直拉硅单晶工艺简介 ppt课件
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硅单晶的制备课件PPT
详细描述
真空电弧熔炼法是一种利用高温电弧产生的高能量将硅原料熔化，并在真空条件下结晶 成单晶硅的方法。该方法可以在较低的温度和压力下进行，因此可以减少杂质的挥发和 引入。同时，真空电弧熔炼法还可以通过控制熔炼参数和结晶条件，提高单晶硅的纯度
和质量。
04
单晶硅的缺陷与杂质
单晶硅的缺陷
微缺陷
微缺陷是指晶体中微小的局部结构缺 陷，如空位、间隙原子等。这些缺陷 可能会影响单晶硅的电学和光学性能 。
05
单晶硅的应用领域
微电子领域
01
02
03
集成电路
硅单晶是集成电路的主要 材料，用于制造各种电子 器件，如微处理器、存储 器、逻辑门等。
微电子机械系统
硅单晶在微电子机械系统 （MEMS）中也有广泛应 用，如传感器、执行器等。
集成电路封装
硅单晶还可以用于集成电 路的封装，以提高其可靠 性和稳定性。
技术进步推动发展
单晶硅制备技术的不断进步和创 新，将为行业发展提供有力支撑， 推动单晶硅行业持续发展。
环保要求促进绿色
发展
随着环保要求的提高，绿色生产 成为单晶硅行业的发展趋势，将 促进企业加强环保投入和技术创 新，推动行业可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
其他领域
医学领域
硅单晶可以用于制造医疗设备，如医学成像设备、手 术器械等。
航空航天领域
硅单晶具有高强度、高硬度和耐高温等特点，因此可用 于制造航空航天器零部件。
06
单晶硅的未来发展与挑 战
单晶硅的发展趋势
高效能化
随着光伏、半导体等领域的快速 发展，对单晶硅材料性能要求越 来越高，高效能化成为发展趋势。
真空电弧熔炼法是一种利用高温电弧产生的高能量将硅原料熔化，并在真空条件下结晶 成单晶硅的方法。该方法可以在较低的温度和压力下进行，因此可以减少杂质的挥发和 引入。同时，真空电弧熔炼法还可以通过控制熔炼参数和结晶条件，提高单晶硅的纯度
和质量。
04
单晶硅的缺陷与杂质
单晶硅的缺陷
微缺陷
微缺陷是指晶体中微小的局部结构缺 陷，如空位、间隙原子等。这些缺陷 可能会影响单晶硅的电学和光学性能 。
05
单晶硅的应用领域
微电子领域
01
02
03
集成电路
硅单晶是集成电路的主要 材料，用于制造各种电子 器件，如微处理器、存储 器、逻辑门等。
微电子机械系统
硅单晶在微电子机械系统 （MEMS）中也有广泛应 用，如传感器、执行器等。
集成电路封装
硅单晶还可以用于集成电 路的封装，以提高其可靠 性和稳定性。
技术进步推动发展
单晶硅制备技术的不断进步和创 新，将为行业发展提供有力支撑， 推动单晶硅行业持续发展。
环保要求促进绿色
发展
随着环保要求的提高，绿色生产 成为单晶硅行业的发展趋势，将 促进企业加强环保投入和技术创 新，推动行业可持续发展。
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其他领域
医学领域
硅单晶可以用于制造医疗设备，如医学成像设备、手 术器械等。
航空航天领域
硅单晶具有高强度、高硬度和耐高温等特点，因此可用 于制造航空航天器零部件。
06
单晶硅的未来发展与挑 战
单晶硅的发展趋势
高效能化
随着光伏、半导体等领域的快速 发展，对单晶硅材料性能要求越 来越高，高效能化成为发展趋势。
硅加工工艺PPT课件
43
硅加工工艺
3．曝光
• 曝光就是对涂有光刻胶且进行了前烘之后 的硅片进行选择性的光照，曝光部分的光 刻胶将改变其在显影液中的溶解性，经显 影后在光刻胶膜上得到和“掩膜”相对应 的图形。
44
硅加工工艺
4．显影
• 显影是把曝光后的硅片放在显影液里，将应去 除的光刻胶膜溶除干净，以获得腐蚀时所需要 的抗蚀剂膜保护图形。
多晶
硅
SiO2
SiO2
Si P-
58
硅加工工艺
6）离子注入，栅条、裸露的衬底以及厚氧化层都被 注入
多晶
硅
SiO2
SiO2
Si P-
7）栅和厚氧化层屏蔽了各自下面的硅，只有栅条两
边裸露的硅被注入，这就确保了栅条与源-漏区的对
准。
多晶 硅
SiO2
SiO2
Si P-
59
硅加工工艺
由于栅的屏蔽作用，N型杂质不能进入栅的下面， 在栅的两边形成了独立的两块N型区域，这被称为硅 栅自对准。
13
硅加工工艺
离子注入的基本原理
14
硅加工工艺
离子注入设备
15
硅加工工艺
16
硅加工工艺
17
硅加工工艺
2.3 生长外延层
• 外延生长用来生长薄层单晶材料，即薄膜 • 外延生长：按照原来的晶向在单晶衬底上，
生长另一层合乎要求的单晶层的方法。 • 生长的这层单晶叫外延层。（厚度为几微米）
18
硅加工工艺
8）在退火的时候，源-漏区会由于扩散而稍稍进入到 栅下一点点，重叠很小。在退火的同时，还可以在表 面生长另一层二氧化硅。
SiO2
多晶 硅
Si P-
SiO2
硅加工工艺
3．曝光
• 曝光就是对涂有光刻胶且进行了前烘之后 的硅片进行选择性的光照，曝光部分的光 刻胶将改变其在显影液中的溶解性，经显 影后在光刻胶膜上得到和“掩膜”相对应 的图形。
44
硅加工工艺
4．显影
• 显影是把曝光后的硅片放在显影液里，将应去 除的光刻胶膜溶除干净，以获得腐蚀时所需要 的抗蚀剂膜保护图形。
多晶
硅
SiO2
SiO2
Si P-
58
硅加工工艺
6）离子注入，栅条、裸露的衬底以及厚氧化层都被 注入
多晶
硅
SiO2
SiO2
Si P-
7）栅和厚氧化层屏蔽了各自下面的硅，只有栅条两
边裸露的硅被注入，这就确保了栅条与源-漏区的对
准。
多晶 硅
SiO2
SiO2
Si P-
59
硅加工工艺
由于栅的屏蔽作用，N型杂质不能进入栅的下面， 在栅的两边形成了独立的两块N型区域，这被称为硅 栅自对准。
13
硅加工工艺
离子注入的基本原理
14
硅加工工艺
离子注入设备
15
硅加工工艺
16
硅加工工艺
17
硅加工工艺
2.3 生长外延层
• 外延生长用来生长薄层单晶材料，即薄膜 • 外延生长：按照原来的晶向在单晶衬底上，
