單晶硅制備工藝

1、單晶爐簡介HDT-100型硅單晶硅生長爐，是由世界上著名的晶體生長設備制造公司德國CGS公司和中國最大的晶體爐設備制造公司西安理工大學工廠共同生產(chǎn)的。HDT-100型硅單晶生長爐，是軟軸提拉型單晶爐，是在惰性氣體環(huán)境中，以石墨電阻加熱器，將硅半導體材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶的設備。它可生產(chǎn)大規(guī)模集成電路所需要的高質量單晶。該設備使用1820石英坩堝熱場，生長6或8的硅單晶，可選配二次加料系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率。該設備提供的兩對（四個）電極，可滿足用戶采用兩溫區(qū)加熱的工藝要求。 HDT-100型單晶爐機械系統(tǒng)大致分類為六大部分，分別是：基座及爐室、晶體提升及旋轉部件、坩堝升降及旋轉部件、真空及

2、氬氣充入系統(tǒng)、 水冷系統(tǒng)、其它附件。外形如下圖所示。 直拉單晶硅制備工藝 第一節(jié)：半導體硅的概念 第二節(jié)：備料 第三節(jié)：生長條件 第四節(jié)：拉晶過程 第五節(jié)：拉晶過程中的異常情況及處理 第六節(jié)：單晶硅的電阻率和摻雜計算 第七節(jié)：單晶硅的物理檢測為何選擇硅？n1 硅的豐裕度n2 更高的熔化溫度允許更寬的工藝容限n3 更寬的工作溫度范圍n4 氧化硅的自然生成n硅是地球第二豐富的元素，占到地殼成分的25，硅能夠提純到半導體制造所需的足夠高的純度而消耗更低的成本。硅的熔點14164，更高的熔點使硅可以承受更高的工藝，增加半導體的應用范圍和可靠性。第一節(jié)：半導體硅的概念1.硅的物理性質; 硅的化學符號：S

3、i 原子量：28 原子序號：14 熔點14164 沸點3145 晶體結構金剛石， 20固態(tài)密度：2.33g/3 ，1420液態(tài)密度2.54 g/3）， 電子遷移率13501003，空穴遷移率:480153 硅是四價元素，呈灰色，金屬光澤，性質：脆弱， 比重較小，硬度較大。2.硅是一種半導體材料，通常的工業(yè)硅不具備半導體性能，但當硅純度達到一定水平是就顯示出優(yōu)異的半導體性能。（提純的意義）3.晶體與非晶體晶體:由原子、分子或離子在空間按一定規(guī)律排列組成空間排列具有周期性和對稱性。宏觀性質：1 晶體具有規(guī)則的外形 2 具有一定的熔點 3 晶體各向異性 非晶體：沒有固定熔點，各向同性。 絕緣體 導體

4、 半導體n 電子能量 電子能量 電子能量 n n 絕緣體 導體 半導體n價電子分布于價帶內(nèi)，價帶與導帶之間存在一個禁帶寬度，禁帶寬度具有很高的能級而產(chǎn)生一個禁帶（通常大于2eV）是絕緣體。n價帶與導帶重疊，電子移動只需要很小的能量，是導體。介于絕緣體與導體之間的禁帶能級，就是半導體。硅的禁帶寬度是1.12eV，半導體的禁帶寬度處于中等程度。導帶禁帶價帶帶導價帶重疊能帶導帶禁帶價帶n2.單晶硅的概念n 熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。n3 單晶硅的生長n 單晶硅按晶體生長方法的不同，分為直拉法（CZ）、

5、區(qū)熔法（FZ）和外延法。直拉法、區(qū)熔法生長單晶硅棒材，外延法生長單晶硅薄膜。直拉法生長的單晶硅主要用于半導體集成電路、二極管、外延片襯底、太陽能電池。目前晶體直徑可控制在312英寸。區(qū)熔法單晶主要用于高壓大功率可控整流器件領域，廣泛用于大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電一體化、節(jié)能燈、電視機等系列產(chǎn)品。外延片主要用于集成電路領域。n 1 .多晶硅2 .籽晶3 .母合金（摻雜劑）4 .石英坩堝第二節(jié):備料多晶硅生長直拉單晶硅所用的高純多晶硅原料必須符合的條件：結晶致密、金屬光澤好、斷面顏色一致，沒有明暗的溫度圈和氧化夾層，純度要求高。 多晶硅分級技術標準等級優(yōu)級一級二級三級等外基磷含量/

