工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

培訓(xùn)目的：相關(guān)技術(shù)人員掌握必備的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)

課程類(lèi)型：技術(shù)類(lèi)課目：工藝基礎(chǔ)知識(shí)課時(shí)：2H

主講人：周銳

編制：周銳審核：李定武核準(zhǔn)：實(shí)施日期：2011年2月寧夏隆基系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)教育課件寧夏隆基系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)教育課件11.1單晶硅與多晶硅

硅（臺(tái)灣、香港稱(chēng)矽）呈灰色，性脆，易碎。其在自然界中呈氧化物狀態(tài)存在，在巖石圈中的豐度為27.6%（重量），僅次于氧，因而硅的資源極為豐富。通常的工業(yè)硅（99.0-99.9%）不具有半導(dǎo)體性能，當(dāng)將硅提純到很高純度（99.9999999%）時(shí)，就顯示出優(yōu)異半導(dǎo)體性能。下表中列舉了硅的一些參數(shù)。培訓(xùn)教育

學(xué)習(xí)成長(zhǎng)1硅單晶1.1單晶硅與多晶硅培訓(xùn)教育學(xué)習(xí)成長(zhǎng)1硅單晶2培訓(xùn)教育

學(xué)習(xí)成長(zhǎng)表1.1硅的參數(shù)培訓(xùn)教育學(xué)習(xí)成長(zhǎng)表1.1硅的參數(shù)3硅原子在空間呈長(zhǎng)程有序排列，具有周期性和對(duì)稱(chēng)性，這種硅晶體稱(chēng)為單晶硅。反之，硅原子在空間的排列呈無(wú)序或短程有序，稱(chēng)為多晶硅。因單晶的原子排列具有周期性和有序性，為了方便分析研究，人們選取能夠反映晶體周期性的重復(fù)單元作為研究對(duì)象，稱(chēng)為晶胞。硅單晶屬于金剛石結(jié)構(gòu)，晶胞是正方體。八個(gè)頂點(diǎn)、六個(gè)面的中心及每條空間對(duì)角線上距頂點(diǎn)四分之一對(duì)角線長(zhǎng)的地方各有一個(gè)硅原子。圖1.2金剛石結(jié)構(gòu)硅原子在空間呈長(zhǎng)程有序排列，具有周期性和對(duì)稱(chēng)性，這種硅晶體稱(chēng)41.2晶向及晶面晶體生長(zhǎng)中，常用到晶面和晶向的概念。晶體的原子可以看成是分列排列在平行等距的平面系上，這樣的平面成為晶面。通常選取正方體晶胞上的一個(gè)頂點(diǎn)作為原點(diǎn)，過(guò)原點(diǎn)的三條棱線分別作為X、Y、Z坐標(biāo)軸，晶胞的棱長(zhǎng)為一個(gè)單位長(zhǎng)度建立坐標(biāo)系。任意一個(gè)晶面，在X、Y、Z軸上都會(huì)有截距，取截取的倒數(shù)，若倒數(shù)為分?jǐn)?shù)，則乘以它們的最小公倍數(shù)，都可以轉(zhuǎn)換成h、k、l的形式，把整數(shù)h、k、l擴(kuò)入圓括號(hào)，這樣就得到晶面指數(shù)（hkl）。某一晶面指數(shù)為（123），或者更普遍地為（hkl），它僅表示晶面指數(shù)為h、k、l的一個(gè)晶面。為了表示平行于這一特殊晶面的一整族晶面，或需要指明具有某種晶體學(xué)類(lèi)型的所有晶面，如所有的立方面是具有（100）特性的晶面，常用｛｝括起晶面指數(shù)，這樣，一切具有（100）晶面特性的晶面用｛100｝表示，叫｛100｝晶面族，它包括（100）、（010）、（001）、（—100）、（0—10）、（00—1）各晶面。1.2晶向及晶面晶體生長(zhǎng)中，常用到晶面和晶向的概念。晶體的5為了標(biāo)出晶向，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)作一直線平行于晶面的法線方向，根據(jù)晶胞的棱長(zhǎng)決定此直線點(diǎn)的坐標(biāo)，把坐標(biāo)化成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。用［］括起來(lái)，稱(chēng)為晶向指數(shù)。為了表示一組相同晶體類(lèi)型的所有晶向，用＜＞把晶向指數(shù)括起來(lái)，叫晶向族。

圖1.3常用的三種晶面為了標(biāo)出晶向，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)作一直線平行于晶面的法線方向，根據(jù)6在晶體的同一面族中，相鄰兩晶面之間的距離叫面間距。同一晶面上，單位面積中的原子數(shù)叫面密度。晶面指數(shù)不同的晶面族，面間距也不同，面密度也不一樣。單位體積晶體中原子總數(shù)是一定的，面間距較小的晶面族，晶面排列密，晶面的原子密度??；面間距較大的面族，晶面排列較稀，晶面的原子密度大。硅單晶生長(zhǎng)時(shí)，{100}晶面族的法向生長(zhǎng)速度最快，{111}晶面族最慢。硅單晶若用腐蝕液腐蝕，各晶面族腐蝕速率不同，{100}面族腐蝕速率最快，{110}面族次之，{111}晶面族最慢。為什么{100}晶面族的法向生長(zhǎng)速度最快？在晶體的同一面族中，相鄰兩晶面之間的距離叫面間距。同一晶面上71.3半導(dǎo)體材料固體材料按照其電阻率可分為超導(dǎo)體材料、導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料和絕緣體材料。半導(dǎo)體材料的電阻率一般介于導(dǎo)體和絕緣體之間，數(shù)值一般在10-4—108Ω.cm之間。但電阻率在10-4—108Ω.cm之間的并不都是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的電阻率受雜質(zhì)及溫度的影響。1.3.1雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響半導(dǎo)體的電阻率對(duì)其所含的雜質(zhì)量是非常敏感的。雜質(zhì)含量的改變，會(huì)引起半導(dǎo)體材料的電阻率發(fā)生顯著變化。例如，硅中磷雜質(zhì)濃度在1021—1012cm-3范圍內(nèi)變化時(shí)，它的電阻率則從10-4Ω.cm變到104Ω.cm。目前電阻率可在這樣大的范圍內(nèi)變化的材料并不多，它說(shuō)明了半導(dǎo)體中雜質(zhì)含量是決定其電阻率的主要因素之一。1.3半導(dǎo)體材料固體材料按照其電阻率可分為超導(dǎo)體材料、導(dǎo)體材81.3.2溫度對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響對(duì)金屬導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度升高時(shí)，它的電阻率增大，但變化幅度不大。而半導(dǎo)體與此相反，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻率降低，溫度下降時(shí)，電阻率增大，并且變化幅度很大。當(dāng)溫度變化300℃時(shí)，電阻率會(huì)改變幾千倍到幾十萬(wàn)倍。當(dāng)溫度下降至接近絕對(duì)零度（-273℃）時(shí)，半導(dǎo)體就成為絕緣體。因此要求在室溫下（23±2℃）測(cè)量硅單晶的電阻率。1.3.2溫度對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響92直拉單晶硅的基礎(chǔ)理論2.1位錯(cuò)與拉晶2.1.1晶體缺陷實(shí)際晶體的空間點(diǎn)陣和理想的空間點(diǎn)陣不同，它無(wú)法作到絕對(duì)的理想的規(guī)則周期排列，而是點(diǎn)陣在排列上有這樣或那樣不規(guī)則性，存在著點(diǎn)陣畸變，偏離空間點(diǎn)陣。那些偏離點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)或地區(qū)通稱(chēng)晶體缺陷。根據(jù)缺陷相對(duì)晶體尺寸或影響范圍大小，可分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷。2.1.2位錯(cuò)位錯(cuò)是一種很重要的晶體缺陷。晶體的位錯(cuò)是圍繞著的一條很長(zhǎng)的線，在一定范圍內(nèi)原子都發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)動(dòng)，離開(kāi)它原來(lái)平衡位置，所以叫位錯(cuò)。2直拉單晶硅的基礎(chǔ)理論2.1位錯(cuò)與拉晶10位錯(cuò)可以發(fā)生滑移和攀移運(yùn)動(dòng)并發(fā)生位錯(cuò)的增殖。硅單晶是典型的金剛石結(jié)構(gòu)，并且是共價(jià)鍵結(jié)合，{111}面族面間距大，面密度大，{111}面族是硅單晶的主要滑移面。滑移方向一般為<110>晶向族，<110>晶向族上原子間距最小，因此，硅晶體主要在{111}面族的<110>晶向族的方向上滑移。位錯(cuò)對(duì)硅單晶的電學(xué)性質(zhì)影響很大。如位錯(cuò)會(huì)影響到電阻率、載流子濃度、縮短少數(shù)載流子的壽命及減少電子遷移率直拉硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，生產(chǎn)工藝不良，可能使單晶產(chǎn)生位錯(cuò)。產(chǎn)生位錯(cuò)的環(huán)節(jié)和方式包括：1）籽晶引入位錯(cuò)籽晶表面損傷、機(jī)械磨損裂痕等使籽晶表面晶格受到破壞形成位錯(cuò)或籽晶本身有位錯(cuò)。它們和熔硅熔接時(shí)，籽晶中位錯(cuò)晶體生長(zhǎng)不斷延伸和增殖。另一方面，無(wú)論籽晶有無(wú)位錯(cuò)，籽晶與熔硅接觸時(shí)受到強(qiáng)烈的熱沖擊，產(chǎn)生新位錯(cuò)并發(fā)生位錯(cuò)增殖，接觸面積越大，接觸溫度越高，新生的和增殖的位錯(cuò)越多，熔接后的籽晶位錯(cuò)密度一般都在103/cm3——104/cm3數(shù)量級(jí)。位錯(cuò)可以發(fā)生滑移和攀移運(yùn)動(dòng)并發(fā)生位錯(cuò)的增殖。硅單晶是典型的金11熔硅溫度較低，籽晶和熔硅熔接不好也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。如果單晶生長(zhǎng)界面溫度太低，籽晶和熔硅接觸不好，新生長(zhǎng)的單晶與籽晶晶格不完全一致，產(chǎn)生了大密度的位錯(cuò)。熔硅表面有浮渣，浮渣附著在籽晶表面，使單晶產(chǎn)生不同取向，同樣可以產(chǎn)生位錯(cuò)。2）硅單晶生長(zhǎng)中產(chǎn)生位錯(cuò)硅單晶中的位錯(cuò)除籽晶中的位錯(cuò)延伸、增殖外，生長(zhǎng)過(guò)程中如果受到機(jī)械震動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，晶格的結(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)生畸變，生成位錯(cuò)。硅單晶生長(zhǎng)中，熱應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)產(chǎn)生和進(jìn)行增殖。防止熱應(yīng)力產(chǎn)生位錯(cuò)，這是工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。熔硅溫度的起伏和單晶生長(zhǎng)速率的起伏，可以引起結(jié)晶界面上原子振動(dòng)的變化，使原子排列偏離點(diǎn)陣，產(chǎn)生晶格畸變，形成位錯(cuò)也可能使單晶偏離生長(zhǎng)取向產(chǎn)生位錯(cuò)。熔硅溫度較低，籽晶和熔硅熔接不好也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。如果單晶生長(zhǎng)界12硅單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度過(guò)高，形成雜質(zhì)析出也容易產(chǎn)生位錯(cuò)，摻雜量很大的重?fù)戒R、重?fù)搅?、重?fù)缴楣鑶斡绕涿黠@。硅單晶生長(zhǎng)有雜質(zhì)析出時(shí)，形成一新的固相，單晶冷卻過(guò)程中，它們體積收縮率和形成的新相不同，硅和新固交界處會(huì)產(chǎn)生足夠的應(yīng)力，形成位錯(cuò)；另一方面，單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度高，使硅晶格變化較大，晶格常數(shù)的不均勻也可形成應(yīng)力，產(chǎn)生位錯(cuò)。3）單晶冷卻過(guò)程產(chǎn)生位錯(cuò)單晶硅生長(zhǎng)結(jié)束后，單晶和熔硅脫離接觸，進(jìn)行冷卻。單晶冷卻時(shí)，晶體表面和中心由于收縮率不同產(chǎn)生很大的應(yīng)力，同時(shí)晶體表面存在溫度梯度，產(chǎn)生很強(qiáng)的熱應(yīng)力，這些應(yīng)力都足以使單晶界面生成新位錯(cuò)。2.1.3籽晶與引晶籽晶是生長(zhǎng)單晶的種子，也叫晶種。用不同晶向的籽晶做晶種，會(huì)獲得不同晶向的單晶。拉制單晶用的籽晶一般用單晶切成。為了保證單晶質(zhì)量，切籽晶所用的單晶一般用高阻單晶。切制籽晶的時(shí)候，需要進(jìn)行定向切割。目前一般要求籽晶與所要求的晶向無(wú)偏角，即所謂的“零度籽晶”。硅單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度過(guò)高，形成雜質(zhì)析出也容易產(chǎn)生位錯(cuò)，摻雜量很大13生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)硅單晶，首先要生成一個(gè)無(wú)位錯(cuò)晶核，然后才能在無(wú)位錯(cuò)晶核上長(zhǎng)成無(wú)位錯(cuò)單晶。因此，無(wú)位錯(cuò)晶核是生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)單晶的基礎(chǔ)。無(wú)位錯(cuò)晶核和無(wú)位錯(cuò)籽晶不同。引晶時(shí)，籽晶和熔硅接觸，受到強(qiáng)烈的熱沖擊，不管籽晶有無(wú)位錯(cuò)，都要生成和增殖103——104/cm2數(shù)量級(jí)的位錯(cuò)，通過(guò)縮頸工藝則能排除籽晶中原生和新生位錯(cuò)。2.1.4單晶收尾拉晶等徑完成后，如果不收尾，單晶尾面脫離熔硅后，由于熱應(yīng)力作用往往產(chǎn)生位錯(cuò)，而且位錯(cuò)會(huì)向上返。為提高單晶成晶率，工藝上采取收尾工藝，如果收尾良好，則基本不產(chǎn)生位錯(cuò)。生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)硅單晶，首先要生成一個(gè)無(wú)位錯(cuò)晶核，然后才能在無(wú)位錯(cuò)142.2電阻率與摻雜2.2.1硅單晶電阻率和雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體內(nèi)含微量雜質(zhì)元素，將使載流子（自由移動(dòng)的電荷）濃度增加，半導(dǎo)體的電阻率將發(fā)生很大變化。在太陽(yáng)能級(jí)單晶硅的拉制中，都要加入雜質(zhì)元素。根據(jù)導(dǎo)電類(lèi)型分為P（positive正）型和N（negative負(fù)）型單晶，P型單晶是由空穴（顯正極性）作為載流子，常用的摻雜元素有3價(jià)的硼、鎵。N型單晶由電子（顯負(fù)極性）作為載流子，常用的摻雜元素有5價(jià)的磷、砷、銻。2.2電阻率與摻雜2.2.1硅單晶電阻率和雜質(zhì)濃度15通常電阻率低，說(shuō)明硅中的雜質(zhì)濃度高，但電阻率高，不能肯定說(shuō)硅中的雜質(zhì)濃度就低，還要看是否有高的補(bǔ)償度（指硅中兩種型號(hào)雜質(zhì)濃度之比）。硅單晶的電阻率和雜質(zhì)濃度可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，下表中對(duì)常用的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了列舉。2.2.2硅純度的表示2.2.2.1行業(yè)內(nèi)常用PPb、PPm來(lái)表示物質(zhì)的純度。通常電阻率低，說(shuō)明硅中的雜質(zhì)濃度高，但電阻率高，不能肯定說(shuō)硅161）PPb（partsperbillion）：表示十億分之一，如2PPb=2/109