生长另一层合乎要求的单晶层的方法。 • 生长的这层单晶叫外延层。（厚度为几微米）
18
硅加工工艺
8）在退火的时候，源-漏区会由于扩散而稍稍进入到 栅下一点点，重叠很小。在退火的同时，还可以在表 面生长另一层二氧化硅。
SiO2
多晶 硅
Si P-
SiO2
拉晶工艺及操作规程课件
按要求做好记录。
拉晶工艺及操作规程
14
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。
拉晶工艺及操作规程
15
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
6
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。
拉晶工艺及操作规程
17
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。
拉晶工艺及操作规程
14
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。
拉晶工艺及操作规程
15
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
6
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。
拉晶工艺及操作规程
17
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。
直拉单晶硅工艺技术PPT课件
这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。有固定熔点， 各向异性。
Intensity/a.u.
◆ :CuAlO2 ▲:CuO ◆ 1200℃
◆ ▲
◆ ▲◆
1190℃
◆
◆ ▲
◆ ▲◆
1180℃
◆
◆ ▲
◆ ▲◆
1170℃
◆
◆ ▲
◆ ▲◆
1160℃
◆
◆◆ ▲ ▲◆
◆ 1150℃ ◆ ▲◆ ▲◆
20 30 40
◆◆◆
◆ ◆◆ ◆ ◆
◆◆ ◆
◆ ◆◆
◆◆
◆ ◆◆ ◆
◆◆
◆ ◆◆ ◆◆ ◆
◆◆ ◆◆
◆ ◆◆
◆◆ ◆
◆◆
◆ ◆◆
◆◆ ◆ ◆ ◆
50 60 70 80
2()
图1.5 食盐的空间点阵结构图
图1.6 不同烧结温度下通过陶瓷 的XRD图谱
紫锂辉石(Kunzite)
常林钻石 重158.786克拉 图1.7 常见的晶体
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。
直拉单晶工艺学
直拉单晶炉热场
静态热场——熔硅后引晶时的温度分布， 静态热场——熔硅后引晶时的温度分布， 由加热器、保温系统、坩埚位置等因素决 定。 动态热场——拉晶时的热场，由结晶潜热、 液面下降、固体表面积增加等因素决定。 常用温度梯度 温度梯度从数量上描述热系统的温度 温度梯度 分布情况。 温度梯度——指温度在某方向的变化率 指温度在某方向的变化率 温度梯度 一定距离内，某方向的温度相差越大， 单位距离内的温度变化越大，梯度就大。
图一
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。
图二
晶面和晶向
晶体中原子、分子或离子按一定周期性、对称性排列，把这些微粒 的重心作为一个几何点，叫做格点 格点。 格点 晶体中有无限多在空间按一定规律分布的格点，称为空间点阵 空间点阵。空 空间点阵 间点阵中，通过两个格点作一条直线，这一直线上一定含有无数格 点，这样的直线叫晶列 晶列，晶体外表的晶棱就是晶列。 晶列 通过不在同一晶列的三个格点作一平面，这平面上必包含无数格点， 这样的平面叫晶面 晶面。 晶面 晶面指数——选取x 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 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 则乘上它们的最小公倍数，便有h，k，l 的形式，而（h 的形式，而（h，k，l）即为晶面指数。 晶向——通过坐标原点作一直线平 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。 ]括起来表示。 注：对于硅单晶生长，{100}晶面族的法向 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） 生长速度最快，{111}族最慢。（拉速）
单晶硅制备直拉法ppt课件
拉晶过程中的保护气流
3
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。
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
石墨部件：形成氩气流道，并隔 离开保温材料；
保温材料：保持热量，为硅熔液提供合
4
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
39
直拉生长工艺
⑤晶颈生长 引晶温度的判断： 在1400℃熔硅与石英反应生成SiO，可借助其反应速率
即SiO排放的速率来判断熔硅的温度。 具体来讲，就是观察坩埚壁处液面的起伏情况来判断
熔硅的温度。 温度偏高，液体频繁地爬上埚壁又急剧下落，埚边液
面起伏剧烈； 温度偏低，埚边液面较平静，起伏很微； 温度适当，埚边液面缓慢爬上埚壁又缓慢下落。
减压气氛保护： 通过上炉筒、副室、炉 盖、主炉
室和下炉室形成减压气氛 保持系统。 机械运动：
通过提拉头和坩埚运动系统提供晶 转、晶升、埚转、埚升系统。 自动控制系统
通过相机测径、测温孔测温、自动柜控制 组成单晶拉制自动控制系统。
5
6
7
8
直拉生长工艺
Cz法的基本设备 cz法的基本设备有:炉体、晶体及坩埚的升降和传动部分、 电器控制部分和气体制部分，此外还有热场的配置。