6、31*1013 1.5*1013 3*1013 7.5*1013 4.6*1014 基磷電阻cm4503001506010基硼含量/ 3 2.6*1013 5*1013 8.5*1013 1.1*1014 4.0*1014基硼電阻cm 450026001500100030原料腐蝕酸配比及腐蝕時間名稱酸配比(HF:HNO3)說明還原多晶硅1：61：7腐蝕液侵沒多晶硅，攪拌時不外露即可，冒出大量棕黃色氣體NO2時，用高純水沖洗回爐多晶硅1：51：7同上籽晶1：61：7舊籽晶如有氧化層，應先用砂紙磨去再腐蝕母合金1：61：7碎塊容易氧化，腐蝕應緩慢石英坩堝1：10一般腐蝕12分鐘，用高純水沖洗（目前

7、已基本不用此工序）籽晶n籽晶是生長單晶的種子，也叫晶種。拉制單晶的籽晶一般用單晶切成，一般為高阻。n晶向：結晶面的垂直方向叫做該晶面的晶向n根據(jù)晶向可分為：（100）（111）（110）等n（100）：晶向的單晶有四條棱線互成90度n（111）：晶向的單晶有三條棱線互成120度n（110）: 晶向的單晶有六條棱線母合金n拉制一定型號和電阻率的硅單晶，要選用適當?shù)膽K雜劑。五族元素常用作單晶硅N型摻雜劑，主要有磷、砷、銻。三族元素常用作單晶硅P型摻雜劑，主要有硼、鋁、鎵。n所謂母合金就是雜質元素與硅的合金。常用硅磷和硅硼兩種，雜質濃度一般大于1018原子/CM3。石英坩堝n石英坩堝是單晶制備過程中

8、熔硅的容器，有透明和不透明之分，均為Si02制成。n石英坩堝要求:薄厚均勻一致，內(nèi)壁光滑無氣泡。泡、黑點，純度高。第三節(jié) 生長條件n一：直拉單晶爐n 直拉單晶爐主要由：爐體、電器部分、熱系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和氬氣供給裝置六部分組成。n二：熱系統(tǒng)及熱場n 熱系統(tǒng)由：加熱器、保溫系統(tǒng)、支持機構、托桿、托碗等組成。加熱器是熱系統(tǒng)的主體，由高純石墨制成。保溫系統(tǒng)及其它部分則由高純石墨和碳氈組成。n合理的熱場分布應該是:1,結晶界面處的縱向溫度梯度盡可能的大一些，保證單晶有足夠的生長動力。但也不能過大，單晶既能良好的生長，又不能產(chǎn)生結構缺陷和發(fā)生晶變。2，生長界面處的徑向溫度梯度盡量接近零，以保證結

9、晶界面的平坦。第四節(jié) 拉晶過程n一：清爐n二：裝料n三：抽空n四：熔化硅n五：引晶n六：縮頸n七：放肩與轉肩n八：等直徑生長和收尾n九：停爐清爐n1、穿戴好勞保防護用品，認真閱讀交接班記錄，準備好拆爐工具。檢查電控柜，確認各開關處于關閉狀態(tài)后，才能送電控柜電源。拆爐前先查看真空度并作記錄。 n2、停加熱6-8小時后，才能充氣拆爐。充氣前先擰松副室門螺栓。充氣完后，打開副室門，提升晶體。n3、在晶體下方擺放好取晶框后，撤掉防護木板或托晶盤，然后降下晶體，晶體離取晶框底部還有3-5mm距離時，停止下降，嚴禁使晶體接觸到取晶框（會導致上軸鋼絲繩因跳槽而損壞）。剪斷細頸前，一人扶住取晶框，另一人用手抓