。以硅行業(yè)為例，常有下列兩種用法：PPba：表示單位體積內(nèi)雜質(zhì)原子數(shù)和總原子的個(gè)數(shù)比。如硅中含1PPba的硼，可以理解為10億個(gè)原子中，有1個(gè)硼原子，999999999個(gè)硅原子。PPbwt：表示單位體積內(nèi)雜質(zhì)重量和硅重量比。如硅中含0.1PPba的硼，換算成PPbt為0.038PPbwt。實(shí)用濃度轉(zhuǎn)換公式：..\..\常用工具\(yùn)計(jì)算器\calculators.xls2）PPm（partspermillion）：PPm是和PPb相似的一種純度表示法，只是數(shù)量級(jí)較大：1PPm=1000PPb。2.2.2.2工業(yè)上常用幾個(gè)“9”來(lái)表示物質(zhì)的純度。以硅為例，若硅的純度為9個(gè)“9”，則硅原子占99.9999999%，也就是說(shuō)硅中雜質(zhì)含量為1PPb。1）PPb（partsperbillion）：表示十億分172.2.3分凝熔體中各部分的雜質(zhì)濃度相同，但在凝固過(guò)程中，固液兩相的雜質(zhì)溶度會(huì)不同，這種現(xiàn)象稱(chēng)為分凝效應(yīng)。如果結(jié)晶凝固過(guò)程發(fā)生的足夠緩慢，可近似地看作平衡過(guò)程，這時(shí)分凝稱(chēng)平衡分凝。2.2.3.1平衡分凝系數(shù)平衡分凝過(guò)程中，固液兩相雜質(zhì)濃度的比值稱(chēng)為平衡分凝系數(shù)。不同物質(zhì)的分凝系數(shù)不同。K0=CS/CL（K0：平衡分凝系數(shù)；CS：固相雜質(zhì)濃度；CL：液相雜質(zhì)濃度）例如磷的分凝系數(shù)為0.35，意味著如果現(xiàn)在這一時(shí)刻熔硅里面的濃度是100的話(huà)，那么下一時(shí)刻長(zhǎng)出來(lái)的單晶中，磷的濃度是35。2.2.3分凝熔體中各部分的雜質(zhì)濃度相同，但在凝固過(guò)程中，182.2.3.2有效分凝系數(shù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)晶不可能無(wú)限緩慢，即：不可能在平衡狀態(tài)中進(jìn)行，這種狀態(tài)下的分凝系數(shù)稱(chēng)為有效分凝系數(shù)。理論分析和實(shí)踐證明，有效分凝系數(shù)和平衡分凝系數(shù)之間存在以下關(guān)系：工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件19

其中：K0為平衡分凝系數(shù)；

f為晶體生長(zhǎng)速率；δ為雜質(zhì)富集層（或貧乏層）厚度；D為雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。

