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直拉單晶硅設備與工藝研究摘要.............................................................Ⅰ.第一章緒論......................................................1第二章直拉單晶爐設備結構及保養(yǎng)與維護332.2直拉單晶設備中的各類裝置42.3直拉單晶爐保養(yǎng)和維修簡介7第三章直拉單晶硅的工藝流程與常見故障處理883143.3單晶爐常見故障14第四章單晶爐熱場的研究和技術改進16192021直拉單晶硅設備與工藝研究直拉單晶硅設備與工藝研究直拉單晶硅設備與工藝研究AbstractKeyword:Czochralski;Monocrystalline;Singlecrystalfurnace;Thermal直拉單晶硅設備與工藝研究第章緒論為了制備性能良好的單晶硅,在生產(chǎn)實踐中,人們通過不斷探索、發(fā)展和區(qū)熔法又稱法,即懸浮區(qū)熔法。懸浮區(qū)熔法是將多晶硅棒用卡具卡住往上端,下端對準籽晶,高頻電流通過線圈與多晶硅棒耦合,產(chǎn)生渦流,使多晶棒部分熔化,接好籽晶,自下而上使硅棒熔化和進行單晶生長,用此方法制得的單晶硅叫區(qū)熔單晶。區(qū)熔法不使用坩堝,污染少,經(jīng)區(qū)熔提純后生長的單晶硅純度較高,含氧量和含碳量低。高阻單晶硅一般用此方法生長。目前區(qū)熔單晶應用范圍比較窄,不及直拉工藝成熟,單晶中一些結構缺陷沒有解決。1.1.2直拉法直拉單晶硅設備與工藝研究是直拉法生產(chǎn),~是區(qū)熔和其他方法生產(chǎn)的。直拉仍是生產(chǎn)單晶硅的主要方法,它工藝成熟,便于控制晶體的外形和電學參數(shù),容易拉制大直徑無位錯單晶。直拉法;該法的簡單描述為:原料裝在一個坩堝中,坩堝上方有一可旋轉(zhuǎn)和升降的籽晶桿,桿的下端有一夾頭,其上捆上一根籽晶。原料被加熱器熔化后,將籽晶插入熔體之中,控制合適的溫度,邊轉(zhuǎn)動提拉,即可獲得所需單晶。根據(jù)生長晶體不同的要求,加熱方式用高頻中頻感應加熱或電阻加熱法。直拉法單晶硅生長的優(yōu)點、可以方便地觀察晶體生長過程。、和自由表面處生長,而與坩堝接觸,可以減少熱應力。、可以方便地使用定向籽品和籽晶細頸,以減小晶體重點缺陷,得到所需直拉單晶硅設備與工藝研究第章直拉單晶爐設備結構及保養(yǎng)與維護2.1直拉單晶爐的結構直拉單晶硅設備與工藝研究)電源功率:大于臺)氬氣源氬氣應使用純度≥的氬氣源,與設備連接部位應采用專用接口,管道為不銹鋼材料。其具體要求為:度:量:)泵組系統(tǒng)泵直拉單晶硅設備與工藝研究)爐子結構說明)坩堝驅(qū)動裝置實現(xiàn)坩堝軸的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。)主爐室)翻板閥直拉單晶硅設備與工藝研究)副爐室)爐體升降裝置)真空及充氣系統(tǒng)直拉單晶硅設備與工藝研究(一)每次開爐前把籽晶軸和坩堝軸擦干凈,在軸密封部分注入少量的擴(二)籽晶軸和坩堝的轉(zhuǎn)動絲杠和滑運軌道經(jīng)常注入潤滑油。(四)機械泵定期更換泵油,保持泵的良好運行,減少泵的磨損。(五)定期清洗單晶爐的觀察窗,保持良好的觀察狀態(tài)。(一)籽晶軸和坩堝軸顫動。一般說來,籽晶軸和坩堝軸顫動主要原因有籽晶軸或坩堝軸不垂直。()傳動絲杠彎曲或部分螺紋有問題。這些故障一般(二)漏油漏真空(三)漏油直拉單晶硅設備與工藝研究第章直拉單晶硅的工藝流程與常見故障處理巾)沾無水乙醇擦干凈爐壁、坩堝軸和籽晶軸。