硅片的制造工艺.. 共54页

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拉晶：CZ(直拉）法生长单晶
• CZ法生长单晶硅是把熔化了的半导体 级硅液体变为有正确晶向并且被掺杂 成n型或p型的固体硅。
CZ法： 成本低 可做大尺寸晶锭 材料可重复使用 更受欢迎
FZ法： 单晶纯度高（无坩埚） 成本高、小尺寸晶锭 主要用在功率器件
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装料注意事项
按要求正确装料。 重要注意事项： Ø 石英坩埚轻拿轻放。严禁碰伤、玷污； Ø 领料正确，掺杂准确； Ø 液面以下面接触、以上点接触； Ø 原料严禁和其他物体接触，尤其金属和有机物。
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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
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目前区熔单晶应用范 围较窄，不及直拉工艺 成熟。
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CZ原理及工艺
CZ基本原理
用直拉法制备单晶 硅时，把高纯多晶硅放 入高纯石英坩埚，在硅 单晶炉内熔化；然后用 一根固定在籽晶轴上的 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 在籽晶下端生长。
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FZ(区熔)法生长单晶
区熔法生长单晶硅锭是把 掺杂好的多晶硅棒铸在一个模 型里。一个籽晶固定到一端然 后放进生长炉中。用射频线圈 加热籽晶与硅棒的接触区域。 加热多晶硅棒是区熔法最主要 的部分，因为在熔融晶棒的单 晶界面再次凝固之前只有30分 钟的时间。晶体生长中的加热 过程沿着晶棒的轴向移动。
• 附着物 • 石英碎片 • 石墨颗粒 • 石墨毡尘埃
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二、装炉
装炉前的准备
一般把坩埚放入经过清洁处理的单晶炉后，再装多晶硅。用万分 之一光学天平称好掺杂剂，放入清洁的小塑料袋中。
• 一块具有所需要晶向的单晶硅作为籽 晶来生长硅锭，生长的单晶硅锭就像 籽晶的复制品。
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CZ法与FZ法比较
Floating Zone Method
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区熔法的特点
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区熔法不使用坩 埚，污染少，经区熔 提纯后生长的硅单晶 纯度较高，含氧量和 含碳量低。高阻硅单 晶一般用此法生长。
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硅片的制造工艺
杨晓玲
2019年12月26日
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直拉法与区熔法的区别
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CZ各生产环节
单晶基本作业流程
冷却
拆炉、清扫
安装热场
装料
化料
收尾
等径
转肩
放肩
引晶
稳定
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拆炉
目的 1. 取出晶体 2. 清除炉腔内的挥发物 3. 清除电极及加热器 4. 保温罩等石墨件上的杂物
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区熔法
1952年 W·G·Pfann提出 1953年 P·H·keck等人用来提纯半导体硅
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打开炉门，取出上次拉的单晶硅，卸下籽晶夹，取出用过的石英 坩埚，取出保温罩和石墨托碗，用毛刷把上面的附着物刷干净。
用尼龙布（也可以用毛巾）沾无水乙醇擦干净炉壁、坩埚轴和籽 晶轴。
擦完后，把籽晶轴、坩埚轴升到较高位置，最后用高压空气吹洗 保温罩、加热器、石墨托碗。
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单晶硅的制备方法
为了制备性能良好的单晶硅，在生产实践中， 人们通过不断探索，发现和完善了单晶硅生长技术 。从熔体中生长单晶所用直拉法和区熔法，是当前 生产单晶硅的主要方法。
这两种方法制备的单晶硅具有不同的特性和不 同的器件应用领域，区熔单晶硅主要应用于大功率 器件方面，而直拉单晶硅主要应用于微电子集成电 路和太阳能电池方面，是单晶硅的主体。