以上公式稱(chēng)為普凡方程（也有稱(chēng)為BPS關(guān)系的）。工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件202.2.3.3硅單晶的電阻率1）縱向電阻率一支直拉硅單晶，從頭到尾雜質(zhì)分布不同，因此其電阻率也不同。影響單晶雜質(zhì)濃度分布情況主要有以下幾個(gè)方面。a.雜質(zhì)分凝是影響硅單晶縱向電阻率分布較大的因素之一。拉制單晶硅時(shí)常用的摻雜元素磷、砷、硼、鎵，它們?cè)诠柚械钠胶夥帜禂?shù)均小于1，因而在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，雜質(zhì)會(huì)在熔體中不斷積累，使熔硅中的雜質(zhì)濃度越來(lái)越高，晶體尾部的雜質(zhì)濃度也越來(lái)越高，電阻率越來(lái)越低。分凝系數(shù)越小，頭尾的電阻比例越大。例如：對(duì)于無(wú)補(bǔ)償?shù)膿脚鸷蛽搅祝ú豢紤]揮發(fā)）單晶，頭尾電阻比分別為1.57:1和3.8:1；2.2.3.3硅單晶的電阻率21b.熔體中雜質(zhì)的蒸發(fā)。對(duì)于不容易蒸發(fā)的雜質(zhì)，如硼，分凝是影響電阻率分布的主要因素，但容易揮發(fā)的雜質(zhì)，如磷，揮發(fā)和分凝同時(shí)影響電阻率的縱向分布，當(dāng)揮發(fā)大時(shí)，會(huì)造成尾部電阻率高于頭部電阻率。c.硅熔體還受到其他雜質(zhì)的污染，主要是石英坩堝中硼雜質(zhì)的影響。對(duì)于P型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越低，N型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越高。總之，分凝、蒸發(fā)、污染同時(shí)影響單晶雜質(zhì)分布。而單晶電阻率到底如何變化，必須考慮這三種因素的綜合作用。如果分凝占主導(dǎo)作用，單晶中的雜質(zhì)濃度越來(lái)越高，電阻率會(huì)越來(lái)越低；如果揮發(fā)占主導(dǎo)作用，單晶中的雜質(zhì)嘗試會(huì)越來(lái)越低，電阻率會(huì)越來(lái)越高。如果石項(xiàng)坩堝污染嚴(yán)重，P型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越低，N型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越高。b.熔體中雜質(zhì)的蒸發(fā)。對(duì)于不容易蒸發(fā)的雜質(zhì)，如硼，分凝是影響222）晶體的徑向電阻率硅單晶在生長(zhǎng)過(guò)程中，由于生長(zhǎng)界面是彎曲的，這在實(shí)際拉晶過(guò)程中，從提斷的晶體斷面可以證實(shí)。即在晶體的徑向，邊緣和中心凝固的時(shí)間有先后。這就導(dǎo)致晶體徑向的雜質(zhì)濃度不同。如下圖所示，晶體的實(shí)際生長(zhǎng)界面如果凹向熔體（圖中的實(shí)線），說(shuō)明邊緣比中心先結(jié)晶，如圖中的點(diǎn)2處比點(diǎn)7處早凝固。由分凝理論可知，點(diǎn)2處的雜質(zhì)濃度小于點(diǎn)7處，導(dǎo)致晶體的徑向電阻率，中心低、邊緣高。因此硅單晶的生長(zhǎng)界面平坦，則電阻率均勻。外加磁場(chǎng)可以顯著改善單晶的徑向電阻率均勻性，就是因?yàn)镸CZ單晶的生長(zhǎng)界面比較平坦。2）晶體的徑向電阻率23<111>晶向的單晶，因{111}面族在徑向生長(zhǎng)速度快，在中心長(zhǎng)出小平面，這種“小平面效應(yīng)”會(huì)造成晶體中心部分雜質(zhì)溶度高，邊緣濃度低。因此N型<111>單晶的徑向電阻率均勻性很差。3）硅單晶中氧對(duì)電阻率的影響直拉硅單晶中，熔硅與石英坩堝會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SiO2+Si→2SiO↑，通過(guò)對(duì)流、擴(kuò)散將氧帶入晶體中。氧（施主作用：相當(dāng)于N型雜質(zhì)）會(huì)影響輕摻硅單晶電阻率的真實(shí)性，會(huì)使P型單晶電阻率升高，N型單晶電阻率降低，故輕摻雜硅單晶需要650℃的溫度下進(jìn)行熱處理，以消除熱施主的影響。復(fù)拉料處理崗位在做原料分選工作時(shí)（或提小頭測(cè)電阻率時(shí)），不能測(cè)頭尾料中心的電阻率，只能測(cè)表皮電阻率，就是考慮到氧施主的干擾。由于SiO的揮發(fā)作用，晶體徑向氧的分布是中間高、邊緣低，也造成晶體徑向電阻率出現(xiàn)變化。<111>晶向的單晶，因{111}面族在徑向生長(zhǎng)速度快，在中242.3工藝參數(shù)2.3.1基礎(chǔ)知識(shí)：溫度梯度、熱場(chǎng)所謂溫度梯度，就是溫度在空間某方向上的變化率，用dT/dr表示，指某點(diǎn)的溫度T在r方向的變化率。在一定的距離內(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。于是，我們仿照力學(xué)上的力場(chǎng)，電磁學(xué)上磁場(chǎng)的描述，稱(chēng)這種熱力學(xué)上的溫度分布為“溫度場(chǎng)”，通常稱(chēng)為“熱場(chǎng)”。為了幫助初學(xué)者對(duì)溫度梯度有個(gè)直觀的感覺(jué)，我們舉例說(shuō)明，圖一和圖二是縱向梯度和徑向梯度的示意圖。先看圖一，從加熱器的縱向中心開(kāi)始，沿縱向向上走，溫度逐步降低；再看圖二，從液面徑向的中心開(kāi)始，沿徑向向坩堝邊緣走，溫度逐步升高。這就是溫度梯度的兩個(gè)例子。希望通過(guò)這兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子，你能對(duì)“梯度”一詞有個(gè)初步的感覺(jué)。溫度在整個(gè)三維空間的分布情況，就是熱場(chǎng)。2.3工藝參數(shù)2.3.1基礎(chǔ)知識(shí)：溫度梯度、熱場(chǎng)25工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件26工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件27下面我們引入靜態(tài)熱場(chǎng)和動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)的概念。在單晶沒(méi)有開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)的溫度分布，稱(chēng)為靜態(tài)熱場(chǎng)，它由加熱器、保溫系統(tǒng)、坩堝位置及周?chē)h(huán)境決定，圖一、圖二就是靜態(tài)熱場(chǎng)的分布情況。單晶開(kāi)始生長(zhǎng)后，實(shí)際的熱場(chǎng)分布，與靜態(tài)熱場(chǎng)是不一樣的，主要的原因有以下三點(diǎn)：①由于硅液凝固時(shí)會(huì)釋放出結(jié)晶潛熱，結(jié)晶潛熱會(huì)改變靜態(tài)的溫度分布；②熔體液面相對(duì)坩堝的下降使的溫度分布發(fā)生變化；③隨著晶體長(zhǎng)度的增加，晶體表面增加導(dǎo)致散熱面積增加，溫度分布也發(fā)生變化。這種溫度梯度不斷變化的熱場(chǎng)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)。它是晶體生長(zhǎng)時(shí)的各種熱能因素與靜態(tài)熱場(chǎng)綜合迭加的結(jié)果。動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)究竟是怎么“動(dòng)態(tài)”的，我們以徑向溫度梯度為例來(lái)說(shuō)明。因?yàn)榻Y(jié)晶而釋放出的熱量，一部分以熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等方式被傳走，另一部分則會(huì)積聚在晶體下方，從而導(dǎo)致結(jié)晶界面處（所謂結(jié)晶界面，就是晶體生長(zhǎng)時(shí)的固液界面）溫度升高。如果結(jié)晶潛熱不是很多，溫度升高不多，則徑向溫度分布會(huì)呈圖三所示的情況：中心溫度分布已經(jīng)變得比較平坦，但形狀尚未發(fā)生翻轉(zhuǎn)；如果結(jié)晶潛熱多，溫度升高很多，則徑向溫度分布會(huì)呈圖四所示的情況：因?yàn)榻Y(jié)晶潛熱太多，溫度分布形狀已經(jīng)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，晶體中心溫度已經(jīng)高于晶體的邊緣溫度。硅的結(jié)晶潛熱是12.1千卡/克分子。下面我們引入靜態(tài)熱場(chǎng)和動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)的概念。28對(duì)于徑向溫度梯度分布，我們是有機(jī)會(huì)觀察到它的形狀的：當(dāng)因?yàn)槔Р豁樁苯犹崞穑ú皇瘴玻┚w時(shí)，晶體下方斷面所顯現(xiàn)出來(lái)的形狀，基本上就是動(dòng)態(tài)徑向溫度梯度的分布情況。斷面越平坦，說(shuō)明徑向溫度梯度越小；斷面越是彎曲（凹或凸）得厲害，說(shuō)明徑向溫度梯度越大。熱場(chǎng)的優(yōu)劣對(duì)單晶的生長(zhǎng)和質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，好的熱場(chǎng)，不但單晶生長(zhǎng)順利，而且能生長(zhǎng)出高質(zhì)量的單晶。不好的熱場(chǎng)，或者根本生長(zhǎng)不出單晶，或者雖然能生長(zhǎng)出單晶，但容易發(fā)生晶變（鼓掉）。好的熱場(chǎng)應(yīng)該是晶體中的縱向溫度梯度適當(dāng)?shù)卮?，熔體中的縱向溫度梯度適當(dāng)?shù)匦。Y(jié)晶界面處的徑向溫度梯度盡量地小。如果晶體中的縱向溫度梯度不夠大，則不能充分地將液面?zhèn)鹘o晶體的熱量及結(jié)晶潛熱帶走，晶體生長(zhǎng)就不能正常進(jìn)行。但是縱向溫度梯度也不能太大，太大時(shí)就會(huì)因應(yīng)力太大而產(chǎn)生位錯(cuò)（晶體中有溫度差時(shí)，在晶體中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力）。因此，縱向溫度梯度要適當(dāng)?shù)卮?。引入一個(gè)參數(shù)：V/G：拉速與結(jié)晶界面溫度梯度之比；通常該比值應(yīng)大于一個(gè)臨界值：

0.0012~0.0018cm2/min-K，單晶才能正常生長(zhǎng)，另外該值還與晶體缺陷，少子壽命有關(guān)，是影響太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。對(duì)于徑向溫度梯度分布，我們是有機(jī)會(huì)觀察到它的形狀的：當(dāng)因?yàn)槔?9我們?cè)賮?lái)看看如果結(jié)晶界面處的徑向溫度梯度過(guò)大會(huì)怎樣。徑向溫度梯度過(guò)大，則結(jié)晶界面彎曲很厲害。彎曲的結(jié)晶界面，意味著應(yīng)力很大。在晶體的同一橫斷面上，各部分不是同一時(shí)間結(jié)晶的，先結(jié)晶的溫度低，后結(jié)晶的溫度高。溫度有高低，就意味著有應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力太大（也就是溫度差很大）的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。當(dāng)位錯(cuò)繁殖到一定的數(shù)量，晶體就鼓掉了。因此，結(jié)晶介面處的徑向梯度必須盡量地小。另外，從改善徑向電阻率均勻性來(lái)說(shuō)，也需要徑向溫度梯度小。2.3.2各工藝參數(shù)對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響2.3.2.1拉速對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響我們應(yīng)該從兩個(gè)方面了來(lái)理解拉速的影響：一是對(duì)成晶的影響，二是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。我們?cè)賮?lái)看看如果結(jié)晶界面處的徑向溫度梯度過(guò)大會(huì)怎樣。徑向溫度301）拉速對(duì)成晶的影響從前面我們知道，在硅液凝固時(shí)要釋放出結(jié)晶潛熱，釋放出來(lái)的熱量與靜態(tài)熱場(chǎng)迭加，從而改變徑向溫度分布。當(dāng)拉速很快時(shí)，單位時(shí)間釋放的結(jié)晶潛熱就很多，會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶界面彎曲得很厲害，一般是彎曲面凹向熔體，從而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定的極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)，導(dǎo)致晶體鼓掉。從另一角度說(shuō)，對(duì)于給定的熱場(chǎng)，其縱向溫度梯度恒定不變的，它能夠支持的最高拉速是確定的，如果我們的拉速超過(guò)了這一最高值，產(chǎn)生出來(lái)的結(jié)晶潛熱就無(wú)法被傳走。單晶生長(zhǎng)的平衡就會(huì)被破壞，導(dǎo)致單晶鼓掉。拉速較慢時(shí)，一般不至于對(duì)晶體有危害。但是，危害在理論上的可能性是存在的：當(dāng)靜態(tài)熱場(chǎng)的徑向溫度梯度特別大，而慢拉速產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱又不足以“填平”靜態(tài)的徑向梯度，最終迭加的結(jié)果是結(jié)晶界面仍然彎曲得很厲害，只不過(guò)這次彎曲面是凸向熔體。要再次強(qiáng)調(diào)的是，這種拉速慢導(dǎo)致結(jié)晶界面凸向熔體很厲害的情況，在現(xiàn)實(shí)中一般不會(huì)出現(xiàn)，只具有理論上的可能性。1）拉速對(duì)成晶的影響31那么，怎么確定一個(gè)最佳的拉速呢？從上面的討論我們已經(jīng)知道：最終目標(biāo)就是通過(guò)選擇合適的拉速，得到一個(gè)平坦的結(jié)晶界面。從具體步驟來(lái)講，應(yīng)該是根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，先確定一個(gè)大致的拉速框架（這里是指從單晶頭部到尾部，整個(gè)拉速的變化曲線），然后根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中觀察到的信息，逐步完善。能觀察到的信息有以下三個(gè)：①當(dāng)晶體等徑中鼓掉時(shí)，直接提起，觀察斷面平坦、凹凸的情況，可以判斷實(shí)際的徑向梯度大小。比如：如果凹向液面太厲害，那就是在該部位拉速太快了。②對(duì)于N型的晶體，觀察中心點(diǎn)的電阻率與邊緣電阻率的差距，如果中心比邊緣低得太多，可以初步判定結(jié)晶界面凹向液面太厲害了，該部位拉速太快。對(duì)于P型的晶體，也可以用此方法作初步判斷，但可信性要差些。