10、住重錘或連桿（禁止抓籽晶），然后剪斷細頸；剪斷細頸后逐步釋放重錘，控制好重錘的旋轉和晃動，防止鋼絲繩跳槽或籽晶磕碰損傷。n4、戴上高溫隔熱手套，將導流筒、保溫蓋取出冷卻。將廢石英、堝底料取出，然后將三瓣石墨堝取出冷卻。最后再將主室爐筒升起到最高位，然后旋轉出來（離開熱系統(tǒng)）。n5、拆開抽空管道上的盲板，清洗管道內(nèi)的揮發(fā)物。清洗完成后，裝盲板時，注意將密封處擦干凈,密封圈裝好。清理爐膛注意事項：1、 拿石墨件的時候必須戴上線手套，嚴禁赤手接觸。使用吸塵管道時，要注意防止管道被燙化在石墨件上。石墨件較燙時，不能戴薄膜手套。2、 所有石墨器件必須徹底打掃干凈。干凈的標準是：容易拿出來的石墨部件：導流

11、筒、上下保溫蓋、副保溫筒、三瓣堝、石墨堝托，必須打掃到全部露出石墨的本色，特別是不能留有黃色的揮發(fā)物。不容易拿出來的石墨件：加熱器、主保溫筒、爐底護盤等，在大清的時候打掃，仍然要求打掃到露出石墨的本色。3、 所有爐子內(nèi)壁打掃干凈，不能留有任何揮發(fā)物。包括副室爐筒、兩個抽氣口、主窺視孔。4、 在進行以上打掃時，必要時可以使用砂紙打磨。凡是用砂紙打磨過的地方，最后必須清理干凈。5、 每隔8爐左右對爐子進行一次大清。大清范圍：所有石墨件；爐膛內(nèi)壁；真空管道 裝熱系統(tǒng)時應注意事項：n 加熱器石墨螺釘是否緊固。n 托桿與下軸連接是否穩(wěn)固、對中。n 確認石墨堝托及三瓣堝是否完好可用。n 托桿和石墨堝托、石

12、墨堝托與三瓣堝托 之間的止口連接必須吻合良好：作到旋轉滑動自如。裝料n1、檢查所備多晶料及母合金與報告單相符后，才能開始裝料。n2、戴好薄膜手套檢查石英坩堝問題（破損、裂紋、氣泡、黑點）后，將坩堝放入三瓣石墨堝內(nèi)，盡量裝水平。裝坩堝時要防止將坩堝外壁的石英渣子帶入堝內(nèi)。n3、裝好坩堝，須另換薄膜手套后，才能裝料。n4、裝料的原則，從縱向來說，小塊的料放在坩堝底部；最大塊的料放中部，中等大小的料放在最上面；從徑向來說，大塊的放在四周，小塊的放在中心。必要時，要把大塊的料敲小，盡量利用好堝內(nèi)空間，否則到最后可能料裝不下。n5、中下部門的料可以裝得緊湊些并且貼近堝壁，但應該是自然堆砌，而不是硬擠。上

13、部的料塊，仍可輕輕靠在堝壁上。注意：n1、減少料塊與堝邊的接觸面積，以防止掛邊；n2、在料塊互相之間的相對位置方面，要預估料塊在跨料后，是否會架橋，然后進行相應的調(diào)整；n3、裝最上面部分時，小塊的料不要靠在堝壁上（掛上后難以被烤下）；n4、不論是上、中、下哪個部位，料塊尖銳部位不能直接對著坩堝壁。6、裝完料降坩堝時，注意不要超過下限（不是設備下限 位，而是熱場配時確定的安全下限），防止造成短路。7、裝導流筒時要戴上薄膜手套，以防手沾污多晶料及導流筒，并且要避免導流筒撞上多晶料塊。裝好后要檢查料塊與導流筒之間的距離，能否允許轉動坩堝，不能轉動的，要在交班本上注明并口頭向下一班交接。8、檢查無誤后