下到上逐一对中，对中时决不可使加热器变形。
31
4、 装料
装料基本步骤
底部铺碎料
大块料铺一层
用边角或小块料填缝
装一些大一点的料
最上面的料和坩埚 点接触，防止挂边
严禁出现大块料 挤坩埚情况
32
直拉生长工艺
③抽空
装完炉后，将炉子封闭，启动机械真空泵抽空。
3
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。
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
石墨部件：形成氩气流道，并隔 离开保温材料；
保温材料：保持热量，为硅熔液提供合
4
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
39
直拉生长工艺
⑤晶颈生长 引晶温度的判断： 在1400℃熔硅与石英反应生成SiO，可借助其反应速率
即SiO排放的速率来判断熔硅的温度。 具体来讲，就是观察坩埚壁处液面的起伏情况来判断
熔硅的温度。 温度偏高，液体频繁地爬上埚壁又急剧下落，埚边液
面起伏剧烈； 温度偏低，埚边液面较平静，起伏很微； 温度适当，埚边液面缓慢爬上埚壁又缓慢下落。
减压气氛保护： 通过上炉筒、副室、炉 盖、主炉
室和下炉室形成减压气氛 保持系统。 机械运动：
通过提拉头和坩埚运动系统提供晶 转、晶升、埚转、埚升系统。 自动控制系统
通过相机测径、测温孔测温、自动柜控制 组成单晶拉制自动控制系统。
5
6
7
8
直拉生长工艺
Cz法的基本设备 cz法的基本设备有:炉体、晶体及坩埚的升降和传动部分、 电器控制部分和气体制部分，此外还有热场的配置。
下到上逐一对中，对中时决不可使加热器变形。
31
4、 装料
装料基本步骤
底部铺碎料
大块料铺一层
用边角或小块料填缝
装一些大一点的料
最上面的料和坩埚 点接触，防止挂边
严禁出现大块料 挤坩埚情况
32
直拉生长工艺
③抽空
装完炉后，将炉子封闭，启动机械真空泵抽空。
单晶硅制备 直拉法84页PPT
单晶硅制备 直拉法
51、没有哪个社会可以制订Fra bibliotek部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
51、没有哪个社会可以制订Fra bibliotek部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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。
随着单晶硅生长技术的发展，单晶硅生长设备也相应发展起来，以直拉单晶硅为例，最初的直拉炉只能装百十克多晶硅，石英坩埚直径为40毫米到60毫米，拉制单晶长度只有几厘米，十几厘米，现在直拉单晶炉装多晶硅达40 斤，石英坩埚直径达350毫米，单晶直径可达150毫米，单晶长度近2米，单晶炉籽晶轴由硬构件发展成软构件，由手工操作发展成自动操作，并进一步发展成计算机操作，单晶炉几乎每三年更新一次。
拉晶工艺及操作规程PPT幻灯片
拉晶工艺及操作规程
陕西西京电子科技有限公司
1
一、拉晶工艺流程图
检验
晶棒
配料
库房
煅烧
Hale Waihona Puke 拆、清炉 停炉 收尾装料
抽真空
等径
转肩
充氩气
化料
引晶
放肩
缩颈
2
说明：
a)单晶制造工艺流程为方块标注环形部分，即由 配料工序开始，至晶棒终止；
b)配料工序的入口为库房管理部门； c)晶棒工序的出口为检验； d)在本工艺流程中，如果拉晶为连续工作时，在
4. 新装加热器时,加热器与石墨电极之间垫碳箔。每次拆 炉都要抬起加热器，松动与石墨电极之间的连接,以防 粘连。使用一月之后，以上四项检查可以降低频率到每 次大清的时候检查一次。
10
2.装料
• 检查所备原料及母合金是否与随工单相符，观察包装有无破损现 象，区分原料的大小、破碎程度，如原料不符合要求（如：料未 清洗）应及时更换；按要求穿戴好劳保用品。
7
清炉过程
待取出的石墨件自然冷却后,进行彻底清理。石墨件的附着物 用砂纸打磨后，用刷子和吸尘器对石墨件作整个除尘，用棉 布或毛巾擦拭直至干净。 清理干净的标准是：导流筒、上下 保温盖、保温筒、三瓣埚、石墨埚托等，必须清理到全部露 出石墨的本色，特别是不能留有黄色的挥发物。
将炉子内壁、炉盖、主炉筒、小副室、副炉筒、两个抽气口 、观察窗、依尔根信号孔及其防护玻璃清理干净。先用吸尘 器把炉内的挥发物等吸净，再用沾有酒精的棉布或毛巾彻底 擦拭，不能留有任何挥发物。
8
安装热系统
将清理过的石墨热系统各部件按 “炉底碳毡”、“炉底护盘”、“下 保温筒”、“排气口护套”、“坩埚护套”、“电极护套”、“石墨电极 ”、“石墨加热器”、“石墨螺丝”的顺序安装。注意在“石墨电极与 炉体电极、加热器与石墨电极以及加热器与石墨螺丝接触面处加 一层完整无损的碳箔；然后按顺序安装“中、上保温筒”、“石墨 托杆”、“石墨埚托”以及“三瓣埚”。
陕西西京电子科技有限公司
1
一、拉晶工艺流程图
检验
晶棒
配料
库房
煅烧
Hale Waihona Puke 拆、清炉 停炉 收尾装料
抽真空
等径
转肩
充氩气
化料
引晶
放肩
缩颈
2
说明：
a)单晶制造工艺流程为方块标注环形部分，即由 配料工序开始，至晶棒终止；
b)配料工序的入口为库房管理部门； c)晶棒工序的出口为检验； d)在本工艺流程中，如果拉晶为连续工作时，在
4. 新装加热器时,加热器与石墨电极之间垫碳箔。每次拆 炉都要抬起加热器，松动与石墨电极之间的连接,以防 粘连。使用一月之后，以上四项检查可以降低频率到每 次大清的时候检查一次。
10
2.装料
• 检查所备原料及母合金是否与随工单相符，观察包装有无破损现 象，区分原料的大小、破碎程度，如原料不符合要求（如：料未 清洗）应及时更换；按要求穿戴好劳保用品。
7
清炉过程
待取出的石墨件自然冷却后,进行彻底清理。石墨件的附着物 用砂纸打磨后，用刷子和吸尘器对石墨件作整个除尘，用棉 布或毛巾擦拭直至干净。 清理干净的标准是：导流筒、上下 保温盖、保温筒、三瓣埚、石墨埚托等，必须清理到全部露 出石墨的本色，特别是不能留有黄色的挥发物。