③選取欲觀察部位的一小段晶體，沿縱軸中心剖開(kāi)，將剖面研磨拋光后，可以觀察到結(jié)晶界面的形狀。那么，怎么確定一個(gè)最佳的拉速呢？從上面的討論我們已經(jīng)知道：最322）拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響主要在于徑向電阻率均勻性。在前面的討論中已經(jīng)說(shuō)過(guò)，由于結(jié)晶潛熱的釋放會(huì)影響徑向梯度，而決定電阻率徑向均勻性的主要因素就是徑向溫度梯度。界面處的徑向溫度梯度越小（即：結(jié)晶界面越平坦），均勻性越好。徑向溫度梯度越大（即：結(jié)晶界面越彎曲），均勻性就越差。至于界面怎么會(huì)彎曲、怎么會(huì)平坦，前面已有討論，這里不再詳細(xì)敘述。2.3.2.2堝升堝升的作用就是要保持液面的恒定。對(duì)這一參數(shù)有兩點(diǎn)需要注意：一是正確的堝升數(shù)值，二是跟堝升的時(shí)機(jī)。1）堝升跟蹤值的大小決定晶體直徑的大小。大家都已經(jīng)知道，堝升快了，晶體會(huì)直徑逐漸增大；堝升慢了，晶體直徑會(huì)逐漸減小。其內(nèi)在的原因解釋如下圖。2）拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響33工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件34晶體生長(zhǎng)時(shí)，如果堝升跟蹤正常，則聶爾跟視線與光圈相交于O點(diǎn)，是穩(wěn)定不動(dòng)的。如果堝升偏慢，液體供給不足，則液面會(huì)逐步下降。圖中線段CD是正常時(shí)的液面，線段EF是液面下降后的位置。液面下降后，晶體雖然會(huì)自然收小，但這不是我們討論的重點(diǎn)，我們重點(diǎn)討論計(jì)算機(jī)，在這種情況下是怎么發(fā)生了誤判的。液面下降后，聶爾跟的視線與液面的交點(diǎn)變到了B點(diǎn)。我們假設(shè)晶體直徑不變，與液面的交點(diǎn)變?yōu)锳點(diǎn)（也就是O點(diǎn)的平行下移）。這時(shí)的事實(shí)雖然是聶爾跟的視點(diǎn)向晶體中心移動(dòng)了，但在聶爾跟“看”來(lái)卻是晶體長(zhǎng)大了（晶體光圈已經(jīng)長(zhǎng)到聶爾跟視點(diǎn)B的后方了），因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的?；诼櫊柛倪@種誤判，電腦就會(huì)把單晶收小：使A點(diǎn)向B點(diǎn)靠攏，直到A、B兩點(diǎn)完全重合。這種液面下降的過(guò)程要持續(xù)到什么時(shí)候呢？一直到晶體直徑與堝升比相匹配為止。換句話(huà)說(shuō)，每一堝升比例都對(duì)應(yīng)著一個(gè)晶體直徑。堝升偏快時(shí)的情況，與此完全類(lèi)似。請(qǐng)自己分析。晶體生長(zhǎng)時(shí)，如果堝升跟蹤正常，則聶爾跟視線與光圈相交于O點(diǎn)，35明白上述道理后，你就應(yīng)該知道：直徑大小的最終決定者是堝升比例是否正確，只要堝升比例正確，直徑大了，電腦會(huì)給你收??；直徑小了，電腦會(huì)給你放大。當(dāng)然，這一收小、放大的過(guò)程是非常緩慢的。判斷堝升比例是否正確，最有效的辦法是不斷地計(jì)算晶體長(zhǎng)度變化量與堝升變化量之比，是否與理論值相同。不同的要及時(shí)糾正。2）堝升跟蹤的啟動(dòng)時(shí)機(jī)，影響頭部拉速能否穩(wěn)定剛轉(zhuǎn)完肩后，進(jìn)入等徑時(shí)，很容易出現(xiàn)的一個(gè)現(xiàn)象是：大約在頭部100mm長(zhǎng)度以?xún)?nèi)，拉速降得很低，離要求的值較遠(yuǎn)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的一個(gè)原因是放肩時(shí)溫度偏高，轉(zhuǎn)肩后溫度未能及時(shí)下調(diào)到位。所以，很多人都知道在快轉(zhuǎn)肩時(shí)，提前進(jìn)行降溫，以防等徑時(shí)拉速太低。但是，還有另外一個(gè)重要因素，會(huì)影響頭部拉速，那就是啟動(dòng)堝升跟蹤的時(shí)機(jī)。在轉(zhuǎn)肩時(shí)，如果堝升跟早了，轉(zhuǎn)肩不容易轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。如果堝升跟晚了，則會(huì)導(dǎo)致液面下降，比如：堝升跟蹤比例是9:1（拉速：堝升），如果你等晶體已經(jīng)走了9mm長(zhǎng)再啟動(dòng)堝升跟蹤，這時(shí)液面就已經(jīng)下降了1mm。對(duì)于晶體生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，1mm已經(jīng)是一個(gè)非常大的變化了，它會(huì)從兩個(gè)方面引起晶體直徑的縮?。菏紫仁且好嫦陆禃?huì)直接縮小晶體直徑；其次是液面下降后，液面溫度會(huì)上升，這又會(huì)縮小晶體直徑。在有些情況下，這種液面下降導(dǎo)致的頭部拉速降低，比上面說(shuō)的放肩時(shí)溫度偏高的影響還要大很多。明白上述道理后，你就應(yīng)該知道：直徑大小的最終決定者是堝升比例36頭部拉速波動(dòng)太大，對(duì)成晶是有危害的。所以，爐上的操作人員務(wù)必注意：在不影響你轉(zhuǎn)肩的情況下，盡早地啟動(dòng)堝升跟蹤。2.3.2.3晶轉(zhuǎn)由于國(guó)家沒(méi)有在直拉工藝方面投入大量資金，讓大專(zhuān)院校、研究所作基礎(chǔ)研究，再加上直拉工藝是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)（影響它的因素非常多），所以在直拉工藝上，我們有太多太多說(shuō)不清楚的事。晶轉(zhuǎn)和堝轉(zhuǎn)到底如何影響單晶生長(zhǎng)，就很難說(shuō)得十分肯定，只能有少量定性的結(jié)論。由于晶體的旋轉(zhuǎn)，起到了攪拌的作用，充分的攪拌可以起到兩方面的作用：一是使結(jié)晶界面變得平坦，這有利于單晶的穩(wěn)定生長(zhǎng)；二是使結(jié)晶界面的雜質(zhì)分布更均勻，有利于改善徑向電阻率均勻性。當(dāng)晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，結(jié)晶界面附近的硅液因?yàn)殡x心力的作用被甩出去，液體被甩走后，留下的空間需要其他位置的液體來(lái)補(bǔ)充，這只能來(lái)自于晶體下方的熔體。當(dāng)晶體轉(zhuǎn)速非?？鞎r(shí)，這種方式的液體流動(dòng)就會(huì)很強(qiáng)烈，形成一種下部熔體被吸上來(lái)，然后被離心力甩出去的效果。這種效果在晶體生長(zhǎng)的頭部（熔體較深），可能危害不大，但在晶體尾部，如果堝底有渣滓，就會(huì)導(dǎo)致晶體鼓掉。頭部拉速波動(dòng)太大，對(duì)成晶是有危害的。所以，爐上的操作人員務(wù)必372.3.2.4堝轉(zhuǎn)在拉晶崗位工作時(shí)間較長(zhǎng)的人，會(huì)有這樣的經(jīng)歷：托碗（即：堝幫）斷了，旋轉(zhuǎn)時(shí)要蹭上加熱器，但把坩堝轉(zhuǎn)到某個(gè)方向然后停住時(shí)，不會(huì)碰到加熱器。于是我們準(zhǔn)備在堝轉(zhuǎn)停止的情況下，繼續(xù)拉晶，那怕是多晶也行（因?yàn)樵虾苷滟F，頭尾料比堝底料價(jià)值高）?？墒?，很多人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們：這行不通。就算是想拉支多晶也很難，因?yàn)橹虚g晶體在生長(zhǎng)時(shí)，堝邊的結(jié)晶也在生長(zhǎng)。從這一現(xiàn)象我們知道，堝轉(zhuǎn)對(duì)形成一定的徑向溫度梯度很重要。當(dāng)堝轉(zhuǎn)停止時(shí)，徑向梯度很?。ㄒ苍S接近零），也就是中心的溫度和邊緣的溫度差不多，中心結(jié)晶（晶體生長(zhǎng)），邊緣也結(jié)晶。因此，堝轉(zhuǎn)是調(diào)節(jié)徑向溫度梯度的重要手段。堝轉(zhuǎn)太快的危害有兩個(gè)方面。首先，由于硅液離心力的作用，增加了對(duì)堝幫的壓力，可能會(huì)降低堝幫的使用壽命。其次，攪拌強(qiáng)烈，增加氧含量。2.3.2.4堝轉(zhuǎn)382.3.2.5氣流量氬氣有以下幾個(gè)方面的作用。①以強(qiáng)制氣流帶走揮發(fā)物。否則，揮發(fā)物在爐膛上沉積，越來(lái)越厚，最終容易掉渣導(dǎo)致晶體鼓掉。②作為保護(hù)氣體，能抑制滲漏空氣的氧化作用。③帶走晶體表面的熱量，有利于增加縱向溫度梯度（對(duì)徑向梯度也有影響）。

氬氣流量是大點(diǎn)好，還是小點(diǎn)好，很難一概而論，但傾向應(yīng)該是大些好。2.3.2.6

水壓/水流量多數(shù)爐子以水壓高低來(lái)表示水流量的大小，沒(méi)有直接的水流量表。水壓對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響比較小，只有當(dāng)熱場(chǎng)自身的保溫性較差，不能隔離外界水冷卻的影響時(shí)，才會(huì)起作用。2.3.2.5氣流量392.4單晶硅棒的檢測(cè)2.4.1晶向直拉硅單晶晶向一般通過(guò)觀察原始晶體外觀形狀確定，若想進(jìn)一步確定晶體實(shí)際生長(zhǎng)方向偏離正向偏角，用激光定向儀或X光定向儀進(jìn)行定向測(cè)量。以下是3種常見(jiàn)型號(hào)晶體的外觀形狀。1)<100>：肩部有4條對(duì)稱(chēng)棱線，等徑部分晶體上有4條對(duì)稱(chēng)棱線。

