单晶硅生长之收尾工艺分析

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单晶硅的详细工艺流程单晶硅可是个超级有趣的东西呢！那我就来给你唠唠它的详细工艺流程吧。

一、原料准备。

单晶硅的原料那就是多晶硅啦。

多晶硅就像是一群小伙伴聚在一起，但是呢，为了得到单晶硅，得把它们变成更适合加工的状态。

这就好比要把一群有点乱乱的小朋友排好队一样。

多晶硅要先被加工成块状或者棒状，而且纯度得特别高才行哦。

纯度高就像是小朋友们都干干净净、整整齐齐的。

要是纯度不够，那后面做出来的单晶硅可就不那么完美啦。

二、晶体生长。

1. 直拉法。

这是一种很常用的方法呢。

就好像是从一群小伙伴里拉出来一个小领袖一样。

把多晶硅原料放到一个石英坩埚里，然后用加热器把它加热到超级热，热到都融化成液态了，就像把一块糖加热融化成糖浆一样。

然后呢，在这个液态的多晶硅里放入一颗小小的单晶硅籽晶，这颗籽晶就像是一个小种子。

慢慢地把籽晶往上拉，液态的多晶硅就会按照籽晶的样子一层一层地凝固，最后就长成了一根长长的单晶硅棒。

这个过程可不能着急哦，要是拉得太快或者太慢，都会影响单晶硅的质量呢。

就像种小树苗一样，浇水太多或者太少都不行。

2. 区熔法。

这个方法也很特别。

它是把多晶硅棒的一部分加热融化，然后让这个融化的区域慢慢移动，就像一个小火球在多晶硅棒上滚动一样。

在这个过程中，也是靠着籽晶来引导晶体的生长。

这种方法做出来的单晶硅纯度会更高一些，就像是经过了更严格训练的小战士一样，质量那是相当不错的。

三、加工处理。

1. 切割。

长出来的单晶硅棒可不能就这么直接用，得把它切成一片片的。

这个切割就像是切面包一样，不过可不能切得歪歪扭扭的哦。

现在有很多很厉害的切割技术，比如用金刚线切割。

切割出来的硅片要薄厚均匀，要是有的地方厚有的地方薄，就像做出来的饼干有的地方厚有的地方薄一样，是不合格的。

2. 研磨和抛光。

切好的硅片表面还不够光滑，就像刚从地里挖出来的土豆，表面坑坑洼洼的。

这时候就需要研磨和抛光啦。

研磨就像是用小砂纸轻轻地打磨，把那些不平整的地方磨掉。

直拉法单晶硅的工艺流程
直拉法生长单晶硅的主要工艺流程为:准备→开炉→生长→停炉。

准备阶段先清洗和腐蚀多晶硅,去除表面的污物和氧化层,放人坩埚内。

K4T51163QG-HCE6再准备籽晶,籽晶作为晶核,必须挑选晶格完整性好的单晶,其晶向应与将要拉制的单晶锭的晶向一致,籽晶表面应无氧化层、无划伤。

最后将籽晶卡在拉杆卡具上。

开炉阶段是先开启真空设各将单晶生长室的真空度抽吸至高真空,一般在102Pa以上,通入惰性气体(如氩)及所需的掺杂气体,至一定真空度。

然后,打开加热器升温,同时打开水冷装置,通入冷却循环水。

硅的熔点是1417℃,待多晶硅完全熔融,坩埚温度升至约14⒛℃。

生长过程可分解为5个步骤:引晶→缩颈→放肩→等径生长→收尾。

引晶又称为下种,是将籽晶与熔体很好地接触。

缩颈是在籽晶与生长的单晶锭之问先收缩出晶颈,晶颈最细部分直径只有2~3mm。

放肩是将晶颈放大至所拉制晶锭的直径尺寸,再等径生长硅锭.直至耗尽坩埚内的熔体硅。

