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單晶硅生長爐的原理簡介

2022年07月12日 09:29 來源:上海添時科學儀器有限公司

首先,把高純度的多晶硅原料放入高純石英坩堝,通過石墨加熱器產生的高溫將其熔化;然后,對熔化的硅液稍做降溫,使之產生一定的過冷度,再用一根固定在籽晶軸上的硅單晶體(稱作籽晶)插入熔體表面,待籽晶與熔體熔和后,慢慢向上拉籽晶,晶體便會在籽晶下端生長;接著,控制籽晶生長出一段長為100mm左右、直徑為3~5mm的*,用于消除高溫溶液對籽晶的強烈熱沖擊而產生的原子排列的位錯,這個過程就是引晶;隨后,放大晶體直徑到工藝要求的大小,一般為75~300mm,這個過程稱為放肩;接著,突然提高拉速進行轉肩操作,使肩部近似直角;然后,進入等徑工藝,通過控制熱場溫度和晶體提升速度,生長出一定直徑規格大小的單晶柱體;最后,待大部分硅溶液都已經完成結晶時,再將晶體逐漸縮小而形成一個尾形錐體,稱為收尾工藝。這樣一個單晶拉制過程就基本完成,進行一定的保溫冷卻后就可以取出。

直拉法,也叫切克勞斯基(J.Czochralski)方法。此法早在1917年由切克勞斯基建立的一種晶體生長方法,用直拉法生長單晶的設備和工藝比較簡單,容易實現自動控制,生產效率高,易于制備大直徑單晶,容易控制單晶中雜質濃度,可以制備低電阻率單晶。據統計,世界上硅單晶的產量中70%~80%是用直拉法生產的。


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