2)<110>：肩部有對(duì)稱(chēng)的兩條明顯的主線，兩條主線的兩旁各有一條副線（共4條副線），等徑部分晶體上有兩條主線。3)<111>：肩部有對(duì)稱(chēng)的6條棱線，等徑部分晶體上沒(méi)有明顯的棱線，但有很密集的小“苞絲”。2.4單晶硅棒的檢測(cè)2.4.1晶向402.4.2單晶、多晶的判斷對(duì)于直拉硅單晶圓棒，無(wú)位錯(cuò)的部分為單晶，有位錯(cuò)則為多晶。在晶體上切取樣塊，用腐蝕液腐蝕后，可以看到位錯(cuò)線。通常簡(jiǎn)單快捷的方法是從外觀進(jìn)行判斷。方法是，一般收尖并且棱線到底的晶棒，整根晶體為單晶，若中間棱線或“苞絲”鼓掉，則從鼓掉的地方反掉其斷面直徑后剩余的部分為單晶。2.4.3型號(hào)硅單晶的型號(hào)（導(dǎo)電類(lèi)型）有P型和N型。用專(zhuān)門(mén)的型號(hào)測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量時(shí)要經(jīng)過(guò)研磨或噴砂處理，處理干凈表面。避免因表面沾有陰、陽(yáng)離子，造成測(cè)量錯(cuò)誤。2.4.4電阻率常用于單晶硅棒電阻率的檢測(cè)方法是四探針接觸法。其測(cè)量時(shí)要求晶體表面經(jīng)過(guò)磨粗或噴砂處理。2.4.2單晶、多晶的判斷411）硅棒縱向表皮電阻率的測(cè)試。將硅棒表面處理后，進(jìn)行測(cè)試即可。需要注意電阻率的頭尾走勢(shì)是否符合規(guī)律。2）徑向電阻率變化（RRV）。因?yàn)檠醯氖┲餍?yīng)，會(huì)影響硅棒的徑向電阻率。因此需要經(jīng)過(guò)熱處理，消除氧施主效應(yīng)。方法是加熱到650度后，急速冷卻。處理后，用電阻率儀測(cè)試。測(cè)試點(diǎn)選取的方法是（采用GB11073-89中的選點(diǎn)方案B），測(cè)量6點(diǎn)，如下圖所示。在硅片的中心測(cè)量2次，在兩條垂直直徑距硅棒邊沿6mm處各測(cè)量一點(diǎn)。徑向電阻率變化%=（邊沿4點(diǎn)的平均值-中心2點(diǎn)的平均值）/中心2點(diǎn)的平均值×100%1）硅棒縱向表皮電阻率的測(cè)試。將硅棒表面處理后，進(jìn)行測(cè)試即可422.4.5少子壽命（非平衡少數(shù)載流子的壽命）非平衡少數(shù)載流子的壽命是半導(dǎo)體材料的一個(gè)基本參數(shù)，它的大小直接影響半導(dǎo)體器件的性能。P型單晶硅依靠空穴導(dǎo)電，N型單晶硅依靠電子導(dǎo)電。非平衡少數(shù)載流子的壽命是指：非平衡少數(shù)載流子在外界激發(fā)條件取消后，能存在的平均時(shí)間。在太陽(yáng)能級(jí)中一般要求大于10微秒。少子壽命的大小可以間接反映電池片的轉(zhuǎn)換效率。影響少子壽命的因素很多，主要是金屬含量和晶格缺陷，特別是重金屬含量對(duì)其影響較大。有效控制重金屬和其它雜質(zhì)的含量可以有效的提高單晶硅的少子壽命和單晶品質(zhì)。少子壽命的測(cè)量值受表面狀態(tài)的干擾很大，在測(cè)試時(shí)，需對(duì)測(cè)試表面進(jìn)行嚴(yán)格的拋光處理。但目前行業(yè)內(nèi)，都是在圓棒切斷后，在斷面上直接測(cè)量，測(cè)量值小于真實(shí)值。2.4.6氧碳含量直拉硅單晶中的氧和碳是很重要的雜質(zhì)，在晶體內(nèi)可能生成微沉淀，也可能在微沉淀的基礎(chǔ)上形成微缺陷，嚴(yán)重影響硅單晶的質(zhì)量。2.4.5少子壽命（非平衡少數(shù)載流子的壽命）43氧主要來(lái)源與石英坩堝，在單晶中的分布是：縱向，頭高尾低；晶體斷面中心高，邊緣低。直拉硅單晶中，氧的濃度在6×1017/cm3——2×1018/cm3的范圍內(nèi)。采用磁場(chǎng)技術(shù)，可以降低氧含量。碳一部分來(lái)自于石墨熱場(chǎng)，但大部分來(lái)自于原料。在單晶中的分布是頭低尾高。濃度數(shù)量級(jí)1016/cm3。2.4.7位錯(cuò)檢測(cè)位錯(cuò)對(duì)半導(dǎo)體材料的電學(xué)性質(zhì)，如載流子濃度、遷移率、特別是對(duì)壽命的影響很大，因此，對(duì)器件的成品率影響很大。現(xiàn)在，一般都要求無(wú)錯(cuò)位單晶硅。檢測(cè)錯(cuò)位的方法主要有：腐蝕坑法，雜質(zhì)沉淀法和X光法。把腐蝕好的樣品放在全相顯微鏡下，可進(jìn)行觀察，〈111〉晶面上的位錯(cuò)腐蝕坑呈現(xiàn)三角形，〈100〉晶面上的位錯(cuò)腐蝕坑呈現(xiàn)四方形。在每平方厘米面積上的腐蝕坑個(gè)數(shù)表示為位錯(cuò)密度。在拉制的無(wú)位錯(cuò)晶體的尾部，由于熱應(yīng)力的作用也會(huì)產(chǎn)生大量位錯(cuò)。在檢測(cè)時(shí)，把有位錯(cuò)的部位要作為廢品而切除掉。氧主要來(lái)源與石英坩堝，在單晶中的分布是：縱向，頭高尾低；晶體443輔助材料3.1氬氣高純氬氣在直拉單晶中作為保護(hù)氣體。如果氬氣純度不高，含有水、氧及其他雜質(zhì)，勢(shì)必要影響單晶硅的成晶率和質(zhì)量，甚至于根本無(wú)法拉制出單晶來(lái)。單晶硅的生產(chǎn)對(duì)高純氬氣的要求是：純度＞99.9995%，即所有雜質(zhì)的總含量＜10ppm；其中氧含量＜2.0ppm，目前已經(jīng)提高到＜1.5ppm；水份＜2.0ppm（對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)約為-70℃），通常測(cè)定露點(diǎn)，露點(diǎn)越低，水含量越低。3.2純水直拉單晶爐運(yùn)行時(shí)，需要冷卻水來(lái)冷卻爐壁。自來(lái)水或普通蒸餾水中都含有一些雜質(zhì)離子，如：鈉（Na+）、鉀（K+）、鎂（Mg+2）、鈣（Ca+2）等陽(yáng)離子及氯（Cl-）、硫酸根（SO4-2），碳酸根（CO3-2）、硅酸根（SiO3-2）等陰離子。這些雜質(zhì)，如鈣鎂離子會(huì)在冷卻水管內(nèi)結(jié)垢造成水路堵塞，酸根會(huì)腐蝕管道。因此冷卻水需要進(jìn)行純化處理。3輔助材料3.1氬氣45單晶爐的冷卻水的純度要求是：Cl離子含量≤10mg/L；PH值在6-9之間；總硬度≤125mg/L。需要說(shuō)明的是電阻率也是考量水純度的重要指標(biāo)之一，電阻率越大，水的純度越高。純水的理論極限電阻率與溫度有關(guān)，如下表。單晶爐的冷卻水的純度要求是：463.3高純石墨及石墨氈拉制單晶硅所使用的加熱器和保溫系統(tǒng)是用高純石墨制做的。單晶硅的生產(chǎn)對(duì)高純石墨的要求是：純度高、強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)致密均勻，無(wú)裂紋、無(wú)空洞。3.3高純石墨及石墨氈拉制單晶硅所使用的加熱器和保溫系統(tǒng)是用473.4石英坩堝3.4.1石英也是很重要的輔助材料。目前沒(méi)有查到電弧坩堝的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文件。石英玻璃的形變點(diǎn)為1075℃，退火點(diǎn)1180℃，軟化點(diǎn)1730℃。3.4.2關(guān)于坩堝的“析晶”現(xiàn)象。坩堝的“析晶”現(xiàn)象：拉晶使用過(guò)的坩堝，有時(shí)會(huì)在外壁或內(nèi)壁上出現(xiàn)與坩堝質(zhì)地不同，類(lèi)似石灰質(zhì)的一層殼。這就是“析晶”現(xiàn)象。“析晶”輕微時(shí)，堝壁上出現(xiàn)白斑，看不出明顯的分層；嚴(yán)重時(shí)，“析晶”層很厚，而且在內(nèi)壁的“析晶”層與坩堝的夾層之間會(huì)滲入硅。“析晶”的原因是坩堝受到了堿金屬（鈉、鉀、鋰等）的沾污。沾污有以下幾種可能：①坩堝清洗時(shí)受到了堿金屬沾污。②多晶原料中堿金屬含量高。③坩堝外壁的“析晶”，則多半是因?yàn)槭型胫械膲A金屬含量高。④其他原因引起的堿金屬沾污。3.4石英坩堝3.4.1石英也是很重要的輔助材料。目前沒(méi)48說(shuō)明：本培訓(xùn)材料主要引用：?jiǎn)尉a(chǎn)基礎(chǔ)理論知識(shí)（V2.0）——梁永生直拉工藝培訓(xùn)教材（一）——李定武說(shuō)明：本培訓(xùn)材料主要引用：49

謝謝大家培訓(xùn)教育

學(xué)習(xí)成長(zhǎng)

50演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！51培訓(xùn)目的：相關(guān)技術(shù)人員掌握必備的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)

課程類(lèi)型：技術(shù)類(lèi)課目：工藝基礎(chǔ)知識(shí)課時(shí)：2H

主講人：周銳

編制：周銳審核：李定武核準(zhǔn)：實(shí)施日期：2011年2月寧夏隆基系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)教育課件寧夏隆基系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)教育課件521.1單晶硅與多晶硅

硅（臺(tái)灣、香港稱(chēng)矽）呈灰色，性脆，易碎。其在自然界中呈氧化物狀態(tài)存在，在巖石圈中的豐度為27.6%（重量），僅次于氧，因而硅的資源極為豐富。通常的工業(yè)硅（99.0-99.9%）不具有半導(dǎo)體性能，當(dāng)將硅提純到很高純度（99.9999999%）時(shí)，就顯示出優(yōu)異半導(dǎo)體性能。下表中列舉了硅的一些參數(shù)。培訓(xùn)教育

學(xué)習(xí)成長(zhǎng)1硅單晶1.1單晶硅與多晶硅培訓(xùn)教育學(xué)習(xí)成長(zhǎng)1硅單晶53培訓(xùn)教育

學(xué)習(xí)成長(zhǎng)表1.1硅的參數(shù)培訓(xùn)教育學(xué)習(xí)成長(zhǎng)表1.1硅的參數(shù)54硅原子在空間呈長(zhǎng)程有序排列，具有周期性和對(duì)稱(chēng)性，這種硅晶體稱(chēng)為單晶硅。反之，硅原子在空間的排列呈無(wú)序或短程有序，稱(chēng)為多晶硅。因單晶的原子排列具有周期性和有序性，為了方便分析研究，人們選取能夠反映晶體周期性的重復(fù)單元作為研究對(duì)象，稱(chēng)為晶胞。硅單晶屬于金剛石結(jié)構(gòu)，晶胞是正方體。八個(gè)頂點(diǎn)、六個(gè)面的中心及每條空間對(duì)角線上距頂點(diǎn)四分之一對(duì)角線長(zhǎng)的地方各有一個(gè)硅原子。圖1.2金剛石結(jié)構(gòu)硅原子在空間呈長(zhǎng)程有序排列，具有周期性和對(duì)稱(chēng)性，這種硅晶體稱(chēng)551.2晶向及晶面晶體生長(zhǎng)中，常用到晶面和晶向的概念。晶體的原子可以看成是分列排列在平行等距的平面系上，這樣的平面成為晶面。通常選取正方體晶胞上的一個(gè)頂點(diǎn)作為原點(diǎn)，過(guò)原點(diǎn)的三條棱線分別作為X、Y、Z坐標(biāo)軸，晶胞的棱長(zhǎng)為一個(gè)單位長(zhǎng)度建立坐標(biāo)系。任意一個(gè)晶面，在X、Y、Z軸上都會(huì)有截距，取截取的倒數(shù)，若倒數(shù)為分?jǐn)?shù)，則乘以它們的最小公倍數(shù)，都可以轉(zhuǎn)換成h、k、l的形式，把整數(shù)h、k、l擴(kuò)入圓括號(hào)，這樣就得到晶面指數(shù)（hkl）。某一晶面指數(shù)為（123），或者更普遍地為（hkl），它僅表示晶面指數(shù)為h、k、l的一個(gè)晶面。為了表示平行于這一特殊晶面的一整族晶面，或需要指明具有某種晶體學(xué)類(lèi)型的所有晶面，如所有的立方面是具有（100）特性的晶面，常用｛｝括起晶面指數(shù)，這樣，一切具有（100）晶面特性的晶面用｛100｝表示，叫｛100｝晶面族，它包括（100）、（010）、（001）、（—100）、（0—10）、（00—1）各晶面。1.2晶向及晶面晶體生長(zhǎng)中，常用到晶面和晶向的概念。晶體的56為了標(biāo)出晶向，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)作一直線平行于晶面的法線方向，根據(jù)晶胞的棱長(zhǎng)決定此直線點(diǎn)的坐標(biāo)，把坐標(biāo)化成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。用［］括起來(lái)，稱(chēng)為晶向指數(shù)。為了表示一組相同晶體類(lèi)型的所有晶向，用＜＞把晶向指數(shù)括起來(lái)，叫晶向族。