14、，擦凈主爐室、副爐室密封面，合上爐蓋，打開副室門，關上閘板閥。用高速氣流對副室（包括副室圓筒）、籽晶、重錘等進行吹拂。籽晶夾頭裝到重錘上時不能擰得過緊，整個拆爐、裝料過程中，籽晶不能有任何磕碰、損傷，對是否損傷有疑問時，應更換新籽晶。9、裝好并停穩(wěn)籽晶后，關好副室門，抽空。 抽真空n1、檢查通水情況正常后，才能啟動機械泵。循環(huán)水壓力0.2-0.25MPa。n2、啟動泵時，需點動兩、三次后，再開泵。真空閥必須慢慢20%-40%，保持約1分鐘左右后，再完全打開。不經(jīng)點動直接開泵和過快地打開球閥都是錯誤的操作方法。n3、真空度優(yōu)于1Pa以內(nèi)，才能開始檢漏，泄漏率低于0.5Pa/5分鐘，方可通氣加熱。

15、 n4、通氬氣: 通氣壓力0.5 MPa，氬氣流量40L/min，爐壓1000-1200。n根據(jù) 具體的工藝要求，這三項參數(shù)可在以下范圍內(nèi)進行調(diào)整：n通氣壓力0.25-0.65 MPa，氬氣流量20-50 L/min，爐壓600-3000Pa。熔化硅n手動方式：用一個小時的時間，均勻的分三次將功率加到最高功率95kw。在高溫的前兩個小時內(nèi)，可適當?shù)脑偕吖β实?5-100 kw之間，以便盡快的把料烘跨，防止掛邊、架橋、濺料。n自動方式：檢查熔化參數(shù)，投自動化料一旦料已經(jīng)跨下，并且沒有掛邊的危險時，要及時的將功率降低到90-95 kw之間，過高的化料功率不利于成晶。在料全部熔完之前，還剩余少量小

16、料塊時，適當預降功率到60-70 kw之間，以防止跳料，減少每一個化料步驟的時間。引晶n一、預熱籽晶n 下降籽晶到液面35毫米預熱兩到三分鐘。n二、合適的引晶溫度n 與溶液接觸后，籽晶周圍出現(xiàn)一片白色結晶，而其越來越大，溫度偏低，應立即升溫。n 與溶液接觸后，籽晶周圍馬上出現(xiàn)光圈，而且籽晶也熔硅的接觸越來越小，光圈抖動厲害，溫度偏高，立即降溫。n溫度過高的情況出現(xiàn)有兩種可能：n1、實際加熱功率偏高，應適當降低加熱功率n2、由于熔硅和加熱器保溫系統(tǒng)熱惰性引起的 n合適的引晶溫度是籽晶和熔硅接觸后，籽晶周圍逐漸出現(xiàn)光圈，最后光圈變圓。 這種方式是用經(jīng)驗和現(xiàn)象來判斷引晶溫度。n三、判斷是否是單晶n熔

17、接好后，緩慢提拉籽晶。晶體出現(xiàn)三個均勻分布的白點為（111）晶向單晶，出現(xiàn)四個對稱分布的白點為（100）晶向單晶，或兩個對稱分布的白點為（110）晶向單晶。n四、原理：籽晶相當于在硅熔體中加入了一個定向晶核，使晶體按晶核的晶向定向生長，制得所需晶向的單晶。同時晶核使晶體能在過冷度較小的熔體中生長，避免自發(fā)晶核的形成。 等徑 n n引晶n 放肩 收尾縮頸n目的：排除引出單晶中的位錯。n 位錯是由于籽晶和熔硅溫差較大，高溫的熔硅對籽晶造成強烈的熱沖擊，籽晶頭部產(chǎn)生大量的位錯.n縮頸有兩種方法：快縮頸和慢縮頸 n 慢縮頸時熔硅的溫度較高，主要控制溫度，生長速度一 般在每分鐘0.8-3毫米?？炜s頸時熔