擦完后,把籽晶軸、坩堝軸升到(二)裝爐起裝在籽晶軸上。將稱好的摻雜劑放入裝有多晶硅石英坩堝中(每次放法要一放直拉單晶硅設備與工藝研究空乇時,打開冷卻水,開啟擴散泵,打開高真空閥。爐內(nèi)真空升到乇時,即可加熱熔硅。在流動氣氛下減壓下熔硅,單晶爐內(nèi)真空達到乇時關(三)熔硅開啟加熱功率按鈕,使加熱功率分次(大約半小時)升到熔硅的最高溫氣氛下或在減壓下熔硅比較穩(wěn)定。熔硅溫度升到℃時應轉(zhuǎn)動坩堝,使坩堝(四)引晶,直拉單晶硅設備與工藝研究溫度合適后,提拉籽晶,開始提拉緩慢,籽晶上出現(xiàn)三個均勻分布的白點 (晶抽的單晶),或者四個對稱分布的白點(晶向單晶),或者兩對稱分布的白點(晶向單晶),引出的晶體是單晶,引晶過程結束。引晶時)(五)縮頸直拉單晶硅設備與工藝研究毫米分。沿方向生長的硅單晶,細頸的長度等于細頸直徑的~倍。(六)放肩和轉(zhuǎn)肩大放平肩的特點主要控制單晶生長速度,熔體溫度較低(和慢放肩相比)。放(七)等直徑生長和收尾(八)停爐直拉單晶硅設備與工藝研究↑直拉單晶硅設備與工藝研究直拉單晶硅設備與工藝研究為了避免熔硅時產(chǎn)生硅跳,應仔細挑選多晶硅和石英坩堝,熔硅溫度不要太高,一般在℃~℃,最好在流動氣氛下熔硅。處理掛邊和搭橋時注意及時降溫,防止熔硅溫度過高產(chǎn)生硅跳。3.2.3突然停電及熔硅時未通水。表單晶爐常見的故障、產(chǎn)生原因及排除方法排除方排除方法、對真空室進行分段檢驗確定漏點,進行排除調(diào)整球閥或更換密封圈、清洗絲桿螺母,加潤滑油產(chǎn)生原因、真空密封室密封不亮、球閥處密封松動或損壞、絲桿螺母有污物,潤滑不良故障現(xiàn)象真空抽不到指標堝升不穩(wěn)直拉單晶硅設備與工藝研究堝轉(zhuǎn)不穩(wěn)籽晶軸升降不穩(wěn),有抖動現(xiàn)象籽晶軸轉(zhuǎn)動不穩(wěn)轉(zhuǎn)重錘左右擺動液面抖動等徑過程中出現(xiàn)晶體扭轉(zhuǎn)計長顯示不準磁閥離合器工作不良輪帶松動或齒合不良器接觸不良問題坩堝軸有卡滯現(xiàn)象、卷絲輪與牽引套連接松動、鋼絲繩有毛刺或拆痕、計算機控速輸出不穩(wěn)問題機電壓開路、軟軸對中性差、籽晶提拉部件動平衡差、與限位桿干涉、阻尼套松動或損壞、兩抽氣口抽氣不均、外界震動影響、主機水平偏差過大、液面溫度偏低,拉速過快件接觸不良磁離合器、檢查測速機刷頭更換電機、清理波紋管中的雜物、檢查測速機刷頭或更換電機繩、清理、調(diào)整點刷環(huán)組件電刷頭、清洗潤滑軸承或更換軸承壓環(huán)及線路、將計算機回零、調(diào)整配重使之達到平衡調(diào)整限位桿、調(diào)整更換阻尼套、檢查清理抽氣管道、排除外界震動的影響、調(diào)整主機水平加大溫校量、清理、調(diào)整點刷環(huán)組件直拉單晶硅設備與工藝研究、計算機有問題、計算機有問題、更換計算機第章單晶爐熱場的研究和技術改進。直拉單晶硅設備與工藝研究()生長界面的縱向溫度梯度盡可能大,這樣,才能使單晶生長有足夠的)生長界面的徑向溫度梯度盡量接近零或等于零,保證結晶界面平坦?;崩瓎尉t熱場溫度控制器,以此為控制和測試平臺,其可編程終端觸摸屏直拉單晶硅設備與工藝研究因此我們可以將比較復雜的控制算法直接移植到直拉單晶爐熱場現(xiàn)場溫度控制方式一般采用三相可空硅控制系統(tǒng),輸出功率的溫定度要求達到~,溫度,對溫度進行自動設定和調(diào)節(jié),保溫罩直拉單晶硅設備與工藝研究第章結論在爐室氣壓保持

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