圖1.3常用的三種晶面為了標(biāo)出晶向，通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)作一直線平行于晶面的法線方向，根據(jù)57在晶體的同一面族中，相鄰兩晶面之間的距離叫面間距。同一晶面上，單位面積中的原子數(shù)叫面密度。晶面指數(shù)不同的晶面族，面間距也不同，面密度也不一樣。單位體積晶體中原子總數(shù)是一定的，面間距較小的晶面族，晶面排列密，晶面的原子密度??；面間距較大的面族，晶面排列較稀，晶面的原子密度大。硅單晶生長(zhǎng)時(shí)，{100}晶面族的法向生長(zhǎng)速度最快，{111}晶面族最慢。硅單晶若用腐蝕液腐蝕，各晶面族腐蝕速率不同，{100}面族腐蝕速率最快，{110}面族次之，{111}晶面族最慢。為什么{100}晶面族的法向生長(zhǎng)速度最快？在晶體的同一面族中，相鄰兩晶面之間的距離叫面間距。同一晶面上581.3半導(dǎo)體材料固體材料按照其電阻率可分為超導(dǎo)體材料、導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體材料和絕緣體材料。半導(dǎo)體材料的電阻率一般介于導(dǎo)體和絕緣體之間，數(shù)值一般在10-4—108Ω.cm之間。但電阻率在10-4—108Ω.cm之間的并不都是半導(dǎo)體，半導(dǎo)體的電阻率受雜質(zhì)及溫度的影響。1.3.1雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響半導(dǎo)體的電阻率對(duì)其所含的雜質(zhì)量是非常敏感的。雜質(zhì)含量的改變，會(huì)引起半導(dǎo)體材料的電阻率發(fā)生顯著變化。例如，硅中磷雜質(zhì)濃度在1021—1012cm-3范圍內(nèi)變化時(shí)，它的電阻率則從10-4Ω.cm變到104Ω.cm。目前電阻率可在這樣大的范圍內(nèi)變化的材料并不多，它說(shuō)明了半導(dǎo)體中雜質(zhì)含量是決定其電阻率的主要因素之一。1.3半導(dǎo)體材料固體材料按照其電阻率可分為超導(dǎo)體材料、導(dǎo)體材591.3.2溫度對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響對(duì)金屬導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度升高時(shí)，它的電阻率增大，但變化幅度不大。而半導(dǎo)體與此相反，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻率降低，溫度下降時(shí)，電阻率增大，并且變化幅度很大。當(dāng)溫度變化300℃時(shí)，電阻率會(huì)改變幾千倍到幾十萬(wàn)倍。當(dāng)溫度下降至接近絕對(duì)零度（-273℃）時(shí)，半導(dǎo)體就成為絕緣體。因此要求在室溫下（23±2℃）測(cè)量硅單晶的電阻率。1.3.2溫度對(duì)半導(dǎo)體材料電阻率的影響602直拉單晶硅的基礎(chǔ)理論2.1位錯(cuò)與拉晶2.1.1晶體缺陷實(shí)際晶體的空間點(diǎn)陣和理想的空間點(diǎn)陣不同，它無(wú)法作到絕對(duì)的理想的規(guī)則周期排列，而是點(diǎn)陣在排列上有這樣或那樣不規(guī)則性，存在著點(diǎn)陣畸變，偏離空間點(diǎn)陣。那些偏離點(diǎn)陣的結(jié)構(gòu)或地區(qū)通稱(chēng)晶體缺陷。根據(jù)缺陷相對(duì)晶體尺寸或影響范圍大小，可分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷。2.1.2位錯(cuò)位錯(cuò)是一種很重要的晶體缺陷。晶體的位錯(cuò)是圍繞著的一條很長(zhǎng)的線，在一定范圍內(nèi)原子都發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)動(dòng)，離開(kāi)它原來(lái)平衡位置，所以叫位錯(cuò)。2直拉單晶硅的基礎(chǔ)理論2.1位錯(cuò)與拉晶61位錯(cuò)可以發(fā)生滑移和攀移運(yùn)動(dòng)并發(fā)生位錯(cuò)的增殖。硅單晶是典型的金剛石結(jié)構(gòu)，并且是共價(jià)鍵結(jié)合，{111}面族面間距大，面密度大，{111}面族是硅單晶的主要滑移面。滑移方向一般為<110>晶向族，<110>晶向族上原子間距最小，因此，硅晶體主要在{111}面族的<110>晶向族的方向上滑移。位錯(cuò)對(duì)硅單晶的電學(xué)性質(zhì)影響很大。如位錯(cuò)會(huì)影響到電阻率、載流子濃度、縮短少數(shù)載流子的壽命及減少電子遷移率直拉硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中，生產(chǎn)工藝不良，可能使單晶產(chǎn)生位錯(cuò)。產(chǎn)生位錯(cuò)的環(huán)節(jié)和方式包括：1）籽晶引入位錯(cuò)籽晶表面損傷、機(jī)械磨損裂痕等使籽晶表面晶格受到破壞形成位錯(cuò)或籽晶本身有位錯(cuò)。它們和熔硅熔接時(shí)，籽晶中位錯(cuò)晶體生長(zhǎng)不斷延伸和增殖。另一方面，無(wú)論籽晶有無(wú)位錯(cuò)，籽晶與熔硅接觸時(shí)受到強(qiáng)烈的熱沖擊，產(chǎn)生新位錯(cuò)并發(fā)生位錯(cuò)增殖，接觸面積越大，接觸溫度越高，新生的和增殖的位錯(cuò)越多，熔接后的籽晶位錯(cuò)密度一般都在103/cm3——104/cm3數(shù)量級(jí)。位錯(cuò)可以發(fā)生滑移和攀移運(yùn)動(dòng)并發(fā)生位錯(cuò)的增殖。硅單晶是典型的金62熔硅溫度較低，籽晶和熔硅熔接不好也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。如果單晶生長(zhǎng)界面溫度太低，籽晶和熔硅接觸不好，新生長(zhǎng)的單晶與籽晶晶格不完全一致，產(chǎn)生了大密度的位錯(cuò)。熔硅表面有浮渣，浮渣附著在籽晶表面，使單晶產(chǎn)生不同取向，同樣可以產(chǎn)生位錯(cuò)。2）硅單晶生長(zhǎng)中產(chǎn)生位錯(cuò)硅單晶中的位錯(cuò)除籽晶中的位錯(cuò)延伸、增殖外，生長(zhǎng)過(guò)程中如果受到機(jī)械震動(dòng)，產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，晶格的結(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)生畸變，生成位錯(cuò)。硅單晶生長(zhǎng)中，熱應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)產(chǎn)生和進(jìn)行增殖。防止熱應(yīng)力產(chǎn)生位錯(cuò)，這是工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。熔硅溫度的起伏和單晶生長(zhǎng)速率的起伏，可以引起結(jié)晶界面上原子振動(dòng)的變化，使原子排列偏離點(diǎn)陣，產(chǎn)生晶格畸變，形成位錯(cuò)也可能使單晶偏離生長(zhǎng)取向產(chǎn)生位錯(cuò)。熔硅溫度較低，籽晶和熔硅熔接不好也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。如果單晶生長(zhǎng)界63硅單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度過(guò)高，形成雜質(zhì)析出也容易產(chǎn)生位錯(cuò)，摻雜量很大的重?fù)戒R、重?fù)搅?、重?fù)缴楣鑶斡绕涿黠@。硅單晶生長(zhǎng)有雜質(zhì)析出時(shí)，形成一新的固相，單晶冷卻過(guò)程中，它們體積收縮率和形成的新相不同，硅和新固交界處會(huì)產(chǎn)生足夠的應(yīng)力，形成位錯(cuò)；另一方面，單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度高，使硅晶格變化較大，晶格常數(shù)的不均勻也可形成應(yīng)力，產(chǎn)生位錯(cuò)。3）單晶冷卻過(guò)程產(chǎn)生位錯(cuò)單晶硅生長(zhǎng)結(jié)束后，單晶和熔硅脫離接觸，進(jìn)行冷卻。單晶冷卻時(shí)，晶體表面和中心由于收縮率不同產(chǎn)生很大的應(yīng)力，同時(shí)晶體表面存在溫度梯度，產(chǎn)生很強(qiáng)的熱應(yīng)力，這些應(yīng)力都足以使單晶界面生成新位錯(cuò)。2.1.3籽晶與引晶籽晶是生長(zhǎng)單晶的種子，也叫晶種。用不同晶向的籽晶做晶種，會(huì)獲得不同晶向的單晶。拉制單晶用的籽晶一般用單晶切成。為了保證單晶質(zhì)量，切籽晶所用的單晶一般用高阻單晶。切制籽晶的時(shí)候，需要進(jìn)行定向切割。目前一般要求籽晶與所要求的晶向無(wú)偏角，即所謂的“零度籽晶”。硅單晶內(nèi)雜質(zhì)濃度過(guò)高，形成雜質(zhì)析出也容易產(chǎn)生位錯(cuò)，摻雜量很大64生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)硅單晶，首先要生成一個(gè)無(wú)位錯(cuò)晶核，然后才能在無(wú)位錯(cuò)晶核上長(zhǎng)成無(wú)位錯(cuò)單晶。因此，無(wú)位錯(cuò)晶核是生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)單晶的基礎(chǔ)。無(wú)位錯(cuò)晶核和無(wú)位錯(cuò)籽晶不同。引晶時(shí)，籽晶和熔硅接觸，受到強(qiáng)烈的熱沖擊，不管籽晶有無(wú)位錯(cuò)，都要生成和增殖103——104/cm2數(shù)量級(jí)的位錯(cuò)，通過(guò)縮頸工藝則能排除籽晶中原生和新生位錯(cuò)。2.1.4單晶收尾拉晶等徑完成后，如果不收尾，單晶尾面脫離熔硅后，由于熱應(yīng)力作用往往產(chǎn)生位錯(cuò)，而且位錯(cuò)會(huì)向上返。為提高單晶成晶率，工藝上采取收尾工藝，如果收尾良好，則基本不產(chǎn)生位錯(cuò)。生長(zhǎng)無(wú)位錯(cuò)硅單晶，首先要生成一個(gè)無(wú)位錯(cuò)晶核，然后才能在無(wú)位錯(cuò)652.2電阻率與摻雜2.2.1硅單晶電阻率和雜質(zhì)濃度半導(dǎo)體內(nèi)含微量雜質(zhì)元素，將使載流子（自由移動(dòng)的電荷）濃度增加，半導(dǎo)體的電阻率將發(fā)生很大變化。在太陽(yáng)能級(jí)單晶硅的拉制中，都要加入雜質(zhì)元素。根據(jù)導(dǎo)電類(lèi)型分為P（positive正）型和N（negative負(fù)）型單晶，P型單晶是由空穴（顯正極性）作為載流子，常用的摻雜元素有3價(jià)的硼、鎵。N型單晶由電子（顯負(fù)極性）作為載流子，常用的摻雜元素有5價(jià)的磷、砷、銻。2.2電阻率與摻雜2.2.1硅單晶電阻率和雜質(zhì)濃度66通常電阻率低，說(shuō)明硅中的雜質(zhì)濃度高，但電阻率高，不能肯定說(shuō)硅中的雜質(zhì)濃度就低，還要看是否有高的補(bǔ)償度（指硅中兩種型號(hào)雜質(zhì)濃度之比）。硅單晶的電阻率和雜質(zhì)濃度可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，下表中對(duì)常用的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了列舉。2.2.2硅純度的表示2.2.2.1行業(yè)內(nèi)常用PPb、PPm來(lái)表示物質(zhì)的純度。通常電阻率低，說(shuō)明硅中的雜質(zhì)濃度高，但電阻率高，不能肯定說(shuō)硅671）PPb（partsperbillion）：表示十億分之一，如2PPb=2/109