最后收尾结束单晶生长。

晶体生长中,控制拉杆提拉速度和转速、坩埚温度及坩埚反向转速是很重要的,硅锭的直径和生长速度与上述囚素有关。

在坩埚温度、坩埚反向转速一定时,主要通过控制拉杆提拉速度来控制硅锭的生长。

即籽晶熔接好后先快速提拉进行缩颈,再渐渐放慢提拉度进行放肩至所需直径,最后等速拉出等径硅锭。

收整尾工艺技术改进收尾是为了排除因晶体脱离液面而产生位错。

收尾的成功否影响整支晶棒的成品率。

收尾前，首先要准确判断炉内所剩硅料的多少，一般可根据埚位、或看埚边进行判断，下面对于等径硅料可如下计算：投料量-提肩掉渣（实称）-头（1kg，6吋或6.5吋；1.5kg，8吋）-尾（～3.5kg，6吋或6.5吋；5.5kg，8吋）-埚底料（-2kg）=等径硅料重量。

对于6吋单晶硅，直径155mm时每公斤硅料可拉制22.7mm；对于6.5吋单晶硅，直径170mm时每公斤硅料可拉制18.9mm；对于8吋单晶硅，直径205mm时每公斤硅料可拉制13.0mm。

在正确判断好埚底料的情况下进行收尾，为了使整尾形状要求为倒立圆锥状，不出现直径较大波动，长度在一个直径左右，所用时间周期短，可采取如下工艺进行收尾。

1、退出直径自动控制和温校自动控制，切换为手动控制状态；2、计长清零，拉速输出清零；3、适当降低埚随比（0-100mm），但不要归零，以保证收尾时的拉速；4、将拉速调至 1.0-1.1mm/min，保持2-3min；同时增大温校速率，～10-30 v/min。

5、随时观察光圈变化，待光圈开始缩小时，适当降低拉速，逐步将拉速降至0.70-0.80mm/min；之后根据光圈变化进行调整欧陆温度，尽量使拉速稳定在0.70-0.80mm/min，以保证合理控制收尾所用时间。

6、在收尾长度在40-60mm左右，可关闭埚升电源。

防止埚升太快，石英坩埚撞导流筒。

7、到最后所剩硅料较少时，可通过降低埚转和增大温校速率来加大增加温度，以防止出现结晶现象。

8、对于收尾末期，直径较小时，可根据光圈适当提拉速以使得尾收尖，缩短收尾时间。

收尾注意事项：1、在收尾过程中，要一直看着光圈进行收尾。

若光圈变大或变小，可通过调节温校速率，尽量不要调节拉速。

若光圈增大，可进行增加温校速率，若光圈缩小，可适当降低温校速率，拉速尽量维持在0.70-0.80之间。

单晶硅生长原理及工艺摘要：介绍了直拉法生长单晶硅的基本原理及工艺条件。

通过控制不同的工艺参数（晶体转速：2.5、10、20rpm；坩埚转速： 1.25、5、10），成功生长出了三根150×1000mm 优质单晶硅棒。

分别对这三种单晶硅样品进行了电阻率、氧含量、碳含量、少子寿命测试，结果表明，当晶体转速为10rpm，坩埚转速为5rpm，所生长出的单晶硅质量最佳。

最后分析了氧杂质和碳杂质的引入机制及减少杂质的措施。

关键词：单晶硅；直拉法生长；性能测试；氧杂质；碳杂质中图分类号：O782 文献标识码：A 文章编号：1672 －9870（2009）04 －0569 －05收稿日期：2009 07 25基金项目：中国兵器科学研究院资助项目（42001070404）作者简介：刘立新（1962 ），男，助理研究员，E-mail：lxliu2007@。