将炉子内壁、炉盖、主炉筒、小副室、副炉筒、两个抽气口 、观察窗、依尔根信号孔及其防护玻璃清理干净。先用吸尘 器把炉内的挥发物等吸净，再用沾有酒精的棉布或毛巾彻底 擦拭，不能留有任何挥发物。
8
安装热系统
将清理过的石墨热系统各部件按 “炉底碳毡”、“炉底护盘”、“下 保温筒”、“排气口护套”、“坩埚护套”、“电极护套”、“石墨电极 ”、“石墨加热器”、“石墨螺丝”的顺序安装。注意在“石墨电极与 炉体电极、加热器与石墨电极以及加热器与石墨螺丝接触面处加 一层完整无损的碳箔；然后按顺序安装“中、上保温筒”、“石墨 托杆”、“石墨埚托”以及“三瓣埚”。
单晶硅生产技术.ppt
3．发展
(1)原因：
①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的 ②修路成为中国人 (2)成果：1909年 权收归国有。 4．制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入 修筑权 。
救亡图存 的强烈愿望。
京张铁路 建成通车；民国以后，各条商路修筑
正轨。
二、水运与航空
1．水运
(1)1872年,
学习目标
掌握：热系统的安装与对中、热场的调整 理解：温度梯度与单晶生长 了解：动态热场
3.1热系统
包括加热器、保温罩、保温盖、托碗（石墨 坩埚）、电极、热屏等。
直拉单晶炉的热系统材质 1）：高纯石墨 指标：灰分、抗压强度、硫含量、抗折强度、 体积密度、电阻率、真密度、气孔率、纯度。 2）：碳/碳复合材料
依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。
提示：特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车， 近代的小火轮、火车同时使用)。 原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发 展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；
政府及各阶层人士的提倡与推动。
[串点成面· 握全局]
轮船招商局 正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。
(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是
在列强排挤中艰难求生。
2．航空 (1)起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始 研制 。 (2)发展： 1918年，北洋政府在交通部下设“ 水上飞机
”；此后十年间，航空事业获得较快发展。
一、近代交通业发展的原因、特点及影响 1．原因 (1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促
进中国社会发展。
(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压
单晶制程工艺流程PPT课件
3
硅的电学性质
• 一是导电性介于导体和绝缘体之间,其电阻率约在10-4-1010Ω.cm范围内 • 二是电导率和导电型号对杂质和外界因素(光,热,磁等)高度敏感 • 无缺陷半导体的导电性很差,称为本征半导体。当掺入极微量的电活性杂质，其电导率
将会显著增加，例如，向硅中掺入亿分之一的硼，其电阻率就降为原来的千分之一。
• 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、硫酸，硝酸、盐酸及 王水，却易溶于氢氟酸和硝酸的混合液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，
• 如在拉晶时与石英坩埚（Sio2）反应： • Si+ Sio2=2Sio（所以会增加硅中氧的浓度） • 结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢
4. P型半导体:在超高纯半导体材料中掺入某种杂质元素如硼(B),使得空穴浓度大于电子浓度, 则称为其p型半导体,(此时的空穴称为多数载流子,电子称为少数载流子)
5. .相应地,这些杂质被称为n型掺杂剂(施主杂质)或p型掺杂剂(受主杂质)
5
硅的化学性质
• 硅属元素周期表第三周IVA族，原子序数14，原子量28.085。原子价主要为4价，其次为2价，因 而硅的化合物有二价化合物和四价化合物
2
硅的物理性质
• 晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，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％， 结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下， 除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。
硅的电学性质
• 一是导电性介于导体和绝缘体之间,其电阻率约在10-4-1010Ω.cm范围内 • 二是电导率和导电型号对杂质和外界因素(光,热,磁等)高度敏感 • 无缺陷半导体的导电性很差,称为本征半导体。当掺入极微量的电活性杂质，其电导率
将会显著增加，例如，向硅中掺入亿分之一的硼，其电阻率就降为原来的千分之一。
• 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、硫酸，硝酸、盐酸及 王水，却易溶于氢氟酸和硝酸的混合液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，
