有关单晶拉制工艺

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1、杭州富通半导体设备科技有限公司一、晶体与非晶体l晶体具有一定熔点温度温度ddbc(当固体全溶后温度继续升高)bc0a时间0a时间(晶体)（非晶体）由图晶体在bc段熔化时温度不变，此时的温度就是晶体的熔点。l晶体各向异性晶体在不同方向上导热性质、力学性质、电学性质等各物理、化学性质不同，是因为晶体各晶面格点密度的不同。二、晶面和晶向l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，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，k，l的形式，而（h，k，l）即为晶面指数。zzz1111xxx11yyy(111)面（110）面（100）面

2、l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。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）杭州富通半导体设备科技有限公司三、晶体的熔化和凝固l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。四、结晶过程的宏观特性l曲线表明凝固时必须有一定的过冷度ΔT结晶才能进行。即结晶只能在过冷熔体中进行。l所谓“过冷度”，指实际结晶温度与其

3、熔点的差值，ΔT=液体实际凝固温度—熔点温度。l结晶潜热的释放和逸散是影响结晶过程的重要因素：a.结晶潜热的释放和逸散相等，结晶温度保持恒定，液体完全结晶后温度才下降。b.表示由于熔体冷却略快或其他原因结晶在较大的过冷度下进行，结晶较快，释放的结晶潜热大于热的逸散，温度逐渐回升，一直到二者相等，此后，结晶在恒温下进行，一直到结晶过程结束温度才开始下降。c.结晶在很大的过冷度下进行，结晶潜热的释放始终小于热的逸散，结晶在连续降温过程中进行。五、晶核的自发形成l判断结晶能否自发形成就看固态自由能Z固和液态自由能Z液的变化关系。哪一物态自由能小，过程将趋于该物态。自由能越小，相应物态越稳定。Z固

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5、成核。六、实际结晶过程的非自发成核l晶核借助于外来固态物质的帮助在熔体中的固相界面上或容器表面上生成，称之为非自发成核。（半导体材料生长多数采用加入同种固相物质起晶核作用）1)制备单晶时，在熔体中加入晶种，在晶种上生成非自发晶核，这样形成非自发晶核所做的功少，熔体结晶时的过冷度自然小，自发晶核难以生成，自然容易生成单晶。（制备单晶时应使过冷度尽量小）2)熔体中如存在其它固体杂质，容易以该杂质为基底形非自发晶核，不易长成单晶，直拉硅单晶生长时，坩埚边结晶与炉臂掉渣变多晶就属于这种情况。3)晶胚的临界半径rc与熔体过冷度密切相关,过冷度又影响晶体与熔体之间界面比表面能,当然也影响晶体与熔体接触

6、角θ，通常θ角可反映过冷度，当θ角等于零时，熔体不过冷，易生成单晶。控制合适过冷度通过观察晶体周围光圈即θ角变化来实现。七、晶体长大l熔体中生成晶核后，熔体开始结晶。内部因素：晶体界面的曲率因素（凸形界面、凹形界面）晶体生成的因素外部因素：生长界面附近的温度分布状况（结晶潜热释放速度、逸散条件）杭州富通半导体设备科技有限公司八、直拉单晶炉热场l常用温度梯度从数量上描述热系统的温度分布情况。指温度在某方向的变化率。（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。）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）l热场动态热场——拉晶时的热场

7、（由结晶潜热、液面下降、固体表面积增加等因素决定）l热场分布示意Y温度0温度xx(纵向温度分布)(径向温度分布)l单晶生产时，热场中存在晶体(固体)和熔体两种形态，因此温度梯度也有两种：a.晶体的纵向、径向梯度b.熔体的纵向、径向梯度但最能影响单晶生长的是生长界面的温度梯度。1.晶体生长时，晶体的纵向温度梯度大于零，即离结晶面越远，梯度温度越低。注：要有足够大的晶体纵向温度梯度才能长出稳定的单晶，足够大的纵向梯度使单晶生