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直拉法生长硅单晶过程包括哪些工序？每个工序的作用是什么？
1.拉晶前的准备工作
（1）清洁处理：多晶原料、掺杂用的中间合金，石英圳，籽晶等。目的是除去表面附着物和氧化物，得到淸洁表而。（2）装料：在高纯环境下装炉。a.多晶原料b.籽晶: 通常在拉制硅单品时，所用的籽品大都采用柑同材料、完:整性好的硅单品制成。作用：在熔体中引入一个晶核。c.±ft璃（3）原料熔化：多晶硅熔化通常是在真空或制气中进行。真空熔化经常出现的问题是“塔桥”和'‘硅跳”。
2.硅单晶的拉制工艺过程
直拉硅单晶过程中有如下几个工序：熔接籽晶、引晶、缩颈、放肩、等径生长和收尾（1）熔接籽晶：包括烤晶和熔接。烤晶可以除去衣面挥发性杂质，同时可减少热冲击。熔接使籽晶与熔体完全接好，为晶体的生长做准备。（2）引晶和缩颈。引晶为结晶的开始, 收颈的主要作用在于排除接触不良引起的多品和尽量消除籽品内原有位错的延伸。（3）放肩目的是让晶体逐淅长大到所需直径。（4）等径生长等径生长的晶体就是生产上的成晶。
（5）收尾使晶体直径逐渐变小，单晶生长结束。
二、悬浮区熔法生长硅单晶过程包括哪些工序？每个工序的作用是什么？
a.准备工作①硅棒②籽晶③ 加热线圈④装炉操作⑤真空操作
b.开炉① 预热多晶硅在开始预热时的电阻率很高，高频线圈功率耦合不上，所以需进行预热。② 产生起始熔区形成半圆球形熔区，为熔接做准备。③熔接熔区与籽品接触，为品体的生长做准备。④缩颈主要作用在于排除接触不良引起的多品和尽量消除籽品内原有位错的延伸。⑤放肩使硅棒长到所需要的尺寸。⑥等径生长。等径生长的晶体就是生产上的成殆。
三、试比较直拉法和悬浮区熔法生长硅单晶这两种方法各自的优缺点。
直拉法设备和工艺比较简单，容易实现自动控制；生产效率高，易于制备大直径单晶;
容易控制单晶中杂质浓度，可以制备低阻单晶。但用此法制单晶时，原料易被堆圳污染，硅单晶纯度降低，拉制的硅单晶电阻率大于50欧姆•厘米，质量很难控制。
区熔法不使用堆堰，污染少，经区熔提纯后生长的硅单晶纯度较高，含氧量和含碳最低。
高阻硅单晶一般用此法生长。目前区熔单晶应用范围较窄，不及ff•拉工艺成熟，单晶中吐结构缺陷没有解决。
四、根据导电类型和电阻率的要求选择掺杂元素时，应依据哪五条原则?
以掺杂过程方便为准，乂能获得良好的电学性能和$好的晶体完一整性为前提。制备N 型硅虹晶，必须选择V族元素（如P、As、Sb、Bi）；制备P型硅单晶，必须选择111族元素
（如B、Al、Ga、ln）o杂质元索在硅晶体中含量的多少决定了硅单晶的电阻率。电阻率不仅与杂质浓度有关，而且与载流子的迁移率有关。当杂质浓度较大时，杂质对载流子的散射作用，可使载流子的迁移率大大降低，从而影响材料的导电能力。
五、直拉法生长硅单晶的掺杂方式有哪几种？
按掺杂剂的形式可分为元素掺杂和合金掺杂。（1）元素掺杂:即直接将纯杂质元素加入硅中。这种方式适于制备电阻率10-2〜10-3 （Qcm）的重掺杂硅单晶。（2）母合金掺杂：是将掺杂元素与硅先作成母合金（例如，硅纟弟合金，硅硼合金），根据母合金含的杂质量相应加入母合金量。这种方法适于制备电阻率为10 —10-2 （Qcm）的硅虹晶。（3）中子辐照掺杂（NTD）:按上述两种掺杂方式掺杂，山于杂质分凝、蒸发、温度分布等因素的影响使得杂质均匀性很难作好，尤其是高阻材料更困难。近年来发展了一种中子姻变掺朵技术。可大大提高硅单晶电阻率的均匀性。
六、平衡分凝系数、界面分凝系数、有效分凝系数，三者有何不同？
平衡分凝系数K0：平衡状态下，晶体与熔体中杂质浓度Z比。
«
0.0102（加g）
界而分凝系数K*：晶体生长过程中，固液界而两侧的溶质浓度之比.
有效分凝系数Ke：在固液界而移动的情况下，固液两相中溶质的分配情况，固体与液休非界面处的溶质浓度之比。
七、有效分凝系数与那些工艺条件有关？
K E C
L（B）K _ “ill 「JT+d — Kjexp（一学）死=160〃仏2
熔体的休积。溶质边界层厚度。晶体转动角速度。熔休的流动愈猛烈，6c愈薄
八、影响直拉法生长硅单晶纵向电阻率均匀性的主要因素是什么？为什么可以通过改变拉速来改善纵向电阻率的均匀性？
止常凝固使品体电阻率分布山大到小，其原因主要是山于拉品过程中览圳里的熔体不断减少，同时山于
杂质分凝作用，也会造成熔体内杂质浓度CL的不断增加，从而造成品体中
杂质分布不均匀。
二心只要设法使塩堪中熔体的杂质浓度CL和有效分凝系数
K°+（l-K。）严D
Ke的乘积不变Cs =Ke C L（B） 6C= 1.6 山上述三个表示式看出，有效分凝系数Ke 与晶体生长速率（拉速）f有关。当拉速逐渐变慢时（满足f§c/D«l时，Ke接近KO）, Ke 也逐渐变小；同时CL （B）"CL又逐渐变大，所以总能通过改变拉速使Ke和CL⑻的乘积不变, 从而保证了纵向电阻率的均匀性。
九、用区熔原料硅（即纯硅）每拉出硅单晶锭100 g ,且要求g = l/2处（晶锭中
部）的p = gQn，问要掺杂质硼多少毫克？q"・6xl02（醴）,d=2.33 （g/cm3）W 10.811 K=0.85 （已知：=5OOC/n2/V5,/V o=6.02X I023（/H^/）_,）
如果我们需要拉制M克的硅单晶，则需要加入的杂质量m （克）为
M_A___________ 1 ______
m~ ° 兀_ qppKQ-gfi）万兀式中d为硅的密度。N0为阿弗加徳罗常数，A为杂质元素的原子量，A/N0为每个杂质原子的质量。
1 M A
m ----------------------------
qppKQ-小“I〃No
1.6xIO-19 x|x500x0.85xO.5_OJ5
100 10.811
233 X 6.03 xlO23
十、硅单晶中位错的存在对材料有什么影响？简单举例说明。
（1）位错对载流子迁移率的影响：对于金刚石结构类型的硅单晶，如果存在棱位鉛,
在位铅线附近剩下有一个“悬挂键”，往往成为受主能级。有人曾经将N型错单晶弯曲, 发现N型诸变为P型错°因此，棱位错对N型半导体的影响，较P型严重。N型半导体中，位错线将俘获电子而带负电。这样对载流子的散射加强，使迁移率降低。在通常的情况下，螺位错不带有不成对的键，因此在晶体的电学特性方面它们影响是不重要的。
（2）位错对非平衡少子寿命T的影响①在位错密度低于103 cm-2时，T随。s增加而升高，②当os在103 - 104 cm-2时，T有最长的寿命值；③当o s >104 cm-2时，T随os 的增加而降低。