• 如在拉晶时与石英坩埚（Sio2）反应： • Si+ Sio2=2Sio（所以会增加硅中氧的浓度） • 结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢
4. P型半导体:在超高纯半导体材料中掺入某种杂质元素如硼(B),使得空穴浓度大于电子浓度, 则称为其p型半导体,(此时的空穴称为多数载流子,电子称为少数载流子)
5. .相应地,这些杂质被称为n型掺杂剂(施主杂质)或p型掺杂剂(受主杂质)
5
硅的化学性质
• 硅属元素周期表第三周IVA族，原子序数14，原子量28.085。原子价主要为4价，其次为2价，因 而硅的化合物有二价化合物和四价化合物
2
硅的物理性质
• 晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，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％， 结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下， 除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。
拉晶教程PPT课件
处理方法：降温停炉时，要将坩埚升至最高处，防止结晶时，坩埚 炸裂，胀破加热器
第20页/共23页
c. 突然停电、停水
1.瞬间停电（几秒），检查恢复停电前的工艺状态，并进行干预，使工艺恢 复正常，
2.停电时间较长，液面都快结晶，则应先关闭真空泵，并手动摇柄将坩埚 下降或转动晶升电机（注意方向），使单晶脱离液面，同时关闭氩气阀 （防止正压） 及时来电或者长时间不来电，视具体情况具体操作
处理方法：1.降低埚位（不得降过下限位），转动坩 埚，将挂边处转至热场中温 度较高的一
方（一般在两边电极的方位）
2.升高功率，让挂边处硅料迅速熔化
注意：防止“跳硅”
第19页/共23页
b. 坩埚裂缝
坩埚裂缝的具体情
况
1.熔料时发现埚裂，立即降温停炉
2..拉晶时发现埚裂，视裂纹是否深入液体情况
后果：烧坏部件，造成重大损失
直径计测值
+
直径设定值
P I D 计算
引上速度设定值 出力
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
引上速度平均值
+ -
引上速度设定值
P I D 计算
温度设定值出力
图2 单晶直径控制和拉速控制程序模块
第4页/共23页
2.2 拉晶工艺过程
图3 拉晶基本流程
B（硼） （铝镓铟） P（磷），Sb（锑），As（砷）
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 0.8 P 0.35 d. 氧浓度
As 0.3
Sb 0.026
石英坩埚
硅溶液
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c. 突然停电、停水
1.瞬间停电（几秒），检查恢复停电前的工艺状态，并进行干预，使工艺恢 复正常，
2.停电时间较长，液面都快结晶，则应先关闭真空泵，并手动摇柄将坩埚 下降或转动晶升电机（注意方向），使单晶脱离液面，同时关闭氩气阀 （防止正压） 及时来电或者长时间不来电，视具体情况具体操作
处理方法：1.降低埚位（不得降过下限位），转动坩 埚，将挂边处转至热场中温 度较高的一
方（一般在两边电极的方位）
2.升高功率，让挂边处硅料迅速熔化
注意：防止“跳硅”
第19页/共23页
b. 坩埚裂缝
坩埚裂缝的具体情
况
1.熔料时发现埚裂，立即降温停炉
2..拉晶时发现埚裂，视裂纹是否深入液体情况
后果：烧坏部件，造成重大损失
直径计测值
+
直径设定值
P I D 计算
引上速度设定值 出力
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
引上速度平均值
+ -
引上速度设定值
P I D 计算
温度设定值出力
图2 单晶直径控制和拉速控制程序模块
第4页/共23页
2.2 拉晶工艺过程
图3 拉晶基本流程
B（硼） （铝镓铟） P（磷），Sb（锑），As（砷）
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 0.8 P 0.35 d. 氧浓度
As 0.3
Sb 0.026
石英坩埚
硅溶液
直拉硅单晶工艺简介PPT.
直拉硅单晶工艺简介
化料
• 在一定的功率（在规定的时间内从低到高慢慢提升，直到化料要求功率） 和一定的埚位下使硅料熔化
-
中心位置
加热器温度最高点
中心位置
加热器温度最高点
• 在表面硅料全部熔化后，不可将坩埚的位置升的太高，须保证液面至导流 筒的距离有2- 3cm，防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到导流筒使导流筒粘 硅。
异常处理
掉棒
产生原因 一、籽晶断
二、籽晶绳
1、籽晶熔接 2、籽晶氧化 3、籽晶夹具 1、籽晶绳氧化 2、籽晶绳毛刺
异常处理
该情况可能会直接导致石英埚破裂引发漏硅事件。 该情况发现应注意以下几点:
一、晶棒过长，停炉处理
角度放大。 • 当放肩直径接近加工要求的直径时，须多次测量，如放肩速度过快，
在直径比预定直径小10mm左右进入转肩状态。如放肩较慢，可在直径 比预定直径小5mm左右进入转肩状目标直径后提高拉速使之纵向生长 • 根据单晶炉性能，转肩可自动或手动，自动单晶炉将晶体生长控制程
等径
1、等径时，晶转、埚转、氩气流量、炉内压及 平均拉速值。 2、等径时，埚跟比随剩余重量变化而变化。
收尾
1、自动收尾时，晶升变化根据收率表来变化 还是根据指数表变化。
2、收尾时，启时拉速是当时的平均拉速还是 设定个拉速。
收尾斜率表，内设定了收尾时的晶升、埚转 、晶转、氩气流量及炉内压力。 2、温度变化根据长度
序启动到“转肩”状态即可。手动单晶炉将晶升速度开到2-3mm/min。 测量并观察晶体生长情况。 • 转肩时根据实际情况可适当提高或降低拉速，同时也可降 低或上升温 度设定点。但拉速不宜调整太快或太高，否则可能会造成转肩掉棱。