18、體溫度較低，主要控制生長速度，生長速度一般在每分鐘2-8毫米。n 長度：一般為引晶直徑的5-6倍。n 引晶和縮頸總長度在150-200毫米之間。放肩與轉肩n放肩：引晶達到規(guī)定長度后，如果晶棱不斷，立刻降溫并降低拉速，使細頸逐漸長粗到規(guī)定的直徑，此過程稱為放肩。n要求：1、放肩的起始部分宜慢，之后應適時降溫，使放肩生長平滑，防止肩部呈臺階狀。2、放肩拉速在0.3-0.5之間。n轉肩：待晶體長到規(guī)定直徑時（小于要求直徑約5mm時，即可開始轉肩） 緩慢提高拉速，使其平滑過渡，肩部近似直角。n要求：轉肩前需進行預降溫，一般降低2-4n 轉肩速度為2-4mm/min，根據(jù)現(xiàn)場放肩快慢而定。n 轉肩過程中

19、適時跟上少量堝升。轉肩完成后，堝升調(diào)整到位。n 轉肩完成后，檢查等徑參數(shù)，投自動控制。n 等直徑生長和收尾n原理：n單晶的等直徑生長中，隨著單晶長度的不斷增加，單晶的散熱表面積也增大，散熱速度也越快，單晶生長界面的溫度會降低，使單晶變粗。另一方面，隨著單晶長度的增加，熔硅逐漸減少，坩堝內(nèi)熔硅液面逐漸下降，熔硅液面越來越接近高溫區(qū)，單晶生長界面的溫度越來越高，使單晶變細。n等直徑生長，是由計算機自動控制溫度和拉晶速度，但在生產(chǎn)實踐中，操作工人一定要注意觀察和記錄晶體直徑和溫度的變化，一旦有異常，迅速報告班長或上一級部門。熔化料注意事項：n1、堝位升降的把握n一旦跨料之后，應該馬上將坩堝升上來。如

20、果不及時將坩堝升上來，料塊的主體部分處于低溫區(qū)，會增加化料的時間，也就增加了坩堝和硅液的反應時間，不利于坩堝的保護。上升的時候注意，要在料和導流筒之間留夠安全距離n2、在整個化料的過程中，都要有防范漏料的意識。因此，熔料過程中操作人員不能離開爐臺，要隨時觀察情況，及時處理掛邊、搭橋、漏料及其他意外事故。A:為了防范漏料，在平時（指正常時）就應該積累以下經(jīng)驗：高溫多少時間以后，坩堝下部會出現(xiàn)熔液；首次出現(xiàn)熔液時，液面的位置應該在什么地方；第一次跨料后，液面高度應該在什么位置。B:判斷漏料的跡象除了出現(xiàn)熔液的時間、熔液的高度位置外，還有一個參考現(xiàn)象是觀察加熱電流是否穩(wěn)定，因為漏料會造成短路打火。

21、停爐n1、加熱功率降為零，關閉加熱電源按鈕。n2、停止坩堝轉動，籽晶轉動可變慢，降坩堝50毫米，停止坩堝軸和籽晶軸的上下運動。n3、 3-4小時后可以停氬氣，熱檢并記錄真空度，關閉真空閥門，停止真空泵n4、 6-7小時后方可停冷卻水。收尾n目的：消除位錯，提高成品率。n原因：單晶拉完時，由于熱應力作用，尾部會產(chǎn)生大量位錯，并沿著單 晶向上延伸，延伸的長度約等于一個直徑。所以收尾長度要求大于 150毫米。n 所謂熱應力，就是指晶體中心部分對邊緣部分的相對收縮或膨脹，大小取決于晶體中溫度的均勻分布?？梢允菈嚎s力或拉伸力。n靜態(tài)熱場：指硅熔完后，引晶時溫度分布狀況，由加熱器、保溫系統(tǒng)、 坩堝位置及周