刘立新1，罗平1，李春1，林海1，张学建1，2，张莹1（1.长春理工大学材料科学与工程学院，长春130022；2.吉林建筑工程学院，长春130021）Growth Principle and Technique of Single Crystal SiliconLIU Lixin1，LUO Ping1，LI Chun1，LIN Hai1，ZHANG Xuejian1，2，ZHANG Ying1（1.Changchun University of Science and Technology，Changchun 130022；2. Jilin Architectural and civil Engineering institute，Changchun 130021）Abstract：This paper introduces the basic principle and process conditions of single crystal silicon growth by Cz method.Through controlling different process parameters (crystal rotation speed: 2.5，10，20rpm; crucible rotation speed: -1.25，-5，-10)，three high quality single crystal silicon rods with the size of 150×1000mm were grown successfully. Performancemeasurements of three single crystal silicon samples were performed including resistivity，oxygen and carbon content，minority carrier lifetime，respectively. The results show that as-grown single crystal silicon has the optimal qualitywhen crystal rotation speed is 10rpm，and crucible rotation speed is -5rpm. Finally，the introducing mechanism of oxygenand carbon impurities，and the way to reduce the impurities were discussed.Key words：single crystal silicon；growth by Cz method；performance measurements；oxygen impurities；carbon impurities单晶硅属于立方晶系，金刚石结构，是一种性能优良的半导体材料。