直拉硅单晶工艺简介
化料
• 在一定的功率（在规定的时间内从低到高慢慢提升，直到化料要求功率） 和一定的埚位下使硅料熔化
-
中心位置
加热器温度最高点
中心位置
加热器温度最高点
• 在表面硅料全部熔化后，不可将坩埚的位置升的太高，须保证液面至导流 筒的距离有2- 3cm，防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到导流筒使导流筒粘 硅。
异常处理
掉棒
产生原因 一、籽晶断
二、籽晶绳
1、籽晶熔接 2、籽晶氧化 3、籽晶夹具 1、籽晶绳氧化 2、籽晶绳毛刺
异常处理
该情况可能会直接导致石英埚破裂引发漏硅事件。 该情况发现应注意以下几点:
一、晶棒过长，停炉处理
角度放大。 • 当放肩直径接近加工要求的直径时，须多次测量，如放肩速度过快，
在直径比预定直径小10mm左右进入转肩状态。如放肩较慢，可在直径 比预定直径小5mm左右进入转肩状目标直径后提高拉速使之纵向生长 • 根据单晶炉性能，转肩可自动或手动，自动单晶炉将晶体生长控制程
等径
1、等径时，晶转、埚转、氩气流量、炉内压及 平均拉速值。 2、等径时，埚跟比随剩余重量变化而变化。
收尾
1、自动收尾时，晶升变化根据收率表来变化 还是根据指数表变化。
2、收尾时，启时拉速是当时的平均拉速还是 设定个拉速。
收尾斜率表，内设定了收尾时的晶升、埚转 、晶转、氩气流量及炉内压力。 2、温度变化根据长度
序启动到“转肩”状态即可。手动单晶炉将晶升速度开到2-3mm/min。 测量并观察晶体生长情况。 • 转肩时根据实际情况可适当提高或降低拉速，同时也可降 低或上升温 度设定点。但拉速不宜调整太快或太高，否则可能会造成转肩掉棱。
直拉硅单晶工艺简介
拉晶工艺及操作规程(2)课件
a)减少料块与埚边的接触面积，以防止挂边；
b)在料块的相对位置方面，要预估料块在垮料后，是否会架桥，然 后进行相应的调整；
c)装最上面部分时，小块的料不要靠在埚壁上（挂上后难以被烤 下）；
d)不论是上、中、下哪个部位，料块尖锐部位不能直接对着坩埚壁。
▪ 装完料后，用洗尘器吸干净石英埚、石墨埚、加热器上沿，顶层炭
如果所有料都化完了，仍有挂边，这时即使有跳料风 险，还是应该把埚位降到最低，升高功率，将挂边化掉。 因为有挂边时，拉晶无法进行。一般情况下，还未到严重 跳料时，挂边就能被处理掉。
利用化料时间，检查计算机内各参数设定是否正确。
观察硅液面有无渣滓，决定是否需要提渣，如有渣滓，在 剩一小块料没化完前，用此块料尽量粘熔硅中的渣滓，将 其提出，并按要求做好记录。
路。
拉晶工艺及操作规程(2)
11
埚位降到位后停止埚转，安装下保温盖及导流筒，安装时要 戴上薄膜手套，以防手沾污多晶料，并且要避免导流筒与多 晶料接触。
检查无误后，擦拭干净主炉室、副炉室密封面，合上炉盖， 确认籽晶的型号和质量，检查籽晶是否装好。籽晶夹头装到 重锤上时不能拧得过紧，正确操作为：拧紧后再拧回1/3到 1/2圈。整个拆装炉、装料过程中，籽晶不能有任何磕碰、损 伤，对是否损伤有疑问时，应更换新籽晶。打开小副室门， 用沾有酒精的棉布或毛巾擦拭干净翻板阀的密封圈及翻板阀 内部，关上翻板阀。停稳籽晶后，打开翻板阀，关好小副室 门，准备抽空。
埚转的启动、停止 塌料后根据情况给坩埚转速1～2 r/min，以使坩埚均匀受热。
埚位升降的把握 一旦塌料之后，应该马上将坩埚升上来。以后随着料的逐渐 垮下，应该逐渐升高埚位。如果不及时将坩埚升上来，料块 的主体部分处于低温区，会增加化料的时间，也就增加了坩 埚与硅液的反应时间，不利于坩埚的保护。而且，埚底长期 处于低温区，增加了漏料的机率。上升的时候注意要在料和 导流筒之间留够安全距离。
直拉硅单晶生长工艺流程与原理PPT课件
直拉单晶炉下轴（坩埚轴）对环境的要求
1、坩埚通过一根约1m长的硬轴（石墨）支撑并 旋转上升，熔液盛在石英坩埚内；
2、石墨埚杆通过螺丝固定在单晶炉下轴上； （硬轴固定在坩埚提升机构上） 3、坩埚提升机构导轨和丝杠要平顺； 4、带动的硬轴旋转要平稳； 5、冷炉时硬轴上端放一盆水，坩埚提升机构运
行时水面无明显波纹（机械调试时的一个方 法）；
单晶炉底座及地基和震源的隔离
外界震源包含： 1、真空泵运行振动 （措施：真空泵下用弹簧座主动隔震真空泵远离炉子） 2、基础所处土壤表层振动 （措施：基础四周挖减震槽隔离） 3、基础所处土壤深层振动 （措施：1、混凝土基础座在实土层2、混凝土基础不宜过高）
二、直拉单晶炉的基本结构
副炉室
隔离阀室 （翻板阀
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；
直拉单晶炉主炉室及内部热系统概图
单晶炉热场不同系统温度分布对比
直拉单晶炉在气氛下拉晶
1、真空泵不断的对炉子抽气，形成真空； 2、炉子各部件之间都有密封件，其中旋转部件之间 采用磁流体密封； 3、每炉生长之前通过用真空泵对炉子抽极限真空， （抽真空）关闭抽空阀门，测量炉内压力升高速度来 判定炉子是否达到密闭要求；（检漏）
室）
主炉室 坩埚提升 旋转机构
晶体提升 旋转机构
炉盖
控制柜
单晶炉的主要组成部分
1、炉体（基座、炉室、炉盖、液压系统） 2、晶体升降及旋转机构 3、坩埚升降及旋转机构 4、氩气和真空系统 5、加热系统（加热电源、热场） 6、冷却系统 7、控制系统
炉体
炉体（炉体由基座、炉室、炉盖及液压系统组成）
单晶材料图片以及工艺图片展示4PPT课件
4、把籽晶装在夹头上，装好钼销；用力向下拽一下籽晶 使其牢固，稳定好籽晶后，按晶快升使其上至适当位置；
5、用沾有酒精的无尘布认真擦拭籽晶； 6、用沾有酒精的纸巾擦拭副封密圈和接合部； 7、确保以上无问题后关上副室，抽空；
17
抽空及熔料
抽空：合完炉后打开主室泵（多点几下开关，让其预热 下），待主室泵打开运转正常3分钟左右后，打开APC待 角度为20以上后打开主阀。倒氩气时开旁路氩气，不要开 炉盖氩气，抽到3PA以下极限后，检漏，5 min内＜1.0Pa为 合格，如不正常进行查漏.