。以硅行業(yè)為例，常有下列兩種用法：PPba：表示單位體積內(nèi)雜質(zhì)原子數(shù)和總原子的個(gè)數(shù)比。如硅中含1PPba的硼，可以理解為10億個(gè)原子中，有1個(gè)硼原子，999999999個(gè)硅原子。PPbwt：表示單位體積內(nèi)雜質(zhì)重量和硅重量比。如硅中含0.1PPba的硼，換算成PPbt為0.038PPbwt。實(shí)用濃度轉(zhuǎn)換公式：..\..\常用工具\(yùn)計(jì)算器\calculators.xls2）PPm（partspermillion）：PPm是和PPb相似的一種純度表示法，只是數(shù)量級(jí)較大：1PPm=1000PPb。2.2.2.2工業(yè)上常用幾個(gè)“9”來(lái)表示物質(zhì)的純度。以硅為例，若硅的純度為9個(gè)“9”，則硅原子占99.9999999%，也就是說(shuō)硅中雜質(zhì)含量為1PPb。1）PPb（partsperbillion）：表示十億分682.2.3分凝熔體中各部分的雜質(zhì)濃度相同，但在凝固過(guò)程中，固液兩相的雜質(zhì)溶度會(huì)不同，這種現(xiàn)象稱(chēng)為分凝效應(yīng)。如果結(jié)晶凝固過(guò)程發(fā)生的足夠緩慢，可近似地看作平衡過(guò)程，這時(shí)分凝稱(chēng)平衡分凝。2.2.3.1平衡分凝系數(shù)平衡分凝過(guò)程中，固液兩相雜質(zhì)濃度的比值稱(chēng)為平衡分凝系數(shù)。不同物質(zhì)的分凝系數(shù)不同。K0=CS/CL（K0：平衡分凝系數(shù)；CS：固相雜質(zhì)濃度；CL：液相雜質(zhì)濃度）例如磷的分凝系數(shù)為0.35，意味著如果現(xiàn)在這一時(shí)刻熔硅里面的濃度是100的話(huà)，那么下一時(shí)刻長(zhǎng)出來(lái)的單晶中，磷的濃度是35。2.2.3分凝熔體中各部分的雜質(zhì)濃度相同，但在凝固過(guò)程中，692.2.3.2有效分凝系數(shù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)晶不可能無(wú)限緩慢，即：不可能在平衡狀態(tài)中進(jìn)行，這種狀態(tài)下的分凝系數(shù)稱(chēng)為有效分凝系數(shù)。理論分析和實(shí)踐證明，有效分凝系數(shù)和平衡分凝系數(shù)之間存在以下關(guān)系：工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件70

其中：K0為平衡分凝系數(shù)；

f為晶體生長(zhǎng)速率；δ為雜質(zhì)富集層（或貧乏層）厚度；D為雜質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。

以上公式稱(chēng)為普凡方程（也有稱(chēng)為BPS關(guān)系的）。工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件712.2.3.3硅單晶的電阻率1）縱向電阻率一支直拉硅單晶，從頭到尾雜質(zhì)分布不同，因此其電阻率也不同。影響單晶雜質(zhì)濃度分布情況主要有以下幾個(gè)方面。a.雜質(zhì)分凝是影響硅單晶縱向電阻率分布較大的因素之一。拉制單晶硅時(shí)常用的摻雜元素磷、砷、硼、鎵，它們?cè)诠柚械钠胶夥帜禂?shù)均小于1，因而在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，雜質(zhì)會(huì)在熔體中不斷積累，使熔硅中的雜質(zhì)濃度越來(lái)越高，晶體尾部的雜質(zhì)濃度也越來(lái)越高，電阻率越來(lái)越低。分凝系數(shù)越小，頭尾的電阻比例越大。例如：對(duì)于無(wú)補(bǔ)償?shù)膿脚鸷蛽搅祝ú豢紤]揮發(fā)）單晶，頭尾電阻比分別為1.57:1和3.8:1；2.2.3.3硅單晶的電阻率72b.熔體中雜質(zhì)的蒸發(fā)。對(duì)于不容易蒸發(fā)的雜質(zhì)，如硼，分凝是影響電阻率分布的主要因素，但容易揮發(fā)的雜質(zhì)，如磷，揮發(fā)和分凝同時(shí)影響電阻率的縱向分布，當(dāng)揮發(fā)大時(shí)，會(huì)造成尾部電阻率高于頭部電阻率。c.硅熔體還受到其他雜質(zhì)的污染，主要是石英坩堝中硼雜質(zhì)的影響。對(duì)于P型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越低，N型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越高。總之，分凝、蒸發(fā)、污染同時(shí)影響單晶雜質(zhì)分布。而單晶電阻率到底如何變化，必須考慮這三種因素的綜合作用。如果分凝占主導(dǎo)作用，單晶中的雜質(zhì)濃度越來(lái)越高，電阻率會(huì)越來(lái)越低；如果揮發(fā)占主導(dǎo)作用，單晶中的雜質(zhì)嘗試會(huì)越來(lái)越低，電阻率會(huì)越來(lái)越高。如果石項(xiàng)坩堝污染嚴(yán)重，P型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越低，N型單晶電阻率會(huì)越來(lái)越高。b.熔體中雜質(zhì)的蒸發(fā)。對(duì)于不容易蒸發(fā)的雜質(zhì)，如硼，分凝是影響732）晶體的徑向電阻率硅單晶在生長(zhǎng)過(guò)程中，由于生長(zhǎng)界面是彎曲的，這在實(shí)際拉晶過(guò)程中，從提斷的晶體斷面可以證實(shí)。即在晶體的徑向，邊緣和中心凝固的時(shí)間有先后。這就導(dǎo)致晶體徑向的雜質(zhì)濃度不同。如下圖所示，晶體的實(shí)際生長(zhǎng)界面如果凹向熔體（圖中的實(shí)線），說(shuō)明邊緣比中心先結(jié)晶，如圖中的點(diǎn)2處比點(diǎn)7處早凝固。由分凝理論可知，點(diǎn)2處的雜質(zhì)濃度小于點(diǎn)7處，導(dǎo)致晶體的徑向電阻率，中心低、邊緣高。因此硅單晶的生長(zhǎng)界面平坦，則電阻率均勻。外加磁場(chǎng)可以顯著改善單晶的徑向電阻率均勻性，就是因?yàn)镸CZ單晶的生長(zhǎng)界面比較平坦。2）晶體的徑向電阻率74<111>晶向的單晶，因{111}面族在徑向生長(zhǎng)速度快，在中心長(zhǎng)出小平面，這種“小平面效應(yīng)”會(huì)造成晶體中心部分雜質(zhì)溶度高，邊緣濃度低。因此N型<111>單晶的徑向電阻率均勻性很差。3）硅單晶中氧對(duì)電阻率的影響直拉硅單晶中，熔硅與石英坩堝會(huì)發(fā)生反應(yīng)：SiO2+Si→2SiO↑，通過(guò)對(duì)流、擴(kuò)散將氧帶入晶體中。氧（施主作用：相當(dāng)于N型雜質(zhì)）會(huì)影響輕摻硅單晶電阻率的真實(shí)性，會(huì)使P型單晶電阻率升高，N型單晶電阻率降低，故輕摻雜硅單晶需要650℃的溫度下進(jìn)行熱處理，以消除熱施主的影響。復(fù)拉料處理崗位在做原料分選工作時(shí)（或提小頭測(cè)電阻率時(shí)），不能測(cè)頭尾料中心的電阻率，只能測(cè)表皮電阻率，就是考慮到氧施主的干擾。由于SiO的揮發(fā)作用，晶體徑向氧的分布是中間高、邊緣低，也造成晶體徑向電阻率出現(xiàn)變化。<111>晶向的單晶，因{111}面族在徑向生長(zhǎng)速度快，在中752.3工藝參數(shù)2.3.1基礎(chǔ)知識(shí)：溫度梯度、熱場(chǎng)所謂溫度梯度，就是溫度在空間某方向上的變化率，用dT/dr表示，指某點(diǎn)的溫度T在r方向的變化率。在一定的距離內(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。于是，我們仿照力學(xué)上的力場(chǎng)，電磁學(xué)上磁場(chǎng)的描述，稱(chēng)這種熱力學(xué)上的溫度分布為“溫度場(chǎng)”，通常稱(chēng)為“熱場(chǎng)”。為了幫助初學(xué)者對(duì)溫度梯度有個(gè)直觀的感覺(jué)，我們舉例說(shuō)明，圖一和圖二是縱向梯度和徑向梯度的示意圖。先看圖一，從加熱器的縱向中心開(kāi)始，沿縱向向上走，溫度逐步降低；再看圖二，從液面徑向的中心開(kāi)始，沿徑向向坩堝邊緣走，溫度逐步升高。這就是溫度梯度的兩個(gè)例子。希望通過(guò)這兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子，你能對(duì)“梯度”一詞有個(gè)初步的感覺(jué)。溫度在整個(gè)三維空間的分布情況，就是熱場(chǎng)。2.3工藝參數(shù)2.3.1基礎(chǔ)知識(shí)：溫度梯度、熱場(chǎng)76工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件77工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件78下面我們引入靜態(tài)熱場(chǎng)和動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)的概念。在單晶沒(méi)有開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)的溫度分布，稱(chēng)為靜態(tài)熱場(chǎng)，它由加熱器、保溫系統(tǒng)、坩堝位置及周?chē)h(huán)境決定，圖一、圖二就是靜態(tài)熱場(chǎng)的分布情況。單晶開(kāi)始生長(zhǎng)后，實(shí)際的熱場(chǎng)分布，與靜態(tài)熱場(chǎng)是不一樣的，主要的原因有以下三點(diǎn)：①由于硅液凝固時(shí)會(huì)釋放出結(jié)晶潛熱，結(jié)晶潛熱會(huì)改變靜態(tài)的溫度分布；②熔體液面相對(duì)坩堝的下降使的溫度分布發(fā)生變化；③隨著晶體長(zhǎng)度的增加，晶體表面增加導(dǎo)致散熱面積增加，溫度分布也發(fā)生變化。這種溫度梯度不斷變化的熱場(chǎng)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)。它是晶體生長(zhǎng)時(shí)的各種熱能因素與靜態(tài)熱場(chǎng)綜合迭加的結(jié)果。動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)究竟是怎么“動(dòng)態(tài)”的，我們以徑向溫度梯度為例來(lái)說(shuō)明。因?yàn)榻Y(jié)晶而釋放出的熱量，一部分以熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等方式被傳走，另一部分則會(huì)積聚在晶體下方，從而導(dǎo)致結(jié)晶界面處（所謂結(jié)晶界面，就是晶體生長(zhǎng)時(shí)的固液界面）溫度升高。如果結(jié)晶潛熱不是很多，溫度升高不多，則徑向溫度分布會(huì)呈圖三所示的情況：中心溫度分布已經(jīng)變得比較平坦，但形狀尚未發(fā)生翻轉(zhuǎn)；如果結(jié)晶潛熱多，溫度升高很多，則徑向溫度分布會(huì)呈圖四所示的情況：因?yàn)榻Y(jié)晶潛熱太多，溫度分布形狀已經(jīng)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，晶體中心溫度已經(jīng)高于晶體的邊緣溫度。硅的結(jié)晶潛熱是12.1千卡/克分子。下面我們引入靜態(tài)熱場(chǎng)和動(dòng)態(tài)熱場(chǎng)的概念。79對(duì)于徑向溫度梯度分布，我們是有機(jī)會(huì)觀察到它的形狀的：當(dāng)因?yàn)槔Р豁樁苯犹崞穑ú皇瘴玻┚w時(shí)，晶體下方斷面所顯現(xiàn)出來(lái)的形狀，基本上就是動(dòng)態(tài)徑向溫度梯度的分布情況。斷面越平坦，說(shuō)明徑向溫度梯度越?。粩嗝嬖绞菑澢ò蓟蛲梗┑脜柡?，說(shuō)明徑向溫度梯度越大。熱場(chǎng)的優(yōu)劣對(duì)單晶的生長(zhǎng)和質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，好的熱場(chǎng)，不但單晶生長(zhǎng)順利，而且能生長(zhǎng)出高質(zhì)量的單晶。不好的熱場(chǎng)，或者根本生長(zhǎng)不出單晶，或者雖然能生長(zhǎng)出單晶，但容易發(fā)生晶變（鼓掉）。好的熱場(chǎng)應(yīng)該是晶體中的縱向溫度梯度適當(dāng)?shù)卮?，熔體中的縱向溫度梯度適當(dāng)?shù)匦?，結(jié)晶界面處的徑向溫度梯度盡量地小。如果晶體中的縱向溫度梯度不夠大，則不能充分地將液面?zhèn)鹘o晶體的熱量及結(jié)晶潛熱帶走，晶體生長(zhǎng)就不能正常進(jìn)行。但是縱向溫度梯度也不能太大，太大時(shí)就會(huì)因應(yīng)力太大而產(chǎn)生位錯(cuò)（晶體中有溫度差時(shí)，在晶體中就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力）。因此，縱向溫度梯度要適當(dāng)?shù)卮蟆Ｒ胍粋€(gè)參數(shù)：V/G：拉速與結(jié)晶界面溫度梯度之比；通常該比值應(yīng)大于一個(gè)臨界值：

