变化较大，易出现应力片
拉晶工艺用的多晶硅尺寸
拉晶工艺用的多晶硅尺寸拉晶工艺是一种制备多晶硅晶棒的技术，是太阳能电池的主要制造工艺之一。
在太阳能电池的制造过程中，多晶硅晶棒是最重要的原材料之一。
因此，多晶硅的尺寸对太阳能电池的性能和效率有着重要的影响。
首先，我们来了解一下多晶硅的基本性质。
多晶硅是由许多小晶体组成的晶体材料。
它的晶粒尺寸可以通过控制拉晶工艺中的一些参数来调整。
在实际应用中，多晶硅晶棒的尺寸通常使用直径来进行描述。
通常情况下，多晶硅晶棒的直径可以从几毫米到几十厘米不等。
一般来说，直径越大，多晶硅晶棒的生长周期越长，制备成本也越高。
在太阳能电池的制造过程中，多晶硅晶棒的尺寸对太阳能电池的性能和效率有着重要的影响。
首先，直径较大的多晶硅晶棒可以制备出面积更大的太阳能电池片，从而提高太阳能电池的发电能力。
其次，直径较大的多晶硅晶棒可以减少电池片之间的空隙，提高太阳能电池的填充因子，从而提高太阳能电池的转换效率。
在实际应用中，太阳能电池制造商根据产品的要求和市场需求选择合适的多晶硅晶棒尺寸。
目前，常见的多晶硅晶棒尺寸有156.75mm、161.75mm、166mm等。
这些尺寸的多晶硅晶棒可以制备出标准的太阳能电池片。
另外，除了直径之外，多晶硅晶棒的长度也是一个重要的参数。
多晶硅晶棒的长度可以根据实际生产需要进行调整。
较长的多晶硅晶棒可以制备出面积更大的太阳能电池片，从而提高太阳能电池的发电能力。
然而，较长的多晶硅晶棒也会增加制备过程中的难度和成本。
因此，在实际应用中，多晶硅晶棒的长度通常根据制造商的需求和生产工艺进行选择。
总结起来，多晶硅晶棒的尺寸对太阳能电池的性能和效率有着重要的影响。
选取合适的晶棒尺寸可以提高太阳能电池的发电能力和转换效率。
常见的多晶硅晶棒尺寸有156.75mm、161.75mm、166mm等，制造商可以根据产品的要求和市场需求进行选择。
此外，多晶硅晶棒的长度也是一个重要的参数，根据实际生产需要进行调整。
直拉单晶工艺常识
直拉单晶工艺常识硅的固态密度：2.33克/㎝，液态密度2.54克/㎝，呈灰色金属光泽，性质较脆，切割时易断裂，比重较小，硬度较大，属于非金属，是极为重要的半导体元素，液态时其表面张力较大，从液态到固态时体积膨胀较多。
氧在硅晶体中的分布是不均匀的，一般头部含量高，尾部含量低，晶体中心部位含量高，边缘含量低。
碳在晶体中的分布是中心部位低，边缘部位高。
电阻率：单位面积材料对于两平行平面垂直通过电流的阻力，晶向：一簇晶列的取向。
母合金：生产上常常将掺杂纯元素“稀释”成硅熔体叫做母合金。
偏度：晶体自然中轴线与晶向之间的夹角度数。
空穴：半导体价带结构中一种流动的空位，其作用就像一具具有正效质量的正电子荷一样。
迁移率：载流子在单位电场强度作用下的平均漂移速度。
载流子：固体中一种能传输电荷的载体，又称电载流。
少数载流子寿命：在光电作用下，非平衡少数载流子由产生到复合存在的平均时间。
杂质分凝：在结晶过程中，由于杂质偏析，出现杂质分配现象叫杂质分凝。
扩散：物质内部热运动导致原子或分子迁移的过程。
热对流：液体或气体流过固体表面时，由于固体对液体或气体分子有吸附与摩擦作用，于是从固态表面带发挥或给于固体以热，这种传递热的方式叫热对流。
热应力：是压缩力，也可以叫拉伸力，要看液体中心部位对边缘部分的相对收缩或膨胀而定，大小取决于晶体的温场分布。
温度梯度：只温度在某方向的变化率用DT/DR表示，指某点的温度T在R方向的变化率，在一定距离内某方向的温度相差越大，单位距离内温度变化越大，温度梯度也越大，反之越小。