13
装炉-生产的保障
组装加热系统和保温系统是和取出的顺序相反，后取的先装，先取的 后装，是从下而上，按取出的相反顺序逐渐完成的。注意：装炉时要 操作熟练，精力集中，避免中途发现漏装或错装。特别是大清更要多 加注意。
炉底部件：要确保下保、防漏底盘、防漏底板、反射板、反射板支座 及其碳毡、电极柱等位置准确，防止加热后发生打火等现象。
2
加热器
3
底盘及配件
4
石墨件附属
5
热场正确安装顺序
安装电极→炉底碳毡→反射底板→下保温罩 →石墨环、石英环→加热器→中保温罩→石 墨托杆→石墨托盘→装三瓣埚→下降主炉室 →上保温罩→导气孔→保温盖板→装导流筒 →压环
6
热场煅烧工艺
煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约 10小时左右，煅烧3～5次，方能投入使用。 使用后，每拉晶4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比 引晶温度高，CZ1#炉子煅烧最高功率一 般在110KW。
7
直拉单晶硅工艺流程
拆炉→清炉→装炉/装料→抽 空→检漏→熔料→引晶→放 肩→转肩→等径→收尾→停 炉
8
5、用沾有酒精的无尘布认真擦拭籽晶； 6、用沾有酒精的纸巾擦拭副封密圈和接合部； 7、确保以上无问题后关上副室，抽空；
17
抽空及熔料
抽空：合完炉后打开主室泵（多点几下开关，让其预热 下），待主室泵打开运转正常3分钟左右后，打开APC待 角度为20以上后打开主阀。倒氩气时开旁路氩气，不要开 炉盖氩气，抽到3PA以下极限后，检漏，5 min内＜1.0Pa为 合格，如不正常进行查漏.
13
装炉-生产的保障
组装加热系统和保温系统是和取出的顺序相反，后取的先装，先取的 后装，是从下而上，按取出的相反顺序逐渐完成的。注意：装炉时要 操作熟练，精力集中，避免中途发现漏装或错装。特别是大清更要多 加注意。
炉底部件：要确保下保、防漏底盘、防漏底板、反射板、反射板支座 及其碳毡、电极柱等位置准确，防止加热后发生打火等现象。
2
加热器
3
底盘及配件
4
石墨件附属
5
热场正确安装顺序
安装电极→炉底碳毡→反射底板→下保温罩 →石墨环、石英环→加热器→中保温罩→石 墨托杆→石墨托盘→装三瓣埚→下降主炉室 →上保温罩→导气孔→保温盖板→装导流筒 →压环
6
热场煅烧工艺
煅烧 新的热场需要在真空下煅烧，煅烧时间约 10小时左右，煅烧3～5次，方能投入使用。 使用后，每拉晶4～8炉后也要煅烧一次。 煅烧功率，不同的热场不一样，一般要比 引晶温度高，CZ1#炉子煅烧最高功率一 般在110KW。
7
直拉单晶硅工艺流程
拆炉→清炉→装炉/装料→抽 空→检漏→熔料→引晶→放 肩→转肩→等径→收尾→停 炉
8
直拉单晶工艺流程简介2011.3
稳温
• 籽晶与液面充分熔接 • 高温熔接低温引；拉速提起缓升温 • 稳温最高原则就是：温度一定要在相当长的时间内相当稳 定。可以通过液面温度图像来确定是否可以进入下一阶段 。 • 熔接的时候需要熔透，光圈要收进去，稍微降温开始引晶 ； • 因热场大，温度反应慢，当拉速提到较高值时，就要开始 升温， 为放肩做准备。细颈长度达到要求，且直径均匀拉速已降 下，可开始降拉速放肩
控制理念：通过控制测量值与设定值的差，控制输出
KAYEX加热器温度渐变
加热器温度渐变说明 在RAMP RATE中我们输入加热器温度增加/ 减少的速度。然后程序会自动增加或减少我 们在加热器温度控制环中的设定值。主要用 于扩肩时的降温处理。 （我们不能通过降低加热器功率来达到降温 的目的）
热场温升控制界面
最后切换到“MANUAL”进行控制。
KAYEX直径控制环
直径控制环说明
A DIAMETER 显示实际直径
B SET POINT 当直径控制环开启时可以输入设定值
C SEED LIFT 当直径控制环开启时显示实际晶升速 度，关闭后可以输入数值 D TUNE 选择后就会显示 PID参数
LIMITS
E ON/OFF
缩颈排除位错示意图 接触液面时产 生的位错线
晶种
放肩
放肩：适当降低温度与拉速，使晶体慢慢 放大至目标直径大小。
分析影响肩部生长的因素：
温度的影响 拉速的影响
转肩、等径
转肩:在扩肩直径快要达到目标直径时提高拉速，随着拉速的 提高，扩肩速度越来越慢。当扩肩速度为零时，即转肩过程完成. 合适的转肩直径和拉速的合理调节是转肩成功的关键. 等径：放肩到目标直径大小后，通过拉速、温度的控 制，将晶体直径控制在目标直径范围内。 等径时要看什么： 1、是否断苞 2、直径确认 3、拉速，加热温度是否变化异常
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异常处理
主要内容
1.等径过程中晶棒掉入石英埚 2.晶体扭曲处理 3.运行中出现“打火” 4.液晃 5.晶晃 6.漏料 7.断电处理 8.断水处理 9.整个炉区断水断电处理 10.注意事项
异常处理
掉棒
产生原因 一、籽晶断
二、籽晶绳
1、籽晶熔接 2、籽晶氧化 3、籽晶夹具 1、籽晶绳氧化 2、籽晶绳毛刺
• 必须时刻注意观察炉内的情况，以防导流筒粘硅、挂边、搭桥、漏硅、石 英埚变形和塌料时溅硅、跳硅，化完后的液面有杂质漂浮等一些异常情况 的出现，应有效及时的处理并记录。
