单晶硅技术简介

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1、简述直拉单晶硅的工艺流程，并分析其中的影响因素，谈谈如何改进？(-)直拉法单晶硅工艺过程•硅熔点的温度，将籽晶浸入熔体，然后以一定速度向上提拉籽晶并同时旋转引出晶体；•缩颈：生长一定长度的缩小的细长颈的晶体，以防止籽晶中的位错延伸到引晶：通过电阻加热，将装在石英圮埸中的多晶硅熔化，并保持略高于晶体中；•放肩：将晶体控制到所需直径；•等径生长：根据熔体和单晶炉情况，控制晶体等径生长到所需长度；•收尾：直径逐渐缩小，离开熔体;•降温：降底温度，取出晶体，待后续加工直拉法一几个基本问题最大生长速度晶体生长最大速度与晶体中的纵向温度梯(二)影响因素：单晶硅：温度、浓度、时间、

2、位置多晶硅：温度、浓度.时间、位置（三）直拉法一技术改进:磁控直拉技术1,在直拉法中，氧含量及其分布是非常重要而又难于控制的参数，主要是熔体中的热对流加剧了熔融硅与石英堆锅的作用，即堆锅中的02、B、A1等杂质易于进入熔体和晶体。热对流还会引起熔体中的温度波动，导致晶体中形成杂质条纹和旋涡缺陷。2,半导体熔体都是良导体，对熔体施加磁场，熔体会受到与其运动方向相反的洛伦兹力作用，可以阻碍熔体中的对流，这相当于增大了熔体中的粘滞性。在生产中通常采用水平磁场、垂直磁场等技术。3,磁控直拉技术与直拉法相比所具有的优点在于：减少了熔体中的温度波度。一般直拉法中固液界面附近熔体中

3、的温度波动达10C以上，而施加0.2T的磁场，其温度波动小于1°C。这样可明显提高晶体中杂质分布的均匀性，晶体的径向电阻分布均匀性也可以得到提高；降低了单晶中的缺陷密度；减少了杂质的进入，提高了晶体的纯度。这是由于在磁场作用下，熔融硅与圮锅的作用减弱，使堆锅中的杂质较少进入熔体和晶体。将磁场强度与晶体转动、圮锅转动等工艺参数结合起来，可有效控制晶体中氧浓度的变化；由于磁粘滞性，使扩散层厚度增大，可提高杂质纵向分布均匀性；有利于提高生产率。采用磁控直拉技术，如用水平磁场，当生长速度为一般直拉法两倍时,仍可得到质量较高的晶体。4,磁控直拉技术主要用于制造电荷耦合（CCD）

4、器件和一些功率器件的硅单晶。也可用于GaAs、GaSb等化合物半导体单晶的生长。连续生长技术为了提高生产率，节约石英堆竭（在晶体生产成本中占相当比例），发展了连续直拉生长技术，主要是重新装料和连续加料两中技术：1,重新加料直拉生长技术：可节约大量时间（生长完毕后的降温、开炉、装炉等）,一个坨竭可用多次。2,连续加料直拉生长技术：除了具有重新装料的优点外，还可保持整个生长过程中熔体的体积恒定，提高基本稳定的生长条件，因而可得到电阻率纵向分布均匀的单晶。连续加料直拉生长技术有两种加料法：连续固体送料和连续液体送料法。液体覆盖直拉技术：是对直拉法的一个重大改进，用此法可以制

5、备多种含有挥发性组元的化合物半导体单晶。主要原理：用一种惰性液体（覆盖剂）覆盖被拉制材料的熔体,在晶体生长室内充入惰性气体，使其压力大于熔体的分解压力，以抑制熔体中挥发性组元的蒸发损失,这样就可按通常的直拉技术进行单晶生长。对惰性液体（覆盖剂）的要求：-密度小于所拉制的材料，既能浮在熔体表面之上；对熔体和圮埸在化学上必须是惰性的，也不能与熔体混合，但要能浸云晶体和圮埸；熔点要低于被拉制的材料且蒸气压很低；-有较高的纯度，熔融状态下透明。广泛使用的覆盖剂为B203:密度1.8g/cm3,软化温度450C,在1300C时蒸气压仅为13Pa,透明性好，粘滞性也好。此种技术可

6、用于生长GaAs、InP、GaP>GaSb和InAs等单晶。悬浮区熔法：主要用于提纯和生长硅单晶;基本原理：依靠熔体的表面张力，使熔区悬浮于多晶硅棒与下方生长出的单晶之间，通过熔区向上移动而进行提纯和生长单晶。不使用站埸，单晶生长过程不会被圮埸材料污染，由于杂质分凝和蒸发效应，可以生长出高电阻率硅单晶。