22、圍環(huán)境決定。、n動態(tài)熱場: 指拉晶時的熱場，由晶體生長放出的結晶潛熱影響溫度的分布，熔體液面下降使溫度分布發(fā)生變化，而晶體生長表面積增加，散熱面積增加，溫度分布也發(fā)生變化，這樣溫度熱場梯度不斷變化的熱場稱為動態(tài)熱場， 動態(tài)熱場是晶體生長的實際熱場。n溫度梯度：指溫度在某方向的變化率用dT/dr表示，指某點的溫度T在r方向的變化率，在一定距離內(nèi)某方向的溫度相差越大，單位距離內(nèi)溫度變化也越大，溫度梯度也越大，反之，越小。第五節(jié)：拉晶過程中的異常情況及處理n一：掛邊和搭橋n 掛邊：多晶硅熔完時，有少量硅塊粘在坩堝邊上。n 搭橋：多晶硅熔化過程中，部分硅塊在熔體上面形成 一座“橋”。n產(chǎn)生原因：1、裝

23、料不合要求。n 2、熔硅時坩堝位置太高或過早的提高了坩堝位置。n 3、過早的降低了熔硅溫度。n處理方法：首先降低坩堝位置，快速升高熔硅溫度，讓其處于加熱器高溫區(qū)。一旦掛邊或搭橋消失，快速降溫并快速升高坩堝，避免跳硅。二：硅跳：n 所謂硅跳，在化料過程中熔硅在坩堝中沸騰并且飛濺出來的現(xiàn)象。n 產(chǎn)生原因：n 1、多晶硅中有氧化層或封閉氣泡n 2、石英坩堝內(nèi)壁有氣泡n 3、熔化時溫度太高。n 一旦溫度高，硅和石英坩堝反應加快，生成大量一氧化硅氣泡產(chǎn)生硅跳。 n Si +SiO2=2SiO n 4、料熔完后沒有及時升坩堝或降低功率。三：放肩時坩堝邊結晶n原因：熔硅表面過冷度太大。從工藝角度看，是熱場縱

24、向溫度梯度偏小或放肩時溫度降低太多而造成的。n解決方法：增大熱場的縱向溫度梯度，降低放肩時的拉晶速度。n一旦坩堝邊出現(xiàn)結晶，要適當升高溫度，降低拉速，使結晶緩慢熔化，待熔化完后，可繼續(xù)進行正常放肩拉晶。四：等徑時斷線或鼓棱n原因：1、原料有害雜質含量高n 2、自動狀態(tài)下溫度或拉速波動過大n 3、外界有震動。n 4、原料有氧化或真空度不高 等等n處理方式：不足一個直徑長度時，分以下幾種情況處理：n1、如果原料較差，或者化完料后看見液面有較多渣滓，應該提渣（俗稱“提餅子”、“提蓋子”）。n2、如果原料較好，且化完料后液面較干凈，應該回熔。n3、如果近期成晶比較正常，出現(xiàn)放肩過程中斷線的情況，應該考

25、慮提渣。n提渣時，不必進行冷卻。當鼓棱長度大于一個直徑長度時，應當按單晶（無位錯或有位錯）進行冷卻，冷卻步驟見下面，然后取出。n1、在記錄本上記下堝位，平均拉速、余料重量。n2、將計算機徑控、溫控退出自動，并將加熱功率略微升高。n3、用快速將坩堝下降30-40mm，使晶體脫離液面 n4、將晶升速度調(diào)整到3.0mm/min，以次速度慢速提升晶體，使之逐步冷卻，保持60分鐘后，將晶升速度調(diào)整到6.0mm/min，再保持60分鐘，然后將晶升速度調(diào)整到8mm/min，保持60分鐘。最后將晶體提升到副室圓筒內(nèi)，然后進行倒氣操作 倒氣操作的步驟及方法n一：在進行倒氣之前，先確認以下三個條件是否具備，否則不