单晶硅片的拉扯法生长工艺优化单晶硅是光伏电池制造过程中最关键的材料之一, 它直接影响着光伏电池的电性能和转换效率。

而单晶硅片的拉扯法生长工艺通常被广泛应用于光伏行业。

本文将探讨单晶硅片拉扯法生长工艺的优化方法，以提高生长效率和降低成本。

首先，了解单晶硅片拉扯法生长工艺的基本原理是必要的。

拉扯法是通过将硅棒（或称为种子棒）放置在石英坩埚中，然后在高温下慢慢将硅棒拉出，形成连续的单晶硅片。

优化拉扯法工艺，需要考虑以下几个关键因素：种子棒的选择、熔料的准备与控制、拉扯速度、温度控制等。

首先，种子棒的选择对于单晶硅的质量和生长效率有着重要影响。

通常情况下，使用高质量的单晶硅作为种子棒，可以保证在生长过程中无晶界和杂质的引入。

此外，种子棒的形状和尺寸也需要进行优化。

合理的种子棒设计可以最大限度地减少晶体缺陷的形成，并提高单晶硅片的质量和长寿命。

其次，熔料的准备与控制是另一个需要优化的关键点。

常用的熔料是硅对，硅片和硅粉混合而成的混合物。

熔料的纯度和化学成分的控制是确保单晶硅质量的关键。

提高熔忙质量可以通过优化熔料中硅的纯度和杂质的含量来实现。

同时，对熔料中含有的非晶硅和过量的杂质进行严格的控制，可以减少晶体缺陷的产生，提高单晶硅片的质量。

此外，拉扯速度和温度控制也是优化拉扯法生长工艺的重要因素。

拉扯速度的选择需要在保证单晶硅片质量的前提下尽可能提高生长速率。

适当提高拉扯速度可以提高生产效率，并减少生产成本。

温度的控制对于晶体生长过程中晶界和晶体缺陷的形成也具有重要影响。

正常情况下，较高的温度可以提高晶体生长速率，但也容易引入晶体缺陷。

因此，需要权衡温度和生长速率，以达到最佳生长条件。

此外，还可以通过技术创新和先进设备的引入来进一步优化拉扯法生长工艺。

例如，非接触式热探测技术可以实时监测晶体生长过程中的温度分布，从而实现更精确的温度控制。

此外，采用先进的自动化设备，可以提高生产效率，降低劳动力成本。

综上所述，单晶硅片的拉扯法生长工艺优化需要综合考虑种子棒的选择、熔料的准备与控制、拉扯速度、温度控制等因素。

单晶硅生产工艺流程原理实验报告总结单晶硅是一种重要的半导体材料，在电子行业有着广泛的应用。

其生产工艺流程比较复杂，需要经过多道工序才能得到高质量的单晶硅。

在实验中，我们按照标准工艺流程进行了实验，并对结果进行了总结和分析。

首先，单晶硅的生产始于硅矿的提炼。

硅矿经过精炼、精炼、还原等过程，最终得到纯度较高的冶金硅。

冶金硅再经过气相法或溶液法等方式，制备成硅单质。

硅单质经过多道精细加工，才能最终形成单晶硅。

在实验中，我们主要关注了单晶硅的生长工艺过程。

单晶硅的生长主要采用Czochralski法和浮区法。

在实验中，我们选择了Czochralski 法进行生长。

首先，我们将高纯度的硅料加入到电炉中，加热至熔融状态。

然后，在熔融硅表面缓慢降温，使得硅料逐渐凝固形成单晶。

在实验中，我们控制了降温速度、转动速度等因素，以达到获得高质量单晶硅的目的。

在实验过程中，我们发现控制降温速度对单晶质量有着重要影响。

如果降温速度过快，会导致硅料结晶不完整，形成晶界和晶缺陷，影响单晶硅的性能；而如果降温速度过慢，会导致硅料过度晶化，造成成本过高。

因此，在生长过程中，合理控制降温速度是非常关键的。

除了降温速度外，转动速度也是影响单晶质量的重要因素。

在实验中，我们发现适当的转动速度可以促使硅料在生长过程中均匀结晶，减少晶界的形成，提高单晶硅的质量。

因此，在生长实验中，我们对转动速度进行了精细调节，以获得尽可能高质量的单晶硅。

总的来说，单晶硅的生产工艺流程是一个复杂的过程，需要多方面因素的综合考虑。

通过实验，我们深入了解了单晶硅生长的原理和关键影响因素，为今后的生产工艺提供了重要参考。

希望本次实验的总结和分析对于提高单晶硅生产的技术水平有所帮助。

1。

单晶硅生长的工艺流程
单晶硅生长的工艺流程主要包括以下几个步骤：
1. 制备硅单晶种子
将高纯度多晶硅加热至熔点，使其中的杂质浮起，用特殊的设备从上端抽取到纯净的硅熔体，然后使用旋转器旋转并拉扯出来，即可得到具有较高晶格定向性的硅单晶种子。

2. 准备硅熔体
在特殊的反应炉中，将硅石和氧化铝等原料加入到高温高压的反应环境中，使它们发生互相作用，生成硅熔体。

3. 单晶硅生长
将硅单晶种子放入硅熔体中，并逐渐上升和旋转，依次凝固、生长出单晶硅，这个过程被称为“拉曼”过程。

同时，通过恰当的加热和冷却控制，可以获得所需的硅单晶形态和尺寸。

4. 硅单晶切成片
将生长好的硅单晶锯成晶片，用于制备太阳能电池和其他半导体器件。

5. 优化和制备半导体器件
对硅单晶晶片进行表面抛光、清洗等处理，采用化学蚀刻、光刻、离子注入、渗透等工艺优化晶体结构，然后通过印刷、焊接、封装等过程制备成各种半导体器件。

专利名称：一种单晶硅收尾方法及单晶硅制备方法专利类型：发明专利
发明人：司佳勇,周浩,尚繁
申请号：CN201410707692.3
申请日：20141128
公开号：CN104372399A
公开日：
20150225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种单晶硅收尾方法，该方法包括：步骤S10：使晶体下降，直至浸入溶液中，提高热场温度；步骤S20：使晶体的生长方向向上，提高热场温度；步骤S30：晶体收尾长度达到第一阈值时，提高热场温度，当晶体收尾长度达到第二阈值时，降低晶体直径步骤S40：当晶体收尾长度为50mm-80mm，且晶体直径小于50mm时，将晶体与溶液提断。

本发明在收尾工序开始的初期，将晶体下降至溶液中的同时提高热场温度，防止单晶硅与收尾部分的单晶硅之间的分界面处受到热应力冲击而产生位错，当晶体收尾长度达到50mm-80mm，直径小于50mm时将晶体与溶液提断，缩短了收尾周期至1至1.7个小时左右，明显缩短了收尾周期。

本发明还提供了一种单晶硅制备方法，能够缩短收尾的周期。

申请人：英利能源(中国)有限公司
地址：071051 河北省保定市朝阳北大街3399号
国籍：CN
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：王宝筠
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