直拉法生产单晶硅

三、加热系统
四、水冷系统
水冷系统包括总进水管道、分水器、各路冷却水管 道以及回水管道。由循环水系统来保证水循环正常运 行。 水冷系统的正常运行非常重要，必须随时保持各部 位冷却水路畅通，不得堵塞或停水，轻者会影响成晶 率，严重会烧坏炉体部件，造成巨大损失。
五、真空系统
真空系统主要分两部分：主炉室真空系统和副炉室 真空系统。 六、氩气净化装置 氩气系统包括液氩储罐，汽化器、气阀、氩气流 量计等部件。氩气纯度为5N，在单晶生长过程中起 保护作用，一方面及时携带熔体中的挥发物经真空 泵排出；另一方面又及时带走晶体表面的热量，增 大晶体的纵向温度梯度，有利于单晶生长。
副炉室包括副炉筒、籽晶旋转 机构、软轴提拉室等部件，是单 晶硅棒的接纳室。
籽晶旋转及提升机构，提供籽 晶的旋转及提升的动力和控制 系统。 坩埚的旋转及提升机构，提供 坩埚的旋转及上升的动力和控 制系统。 主、副炉室的升降机构，通过 液压对炉室进行升降。
二、电气部分
作用：控制晶体生长的基本工艺参数，如：熔 硅温度、籽晶轴和坩埚的升降速度及旋转速度，并 通过调节这些参数，控制单晶直径的变化。 单晶炉控制系统主要包括速度控制单元、加热控 制单元、等径生长控制单元、水温和设备运行巡检 及状态报警、继电控制单元等部分。
直拉法生产单晶硅
设备：直拉单晶炉
直拉单晶炉
直拉单晶炉
直拉单晶炉
直拉单晶炉主要由炉体、电气部分、加热系统、水冷 系统、真空系统和氩气装置六大部分组成。 一、炉体
炉体包括主架、主炉室、副炉室等部件 。
主架由底座、立柱组成，是炉子的支撑机构。
主炉室是炉体的心脏，有炉底 盘、下炉筒、上炉筒以及炉盖组 成，他们均为不锈钢焊接而成的 双层水冷结构，用于安装生长单 晶的热系统、石英坩埚及原料等。
2.什么是悬浮区熔法？ 3.直拉单晶炉主要由哪几部分组成？
直拉法生产单晶硅（CZ法）
把原料（块状多晶硅）放入石英 坩埚中，在单晶炉中加热融化。 再将一根直径只有5mm的棒状晶 种（称籽晶）浸入硅汤中。 在合适的温度下，硅汤中的硅原 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。 把晶种微微的旋转向上提升，硅 汤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。
先将籽晶降至液面数毫米处暂停片刻，使籽晶温度尽量 接近熔硅温度，然后将籽晶浸入熔硅，使头部熔解，接 着籽晶上升，生长单晶硅。
6、缩颈（引晶） 将籽晶快速提升，缩小结晶直径 目的：抑制位错从籽晶向晶体延伸
7、放肩 放慢生长速度，晶体硅直径增大
8、等径
等直径生长
9、收尾 单晶拉完时，由于热应力作用，尾部会产生大量位错，并 沿着单晶向上延伸，延伸的长度约等于一个直径。
悬浮区熔法（FZ法）
特点： 可重复生长、提纯单晶，单晶纯度较CZ法高； 无需坩埚、石墨托，污染少； 单晶直径不及CZ法
小
结
重复
直拉法生产单晶硅（CZ法） 直拉法的特点 直拉单晶炉
直拉单晶炉主要由炉体、电气部分、加热系统、水冷 系统、真空系统和氩气装置六大部分组成。
悬浮区熔法（FZ法）
作
业
1.什么是直拉法？
直拉法的特点
设备和工艺简单，生产效率高，易于制造大直径 单晶硅。 易于控制单晶中的杂质浓度，可以制备低阻单晶。
生产温度高，硅料易被坩埚污染，使晶体的纯度 下降。
直拉法生产单晶硅
1、清 炉
冷却停加热6-8 小时后，打开炉 膛清理挥发物。
2、装料
3、抽空、通氩气 4、加热、熔硅
5、种晶 籽晶相当于在硅熔体中加入了一个定向晶核，使晶体按 晶核的晶向定向生长，制得所需晶向单晶。
悬浮区熔法（FZ法）
方法： 依靠熔体表面张力，使熔区悬浮于多晶硅与 下方长出的单晶之间，通过熔区的移动而进行提纯和生 长单晶硅。
原料：Biblioteka Baidu多晶硅棒
悬浮区熔法（FZ法）
⑴ 将多晶料棒仅靠籽晶。
⑵ 将多晶料棒靠近籽晶一端形成 一个熔化区，并使籽晶微熔，熔化 区靠表面张力支持而不流淌 ⑶ 同速向下移动多晶料棒和晶 体，相当于熔化区向上移动，单 晶逐渐长大，而料棒不断缩短， 直至多晶料棒全部转变为单晶体。