26、能進行倒氣 n 1）副室泵是否完好可用。n 2）晶體長度能否升到副室圓筒以內(nèi)。n 3）閘板閥冷卻良好，出水溫度正常 n二：晶體高度提升到足夠安全的位置，確保不會被閘板閥碰到 n三： 確認主室氬氣通上之后，才能蓋上閘板閥。如果主室被抽成真空，將會出現(xiàn)嚴重的跳料，損壞導流筒及熱場。n四：主室通氣位置切換后，隨時觀察爐內(nèi)是否正常，防止結晶和跳料n五：取出晶體或換完籽晶后，合上爐門，給副室抽上真空之后，不能直接打開閘板閥，必須趕氣三次后，才能打開。趕氣的方法是：抽上真空后，打開副室氬氣，氬氣流量使用流量計最大值50L/min，通氣時間持續(xù)1-2分鐘；然后關閉氬氣，抽空1-2分鐘后，再次打開氬氣，如此循

27、環(huán)往復3次。n六：趕氣完后，打開閘板閥，通上副室氬氣，關閉主室氬氣，關閉副室真空閥，關閉副室泵。這五步操作之間的順序不能錯，時間間隔盡量縮短。五：導流筒被熔硅侵壞的幾種情況n1、在升坩堝時，沒注意看爐內(nèi)，升過頭了，讓導流筒浸入液面。正確的方法是：升坩堝時，主要看爐內(nèi)，堝位標尺只能作為參考。n2、倒氣時，蓋上閘板閥之前，沒有先通上主室的氬氣，導致主室被抽成真空而跳料。n3、當晶體長度較長時，回熔前沒有先將堝位降低，就開始回熔，隨著晶體的熔化，液面逐漸漫上來，浸到熱屏。n4、化料完了后，沒有將功率降低，導致嚴重跳料。n5、使用高堝位（液面與熱屏距離很近）拉晶，堝升跟蹤比例不正確：快得太多，導致液面

28、逐步上升，靠上熱屏。第六節(jié)：單晶硅的電阻率和摻雜計算n一：雜質的溶解及擴散n二：雜質的蒸發(fā)n三：雜質的分凝n四：純元素摻雜n五：母合金摻雜的計算一：溶解的概念：n溶液溶液 ：兩種或兩種以上化學性質不同的物質組成的均勻而穩(wěn)定的混合物。均勻指在溶液中物質的分散程度達到分子水平 ，穩(wěn)定指如無外力的破壞可以長期存在 。n溶劑溶劑：溶液中能溶解其他物質的物質。 n溶質溶質 ：溶液中被溶劑溶解的物質。n溶解度溶解度：在一定的溫度和壓力下，物質在一定量的溶劑中達到溶解平衡時的最高量。通常以100克溶劑中所能溶解的物質的克數(shù)表示。兩種元素原子半徑差別越大，溶解度越小。 擴散:n雜質在硅中溶解時，雜質原子在硅中

29、不斷向四周散開，稱為擴散。n擴散過程中，物質的擴散流量，即單位時間內(nèi)通過單位橫截面積所輸送的物質量和這個物質橫跨這一截面的濃度變化成正比。二：雜質的蒸發(fā)n從分子運動的觀點看，液體表面的微粒以很大速度運動，能夠克服表面層其它微粒的吸引，逸出液面相當遠的距離，超出了微粒作用的的范圍，不再受表面微粒吸引而成為蒸汽原子或分子的現(xiàn)象叫做蒸發(fā)。n液體表面積越大，蒸發(fā)越快；n溫度越高，蒸發(fā)速度越大。（溫度升高，液體微粒運動速度增大，逸出的微粒數(shù)增加）三：雜質的分凝n當結晶過程是順序凝固，并進行的十分緩慢，近似固液共存的平衡狀態(tài)，那么雜質在固態(tài)和液態(tài)中的濃度分布是不一樣的，這種現(xiàn)象就是雜質的分凝效應。n單晶硅的縱向電阻率的分布，是頭高尾低，并且期間的變化是連續(xù)的，這種差異是頭部到尾部雜質含量的差異，這種差異的造成就是分凝的結果雜質在硅中的平衡分凝系數(shù)K0值n若K0=1