0.0012~0.0018cm2/min-K，單晶才能正常生長(zhǎng)，另外該值還與晶體缺陷，少子壽命有關(guān)，是影響太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的重要參數(shù)。對(duì)于徑向溫度梯度分布，我們是有機(jī)會(huì)觀察到它的形狀的：當(dāng)因?yàn)槔?0我們?cè)賮?lái)看看如果結(jié)晶界面處的徑向溫度梯度過(guò)大會(huì)怎樣。徑向溫度梯度過(guò)大，則結(jié)晶界面彎曲很厲害。彎曲的結(jié)晶界面，意味著應(yīng)力很大。在晶體的同一橫斷面上，各部分不是同一時(shí)間結(jié)晶的，先結(jié)晶的溫度低，后結(jié)晶的溫度高。溫度有高低，就意味著有應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力太大（也就是溫度差很大）的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。當(dāng)位錯(cuò)繁殖到一定的數(shù)量，晶體就鼓掉了。因此，結(jié)晶介面處的徑向梯度必須盡量地小。另外，從改善徑向電阻率均勻性來(lái)說(shuō)，也需要徑向溫度梯度小。2.3.2各工藝參數(shù)對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響2.3.2.1拉速對(duì)單晶生長(zhǎng)的影響我們應(yīng)該從兩個(gè)方面了來(lái)理解拉速的影響：一是對(duì)成晶的影響，二是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。我們?cè)賮?lái)看看如果結(jié)晶界面處的徑向溫度梯度過(guò)大會(huì)怎樣。徑向溫度811）拉速對(duì)成晶的影響從前面我們知道，在硅液凝固時(shí)要釋放出結(jié)晶潛熱，釋放出來(lái)的熱量與靜態(tài)熱場(chǎng)迭加，從而改變徑向溫度分布。當(dāng)拉速很快時(shí)，單位時(shí)間釋放的結(jié)晶潛熱就很多，會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶界面彎曲得很厲害，一般是彎曲面凹向熔體，從而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)一定的極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)，導(dǎo)致晶體鼓掉。從另一角度說(shuō)，對(duì)于給定的熱場(chǎng)，其縱向溫度梯度恒定不變的，它能夠支持的最高拉速是確定的，如果我們的拉速超過(guò)了這一最高值，產(chǎn)生出來(lái)的結(jié)晶潛熱就無(wú)法被傳走。單晶生長(zhǎng)的平衡就會(huì)被破壞，導(dǎo)致單晶鼓掉。拉速較慢時(shí)，一般不至于對(duì)晶體有危害。但是，危害在理論上的可能性是存在的：當(dāng)靜態(tài)熱場(chǎng)的徑向溫度梯度特別大，而慢拉速產(chǎn)生的結(jié)晶潛熱又不足以“填平”靜態(tài)的徑向梯度，最終迭加的結(jié)果是結(jié)晶界面仍然彎曲得很厲害，只不過(guò)這次彎曲面是凸向熔體。要再次強(qiáng)調(diào)的是，這種拉速慢導(dǎo)致結(jié)晶界面凸向熔體很厲害的情況，在現(xiàn)實(shí)中一般不會(huì)出現(xiàn)，只具有理論上的可能性。1）拉速對(duì)成晶的影響82那么，怎么確定一個(gè)最佳的拉速呢？從上面的討論我們已經(jīng)知道：最終目標(biāo)就是通過(guò)選擇合適的拉速，得到一個(gè)平坦的結(jié)晶界面。從具體步驟來(lái)講，應(yīng)該是根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)，先確定一個(gè)大致的拉速框架（這里是指從單晶頭部到尾部，整個(gè)拉速的變化曲線），然后根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中觀察到的信息，逐步完善。能觀察到的信息有以下三個(gè)：①當(dāng)晶體等徑中鼓掉時(shí)，直接提起，觀察斷面平坦、凹凸的情況，可以判斷實(shí)際的徑向梯度大小。比如：如果凹向液面太厲害，那就是在該部位拉速太快了。②對(duì)于N型的晶體，觀察中心點(diǎn)的電阻率與邊緣電阻率的差距，如果中心比邊緣低得太多，可以初步判定結(jié)晶界面凹向液面太厲害了，該部位拉速太快。對(duì)于P型的晶體，也可以用此方法作初步判斷，但可信性要差些。

③選取欲觀察部位的一小段晶體，沿縱軸中心剖開(kāi)，將剖面研磨拋光后，可以觀察到結(jié)晶界面的形狀。那么，怎么確定一個(gè)最佳的拉速呢？從上面的討論我們已經(jīng)知道：最832）拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響主要在于徑向電阻率均勻性。在前面的討論中已經(jīng)說(shuō)過(guò)，由于結(jié)晶潛熱的釋放會(huì)影響徑向梯度，而決定電阻率徑向均勻性的主要因素就是徑向溫度梯度。界面處的徑向溫度梯度越?。矗航Y(jié)晶界面越平坦），均勻性越好。徑向溫度梯度越大（即：結(jié)晶界面越彎曲），均勻性就越差。至于界面怎么會(huì)彎曲、怎么會(huì)平坦，前面已有討論，這里不再詳細(xì)敘述。2.3.2.2堝升堝升的作用就是要保持液面的恒定。對(duì)這一參數(shù)有兩點(diǎn)需要注意：一是正確的堝升數(shù)值，二是跟堝升的時(shí)機(jī)。1）堝升跟蹤值的大小決定晶體直徑的大小。大家都已經(jīng)知道，堝升快了，晶體會(huì)直徑逐漸增大；堝升慢了，晶體直徑會(huì)逐漸減小。其內(nèi)在的原因解釋如下圖。2）拉速對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響84工藝基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件85晶體生長(zhǎng)時(shí)，如果堝升跟蹤正常，則聶爾跟視線與光圈相交于O點(diǎn)，是穩(wěn)定不動(dòng)的。如果堝升偏慢，液體供給不足，則液面會(huì)逐步下降。圖中線段CD是正常時(shí)的液面，線段EF是液面下降后的位置。液面下降后，晶體雖然會(huì)自然收小，但這不是我們討論的重點(diǎn)，我們重點(diǎn)討論計(jì)算機(jī)，在這種情況下是怎么發(fā)生了誤判的。液面下降后，聶爾跟的視線與液面的交點(diǎn)變到了B點(diǎn)。我們假設(shè)晶體直徑不變，與液面的交點(diǎn)變?yōu)锳點(diǎn)（也就是O點(diǎn)的平行下移）。這時(shí)的事實(shí)雖然是聶爾跟的視點(diǎn)向晶體中心移動(dòng)了，但在聶爾跟“看”來(lái)卻是晶體長(zhǎng)大了（晶體光圈已經(jīng)長(zhǎng)到聶爾跟視點(diǎn)B的后方了），因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是相對(duì)的?；诼櫊柛倪@種誤判，電腦就會(huì)把單晶收?。菏笰點(diǎn)向B點(diǎn)靠攏，直到A、B兩點(diǎn)完全重合。這種液面下降的過(guò)程要持續(xù)到什么時(shí)候呢？一直到晶體直徑與堝升比相匹配為止。換句話(huà)說(shuō)，每一堝升比例都對(duì)應(yīng)著一個(gè)晶體直徑。堝升偏快時(shí)的情況，與此完全類(lèi)似。請(qǐng)自己分析。晶體生長(zhǎng)時(shí)，如果堝升跟蹤正常，則聶爾跟視線與光圈相交于O點(diǎn)，86明白上述道理后，你就應(yīng)該知道：直徑大小的最終決定者是堝升比例是否正確，只要堝升比例正確，直徑大了，電腦會(huì)給你收小；直徑小了，電腦會(huì)給你放大。當(dāng)然，這一收小、放大的過(guò)程是非常緩慢的。判斷堝升比例是否正確，最有效的辦法是不斷地計(jì)算晶體長(zhǎng)度變化量與堝升變化量之比，是否與理論值相同。不同的要及時(shí)糾正。2）堝升跟蹤的啟動(dòng)時(shí)機(jī)，影響頭部拉速能否穩(wěn)定剛轉(zhuǎn)完肩后，進(jìn)入等徑時(shí)，很容易出現(xiàn)的一個(gè)現(xiàn)象是：大約在頭部100mm長(zhǎng)度以?xún)?nèi)，拉速降得很低，離要求的值較遠(yuǎn)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的一個(gè)原因是放肩時(shí)溫度偏高，轉(zhuǎn)肩后溫度未能及時(shí)下調(diào)到位。所以，很多人都知道在快轉(zhuǎn)肩時(shí)，提前進(jìn)行降溫，以防等徑時(shí)拉速太低。但是，還有另外一個(gè)重要因素，會(huì)影響頭部拉速，那就是啟動(dòng)堝升跟蹤的時(shí)機(jī)。在轉(zhuǎn)肩時(shí)，如果堝升跟早了，轉(zhuǎn)肩不容易轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)。如果堝升跟晚了，則會(huì)導(dǎo)致液面下降，比如：堝升跟蹤比例是9:1（拉速：堝升），如果你等晶體已經(jīng)走了9mm長(zhǎng)再啟動(dòng)堝升跟蹤，這時(shí)液面就已經(jīng)下降了1mm。對(duì)于晶體生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，1mm已經(jīng)是一個(gè)非常大的變化了，它會(huì)從兩個(gè)方面引起晶體直徑的縮?。菏紫仁且好嫦陆禃?huì)直接縮小晶體直徑；其次是液面下降后，液面溫度會(huì)上升，這又會(huì)縮小晶體直徑。在有些情況下，這種液面下降導(dǎo)致的頭部拉速降低，比上面說(shuō)的放肩時(shí)溫度偏高的影響還要大很多。明白上述道理后，你就應(yīng)該知道：直徑大小的最終決定者是堝升比例87頭部拉速波動(dòng)太大，對(duì)成晶是有危害的。所以，爐上的操作人員務(wù)必注意：在不影響你轉(zhuǎn)肩的情況下，盡早地啟動(dòng)堝升跟蹤。2.3.2.3晶轉(zhuǎn)由于國(guó)家沒(méi)有在直拉工藝方面投入大量資金，讓大專(zhuān)院校、研究所作基礎(chǔ)研究，再加上直拉工藝是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)（影響它的因素非常多），所以在直拉工藝上，我們有太多太多說(shuō)不清楚的事。晶轉(zhuǎn)和堝轉(zhuǎn)到底如何影響單晶生長(zhǎng)，就很難說(shuō)得十分肯定，只能有少量定性的結(jié)論。由于晶體的旋轉(zhuǎn)，起到了攪拌的作用，充分的攪拌可以起到兩方面的作用：一是使結(jié)晶界面變得平坦，這有利于單晶的穩(wěn)定生長(zhǎng)；二是使結(jié)晶界面的雜質(zhì)分布更均勻，有利于改善徑向電阻率均勻性。當(dāng)晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，結(jié)晶界面附近的硅液因?yàn)殡x心力的作用被甩出去，液體被甩走后，留下的空間需要其他位置的液體來(lái)補(bǔ)充，這只能來(lái)自于晶體下方的熔體。當(dāng)晶體轉(zhuǎn)速非?？鞎r(shí)，這種方式的液體流動(dòng)就會(huì)很強(qiáng)烈，形成一種下