• 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
检漏
• 目的：确认炉体漏气量 • 当炉子的真空度达到极限值时，关闭真空管道上的
主泵球阀。（目前单晶一号车间晶盛单晶炉的极限 真空可达10mt以下） • 观察真空计上的压力数值，测定压力变化。漏气速 率小于0.1Pa/分或小于0.8mTorr/分为合格。 • 检漏结束后缓慢打开真空管道上的主泵球阀继续抽 一段时间真空，直至真空度低于检漏时的真空度。
异常处理
该情况可能会直接导致石英埚破裂引发漏硅事件。 该情况发现应注意以下几点:
一、晶棒过长，停炉处理
1、立即停止埚转,将控制面板转为手动。 2、关闭加热电源.保持真空泵运转。 3、尽量开大氩气流量，尽量开小碟阀开度。保持炉内压力尽量高，氩气
流通量尽量大.使炉内温度迅速下降。
直拉硅单晶工艺简介
化料
• 在一定的功率（在规定的时间内从低到高慢慢提升，直到化料要求功率） 和一定的埚位下使硅料熔化
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中心位置
加热器温度最高点
中心位置
加热器温度最高点
• 在表面硅料全部熔化后，不可将坩埚的位置升的太高，须保证液面至导流 筒的距离有2- 3cm，防止石英坩埚底部硅料翻出时碰到导流筒使导流筒粘 硅。
放肩
1、进入放肩阶段时，温度的变化 2、进入下步工序时直径大小
1、自动放肩时，拉速、晶转、埚转及氩气 大小和炉内压力情况 2、温度变化根据肩部和长度来变化
转肩
进入自动转肩时拉速、时间及温度减少值
等径
1、等径时，晶转、埚转、氩气流量、炉内压及 平均拉速值。 2、等径时，埚跟比随剩余重量变化而变化。
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 到导流筒，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
收尾
目的：防止等径部分产生晶裂和位错导致晶体不合格 • 将单晶直径不断缩小 • 进入收尾先温度控制拉晶后拉速控制拉晶 • 晶体收尾长度应不少于晶体直径的大小，且必须收尖。
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。
• 引晶开始时，应先引直径10mm左右较粗的晶体，长度为30mm，可作为下次 熔接使用，这样避免籽晶的浪费。
直拉硅单晶工艺简介
停炉&冷却
• 晶体收尾结束时，使晶体上升或下降坩埚将晶体脱离液面2-3cm。 • 将晶体生长控制系统改为手动状态。 • 关闭晶升、晶转、埚转；关闭加热电源。
直拉硅单晶工艺简介
取晶棒
• 打开进气氩气阀门将炉内压力回充到常压。 • 按控制面板上晶升快速上升键，使晶体上升至副室适当距离关闭
序启动到“转肩”状态即可。手动单晶炉将晶升速度开到2-3mm/min。 测量并观察晶体生长情况。 • 转肩时根据实际情况可适当提高或降低拉速，同时也可降 低或上升温 度设定点。但拉速不宜调整太快或太高，否则可能会造成转肩掉棱。
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
工艺参数
1、进入自动抽空，有2次进行抽真空。 2、检漏时间及极限压力 3、最大泄漏率
压力化/熔料
1、压力化 达到熔料时气氛状态 压力上限及压力下限
2、进入熔料所花时间 3、提醒熔料慢的时间
稳定化/熔接
引晶
1、进入自动引晶时，温度变化及初始拉 速和时间。 2、进入缩颈时的拉速，细颈直径上、下 限及长度 3、设定细颈的安全直径值
隔离阀再打开炉体，缓慢向左移动副室至90度。 • 下降晶体至盛放晶体专用车中，确认单晶完全放入小车内后，戴
上手套，左手抓紧重锤，右手用钢丝钳将籽晶从细径处剪断，然 后稳定重锤，将籽晶从重锤上取下，放在指定场所，再将重锤升 至副室内适当位置。将晶棒推置通风处冷却。 • 单晶取出后，必须及时、准确的记录炉号、晶棒编号、出炉时间 并贴好标识。
• 为确保缩颈质量，可根据实际情况上升或下降温度设定点，以保证籽晶的直 径控制在规定范围内。
直拉硅单晶工艺简介
放肩
目的：结晶直径扩大到指定尺寸 • 完成缩颈后，将拉速缓慢下降到一定的拉速（一般控制在0.3-0.6mm/
min之间），同时温 度设定点下降一定数值， 观察晶体生长情况。 • 控制放肩时的速度及角度，防止过快或过慢，放肩的角度应以平滑的
角度放大。 • 当放肩直径接近加工要求的直径时，须多次测量，如放肩速度过快，
在直径比预定直径小10mm左右进入转肩状态。如放肩较慢，可在直径 比预定直径小5mm左右进入转肩状态。
直拉硅单晶工艺简介
转肩
目的：达到目标直径后提高拉速使之纵向生长 • 根据单晶炉性能，转肩可自动或手动，自动单晶炉将晶体生长控制程
收尾
1、自动收尾时，晶升变化根据收率表来变化 还是根据指数表变化。
2、收尾时，启时拉速是当时的平均拉速还是 设定个拉速。
收尾斜率表，内设定了收尾时的晶升、埚转 、晶转、氩气流量及炉内压力。 2、温度变化根据长度
停炉
1、停炉时晶升数据、坩埚下降位置。 2、冷却时功率下降的幅度。 3、冷却时的氩气流量及氩气流量时间 4、进行热检漏的时间及泄漏率