对石英坩埚的质量要求：1.外观检查：无损伤，无裂纹，无明显划痕，无气泡，无杂质点，100%透明；2.耐高温：在1600℃下经16小时后不变形，不失透，经1500℃硅液作用下无白点；3.纯度：sio299.99%-99.999%，其中硼含量小于1 0ppm；4.直径公差±1.5mm；5.高度公差±1mm。
光伏拉晶工艺
光伏拉晶工艺光伏拉晶工艺是太阳能光伏电池制造过程中的一项重要工艺，它主要用于制备单晶硅片。
单晶硅片是太阳能电池的主要材料，其制备过程中的工艺控制直接影响着太阳能电池的性能和效率。
本文将对光伏拉晶工艺进行介绍和分析。
光伏拉晶工艺是将多晶硅材料通过熔融和拉伸的方法制备成单晶硅片的工艺过程。
在这个过程中，首先需要将多晶硅材料加热到熔融状态，然后通过拉伸的方法使其逐渐形成单晶硅片。
光伏拉晶工艺的主要步骤包括原料预处理、熔融、拉伸、切割、清洗等。
原料预处理是光伏拉晶工艺的第一步，其目的是对多晶硅材料进行净化和纯化，以提高最终单晶硅片的质量。
在原料预处理过程中，需要将多晶硅材料进行切割和清洗，去除其中的杂质和不纯物质。
熔融是光伏拉晶工艺的核心步骤，其目的是将多晶硅材料加热到熔融状态，使其达到拉伸的条件。
在熔融过程中，需要控制温度和时间，以确保多晶硅材料能够完全熔化，并达到所需的纯度和质量。
拉伸是光伏拉晶工艺的关键步骤，其目的是通过拉伸的方法将熔融的多晶硅材料逐渐形成单晶硅片。
在拉伸过程中，需要控制拉伸速度和拉伸方向，以确保单晶硅片的形成和尺寸的控制。
拉伸过程中，还需要进行温度和压力的控制，以避免产生晶体缺陷和应力。
切割是光伏拉晶工艺的后续步骤，其目的是将拉制好的单晶硅片切割成所需尺寸的晶片。
切割过程中，需要使用切割工具和切割液，以保证切割的精度和平整度。
清洗是光伏拉晶工艺的最后一步，其目的是去除单晶硅片表面的杂质和污染物，以提高单晶硅片的表面质量和光伏性能。
清洗过程中，需要使用酸碱溶液和超纯水，以确保单晶硅片的清洁度和纯度。
光伏拉晶工艺在太阳能光伏电池制造中起着至关重要的作用。
通过精确的工艺控制和严格的质量检测，可以制备出高质量的单晶硅片，提高太阳能电池的转换效率和稳定性。
同时，光伏拉晶工艺也是太阳能光伏产业发展的关键环节，其技术和工艺的不断进步，将进一步推动太阳能光伏的应用和推广。
光伏拉晶工艺是太阳能光伏电池制造过程中的重要环节，其通过对多晶硅材料的熔融和拉伸，制备出高质量的单晶硅片，为太阳能电池的性能和效率提供了保障。
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招专业人才上一览英才拉晶工艺的相关知识
一、与杂质有关的几个概念
杂质来源：杂质类型施主杂质受主杂质电中性杂质杂质位置：杂质能级浅能级杂质深能级杂质深能级杂质金在锗中的能级及杂质补偿
（1）当锗中有N型浅施主杂质时
（2）当锗中有P型浅受主杂质时
二、掺杂剂的选择
1、电学性质：原子半径、核外电子结构
尽量选择与锗、硅原子半径近似的杂质元素作为掺杂剂，以保证晶体生长的完整性
N型掺杂：V族
P型掺杂：III族
2、物理化学性质：固溶度、蒸发系数、分凝系数、扩散系数
杂质原子半径越大，特征原子构型与锗、硅的越不同，它们在锗、硅中的固溶度越小。
III，V族在锗，硅中固溶度大，快蒸发杂质的掺杂不宜在真空而应在保护性气氛下进行，采用投杂法分凝系数远离 1 的杂质难于进行重掺杂。
三、根据杂质在晶体中的扩散系数选择
在高温工艺中，如扩散、外延，掺杂元素的扩散系数小一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才些好
快扩散杂质：H，Li, Na, Cu, Fe, K, Au, He, Ag, 慢扩散杂质：Al,P,B,Ga, Tl, Sb，As
四、常用掺杂剂
Si N型：P P型：B
Ge N型：Sb P型：Ga
掺杂办法：共熔投杂（体单晶生长中）
热扩散掺杂、离子注入掺杂（平面工艺中）、中子嬗变掺杂
五、掺杂量的计算（轻掺杂时）
1、只考虑杂质分凝时的掺杂计算
2、采用母合金投入计算母合金用量
3、母合金中杂质浓度Cm的求法
4、考虑坩埚污染及蒸发的掺杂计算
5、实际拉制P型硅及N型硅的掺杂计算
六、纵向电阻率均匀性的控制
影响因素：分凝、蒸发、坩埚污染
变速拉晶：从分凝作用考虑、从蒸发作用考虑稀释溶质：双坩埚及连续送料CZ 技术
七、径向电阻率均匀性的控制
影响因素：固液界面的平坦度、小平面效应
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招专业人才上一览英才固液界面的影响：生长速率不变时，生长过程中固液界面的变化
小平面效应：弯曲的固液界面，界面各处过冷度不同
沿<111>方向生长时不同固液界面小平面出现的位置调平固液界面的方法：调整生长热系统，使径向温度梯度变小；调节拉晶参数：凸界面，增加拉速；凹界面，降低拉速
调整晶体或坩埚的转速：增大晶转：使凸变凹
增大埚转：使凹变凸。
增大坩埚与晶体直径的比值，使固液界面变平坦，同时可降低位错及氧含量。
八、生长层定义
生长层：晶体内溶质浓度交替变化的晶体薄层。
生长层的形状和固液界面的形状相同，厚度等于一个周期内的一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才界面位移。
生长层的连续排列就组成了生长条纹。
纵截面、横截面的条纹形状
九、直拉法工艺中消除旋转性条纹
首先将籽晶轴调整到籽晶杆的转轴一致，即籽晶杆旋转时籽晶不画圆。
通常热场对称轴就是坩埚对称轴，将坩埚对称轴和籽晶轴调整到同轴。
设计炉膛时尽量使发热体、保温罩等具有轴对称性并与坩埚对称轴一致。
减小或废除小观察孔十、消除一般性杂质条纹的办法
掺杂单晶在一定温度下退火，使一部份浓度较高的杂质条纹衰减
中子嬗变掺杂
强磁场中拉单晶（MCZ）、中子嬗变掺杂退火，以消除辐照造成的损伤。
在放置一段时间以降低放射性掺杂均匀性好，没有分凝和小平面效应的影响，没有杂质条纹十一、强磁场中拉单晶（MCZ）的改进作用
1.有效抑制热对流，减小了熔体中的温度波动，使液面平整。
ΔT：10℃→
1℃( 0.2T)，基本消除生长条纹
2.减少熔硅与坩埚作用，使坩埚中杂质较少进入熔体，并可有效控制晶体中氧浓度。
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招专业人才上一览英才 3.由于磁粘滞性，使扩散层厚度增大，Keff增大，提高了杂质纵向分布的均匀性
4.提高生产效率
组分过冷的定义：在拉制重掺杂单晶时，对于K<1杂质，由于分凝作用在界面附近形成一个杂质富集层。
在富集层内各点的凝固点不同，虽然界面的温度为凝固点，但离开界一览英才网是基于行业垂直细分和区域横向细分的网络招聘网站平台，国内各行业各地区首选求职招聘网站平台！
招专业人才上一览英才面的熔体的实际温度低于凝固点，处于过冷状态。
原来固液界面前沿的过热熔体因杂质的聚集产生一过冷区，这种因组分变化而产生的过冷现象称为组分过冷。
在平坦的界面上因干扰产生突起时，其尖端处于过冷度较大的熔体中，它的生长速率比界面快，凸起不能自动消失，于是平坦的界面稳定性就被破坏了。
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